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1、聊城电厂SCR（Selective Catalytic Reduction）脱硝介绍聊城发电厂锅炉专业关于氮氧化合物氮和氧结合的化合物有：一氧化二氮（N2O）、一氧化氮（NO ）、二氧化氮（NO2）、三氧化氮（NO3）、四氧化二氮（ N2O4）、五氧化二氮（N2O5）等,总起来用氮氧化物（NOX ）表示。其中造成大气污染的NOX主要指的是NO和NO2，其 中NO2的毒性比NO高4-5倍。大气中天然排放的NO2，主要来 自土壤和海洋中有机物分解，属于自然界氮循环过程。人为活 动排放的NO2，主要来自煤炭的燃烧过程。每燃烧1t煤则产生 大约8-9kg的氮氧化物。 NO能与血红蛋白作用，降低血液的输
2、氧功能。对NO2呼吸器 官有强烈的刺激，能引起急性哮喘病。NOX对眼睛和上呼吸道 黏膜刺激较轻，主要侵入呼吸道深部和细支气管及肺泡，到达 肺泡后，因肺泡的表面湿度增加，反应加快，在肺泡内约可阻 留80%，一部分变成N2O4。N2O4与NO2均能与呼吸道黏膜的 水分作用生成亚硝酸与硝酸，这些酸与呼吸道的碱性分泌物相 结合生成亚硝酸盐及硝酸盐，对肺组织产生强烈的刺激和腐蚀 作用，可增加毛细血管及肺泡壁的通透性，引起肺水肿。 A. 热力型 NOX l主要反应 N2+ONO+N N+O2NO+O N+OHNO+H l相关因素 高温环境 燃料与空气的充分混合 l无烟煤燃烧中，热力型NOx可到一半以上NO
3、NOX X 形成机理形成机理 B. 燃料型 NOX l燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生 成的氮氧化物l l相关因素相关因素n n与燃料和空气的混合程度密切相关与燃料和空气的混合程度密切相关n n与燃烧区域的温度关系不大与燃烧区域的温度关系不大n n烟煤燃烧中，约烟煤燃烧中，约8080的的NOxNOx为燃料型为燃料型NONOX X 形成机理形成机理 C. 快速型 NOX l在燃烧的早期生成 l形成过程氮和燃料中的碳氢化合物反应N2CH化合物HCN化合物HCN化合物氧化生成NOHCN化合物O2NOl对于燃煤锅炉，快速型NOx所占份额一般低于5 。NONOX X 形成机理形成机理 燃烧中NOx
4、生成的控制 烟气中NOx的脱除NONOX X 的控制的控制 技术技术控制原理 降低燃烧温度 控制燃料和空气的混合速度与时机 主要控制手段 燃烧器设计参数（风速、风温、旋流强度等）优化 煤粉浓缩技术 OFA分级送风技术 注意事项 锅炉的燃烧效率 煤粉的着火和稳燃燃烧中燃烧中NONOX X 生成的控制生成的控制 A. 选择性非催化还原法 (SNCR) l主要反应 氨 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O 尿素 2NO + (NH2)2CO + 1/2O2 2N2 + 2H2O + CO2 l反应温度: 760 1090C 最佳反应温度：8701050C l脱硝效率 对于城市固体垃圾
5、炉转化效率在3050%之间，大型 电站锅炉的转化效率控制在2040%之间。烟气中烟气中NOxNOx脱除脱除 & SCR& SCRB. 选择性催化还原法 (SCR) 主要反应 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 3N2 + 6H2O6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2Ol反应温度230450 一般应用温度：320400 l转化效率在7090%之间。NOxNOx脱除技术脱除技术SCRSCR催化剂的使用条件SCR（脱硝系统）催化剂的工作温度是有一定范围 的，温度过高（450）时催化剂会加速老化；当 温度在300左右时，在同一催化剂的作用下，
