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1、烟气脱硝（SCR）技术及相关计算,内 容 目 录,1. 火电厂烟气脱硝基本概念 2. 氮氧化物生成机理 3. 减少氮氧化物排放的方法 4. 烟气脱硝SCR工艺 5. 运行注意事项 6. 氨消耗量的粗略计算,1. 火电厂烟气脱硝基本概念,烟气脱硝是NOx生成后的控制措施，即对燃烧后产生的含NOx的烟气进行脱氮处理的技术方法。 氮氧化物（NOx）一般包括NO 、NO2 、 N2O 、 N2O3 、 N2O4 、 N2O5 等，但是大气主要污染物还是NO 和NO2 。 火力发电厂燃煤锅炉燃烧烟气中(脱硝前)的氮氧化物NOx主要包括NO、NO2，其中NO约占NOx排放总量的95%(体积浓度)，NO2约
2、占NOx排放总量的5%(体积浓度)。,2. 氮氧化物生成机理,1、燃料型NOx 燃料型NOx是指燃料中氮的化合物在燃烧过程中被氧化所生成的NOx。燃料型NOx是燃煤电厂锅炉产生NOx的主要途径，大约占NOx总量的75%-90%。 2、热力型NOx 热力型NOx是指空气中的氧气和氮气在燃料燃烧时的高温环境下生成NO和NO2的总和。反应式如下： N2 + O22NO NO+O2 NO2,3. 减少氮氧化物排放的方法,根据NOx生成机理，世界上控制NOx的技术主要包括燃烧时尽量避免NOx的生成技术和NOx生成后的烟气脱除技术。 1、低NOx燃烧技术 通过控制燃烧区域的温度和空气量，达到阻止NOx生成
3、及降低其排放浓度的目的，也可以称为低氮燃烧技术。 2、烟气脱硝 随着环保要求不断提高，各种低氮燃烧技术降低NOx的排放不能满足环保的要求，需采取燃烧后的烟气脱硝处理。,4. 烟气脱硝SCR工艺,目前世界上使用最广泛的方法是选择性催化还原法(SCR) 和选择性非催化还原(SNCR) 。 SCR技术：选择性催化还原法（SCR为Selected Catalytic Reduction英文缩写） SNCR技术：选择性非催化还原法（SNCR英文缩写为Selected Non-Catalytic Reduction英文缩写） SNCR/SCR混合法技术：选择性非催化还原法和选择性催化还原法的混合技术,4.
4、1 温度窗,任何一个化学反应都存在适宜反应发生的温度，通常把这个温度区间称为“温度窗”。NH3对NOx选择还原在有催化剂和没催化剂存在的情况下，具有不同的反应“温度窗”。在不添加催化剂的时候， NH3对NOx理想还原温度窗为850-1200，如果温度低于这个区间，还原反应速度就变得缓慢。催化剂的作用能提高化学反应速率，而自身结构和性质不发生变化。正是由于催化剂的加入，使NH3对NOx还原温度窗降低到250-420 。不同的催化剂种类，温度窗也有所不同。,4.2 SCR技术原理,选择性催化还原法（SCR技术）是以氨（NH3）作为还原剂，在金属催化剂作用下，将NOx的还原成无害的N2和H2O。 N
5、H3有选择的与烟气中NOx反应，而自身不被烟气中的残余的O2氧化，因此称这种方法为“选择性”。 有氧条件下反应式如下： 4NO + 4NH3 + O2 4N2+ 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 3N2 + 6H2O,SCR反应原理示意图,4.3 SCR工艺流程,整个SCR烟气脱硝系统分为两大部分，即SCR反应器和液氨存储及供应系统。 1、SCR反应器 SCR反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间，温度为350左右的位置。烟气从省煤器底部导出，与带有气氨的稀释空气混合，经一段烟道稳流，通过导流板进SCR反应器反应。烟气经脱硝后进空预器。,催化剂框架结构,(垂直流型),脱硝反应器的总括图,
6、催化剂层,预留层,整流器(缓冲层),烟气,2、液氨存储及供应系统 液氨存储及供应系统包括氨压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、气氨罐废水箱、废水泵、废水坑等。此套系统提供氨气供脱硝反应使用。液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内，储槽输出的液氨在液氨蒸发器内蒸发为气氨，气氨经稀释后供入脱硝系统。,NH3 储存和供给系统,液氨储存罐,NH3 蒸发器,NH3 稀释罐,液氨卸料装置,锅炉SCR脱硝系统装置的基本流程图,5.运行注意事项,氨气与空气混合物会发生爆炸 氨气在空气中体积浓度达到16-25%时(最易引燃浓度17%)，遇明火会发生爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则
7、危险性更高。运行中控制混合器内氨的浓度远低于爆炸下限，一般控制在5%。 氨是有毒物质，吸入或接触对人体有严重的危害，当要将氨系统管路打开时，需要用氮气冲管置换后再进行作业。,氨逃逸率 控制氨逃逸率小于3ppm，因为烟气中部分SO2会转化为SO3， NH3+ SO3+H2O(NH4)SO4/ NH4HSO4 NH4HSO4沉积温度150-200，粘度大，加剧对空预器换热元件的堵塞和腐蚀。,催化剂堵塞和失效 反应器布置在高含尘烟气段，这里的烟气未经过除尘，飞灰颗粒对催化剂的冲蚀和沉积比较严重，会引起催化剂空隙堵塞现象，甚至可能引起催化剂中毒，使催化剂活性降低。为保证理想的脱除效率，催化剂表面必须保
8、持清洁，在反应器内安装吹灰器对催化剂层进行定期清洁。,6.氨消耗量的粗略计算,假设锅炉排放NOx浓度为400mg/m3,将锅炉NOx排放浓度视为NO浓度和NO2浓度之和计算的氨消耗量。 4NO + 4NH3 + O2 4N2+ 6H2O （1） 2NO2 + 4NH3 + O2 3N2 + 6H2O （2）,C NO+C NO2 = 400 (1) C NO/30/(C NO/30+C NO2/46) = 0.95 (2) (1)、(2)公式联合求解得到C NO、C NO2 C NO=370.13 mg/Nm3 C NO2 =29.87 mg/Nm3,Wa= ( Q CNO 1 7 / ( 3 0 1 06) +QCNO2172/(46106) m C NO、C NO2 进口烟气NO、NO2的浓度(mg/Nm3) Q为反应器进口烟气流量(Nm3/h) Wa为供氨量(kg/h) 0.95为NO占NOx排放总量的95% 17、30、46分别为NH3、 NO、NO2分子量 m为脱硝效率,谢 谢！,