6、另一 副反应也会发生。2SO2+O22SO2NH3+H2O+SO3NH4HSO4即生成氨盐，该物质粘性大，易粘结在催化剂和锅炉 尾部的受热面上，影响锅炉运行。因此，只有在催化 剂环境的烟气温度在310-400之间时方允许喷射氨 气进行脱硝。 SCR工艺的反应原理和典型工艺布置见图1、图2。工艺流程SCR烟气脱硝主要有烟气系统、SCR反应器与催化剂 、催化剂填装系统、氨供应和储存系统、电气仪表与控制 系统等组成。液氨由槽车运送到液氨储罐，液氨储罐输出 的液氨在蒸发器内蒸发为氨气，并将氨气加热到常温后送 到氨气缓冲罐储存备用，氨气缓冲罐的氨气经调压阀减压 后通过喷氨格栅的喷嘴喷入烟气中与烟气充分混
7、合，再经 静态混合器充分混合后进入催化反应器反应，在一定发温 度范围内，在催化剂的作用下，氨气与NOx发生催化氧化 还原反应，将NOx还原成N2和H2O。工艺特点脱硝反应器高粉尘布置的工艺特点如下表序号 项 目 特 点 工艺在锅炉省煤器和空预器之间的烟道加入反应器反应式（氨）4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O反应温度还原剂3Ox转化率在Ox/NH 3(摩尔比）.850.90时，x转化率可达到部分负荷工况运行适应度高对锅炉的影响）不影响燃烧，不会对受热面可能产生腐蚀，不影响液态排渣炉 的排渣2）对空预器可能产生腐蚀（NH4HSO4）3）增加烟气阻力 ，约1000pa 2 3转化率氨逃逸率（
8、2 ），对环境无影响催化剂有运行损耗投资高运行费用高应用情况多，约占脱硝效率和氨的逃逸率之相关关系脱硝运行关系曲线线NH3/NOx 摩尔比100脱硝效率 (%)NH3 未反应应量 (ppm)设计设计 的脱硝效率0设计设计 的 NH3未反应应量运行时时的 NH3/NOx 摩尔比脱硝运行NH3/NOx 摩尔比上限 :小于设计设计 的 NH3 未反应应量(如:小于 5ppm)下限 :大于设计设计 的脱硝效率 (如:大于 80%)n n反应器反应器/ /催化剂系统催化剂系统n n烟气烟气/ /氨的混合系统氨的混合系统n n氨的储备与供应系统氨的储备与供应系统n n烟道系统烟道系统n n的控制系统的控制
9、系统SCRSCR系统组成系统组成的系统构成无水氨储罐氨蒸发器烟气出口稀释空气氨喷射栅格SCR 反应器空预器锅炉烟气省煤器NOX信号锅炉负荷信号FIC氨的流量分配锅锅炉SCR脱硝系统统装置的基本流程图图锅锅炉NH3 喷喷注脱硝反应应器空气预热预热 器NH3 混合器 蒸发发器NH3 液化罐静电电除尘尘器引风风机烟囱换热换热 器增压风压风 机脱硫系统统送风风机SAH蓄压压器SCR系统主要设备氨的储备与供应系统卸料压缩机氨蒸发器（电/蒸汽）氨罐缓冲罐稀释槽氨的储备与供应系统氨的储备与供应系统氨的原料氨的原料优点优点缺点缺点无水氨无水氨n n反应剂纯度最高反应剂纯度最高n n原料成本最低原料成本最低n
10、n设备成本最低设备成本最低n n高危险性的原料高危险性的原料n n运输和存储问题运输和存储问题氨水氨水 (19% or 29%)(19% or 29%)n n容易运输容易运输n n浓度低于浓度低于20%20%时不时不 划分为高危险性的原划分为高危险性的原 料料n n比无水氨危险性比无水氨危险性n n需要更大的运输设备需要更大的运输设备 以及更频繁的运输以及更频繁的运输n n需要更大的储存罐需要更大的储存罐n n蒸发成本蒸发成本尿素尿素n n安全的原料安全的原料 ( (化肥化肥) )n n干态或湿态干态或湿态n n容易运输容易运输n n工艺复杂工艺复杂n n成本昂贵成本昂贵 n n存储的问题存储
11、的问题反应剂原料反应剂原料氨的储备与供应系统氨的储备与供应系统氨的存储系统氨的存储系统氨的蒸发器氨的蒸发器氨的储备与供应系统氨的储备与供应系统烟道系统挡板膨胀节导流板烟道烟道系统烟道系统SCR工艺反应器示意图触媒框架触媒框架结结结结构构(垂直流型)脱硝反应应器的总总括图图触媒触媒层层层层未来未来层层层层整流器整流器( (缓缓缓缓冲冲层层层层) )吹灰器吹灰器NH3 NH3 喷喷喷喷嘴嘴 ( (AIG)AIG)触媒荷触媒荷载设备载设备载设备载设备 ( (临时临时临时临时 的的) )导导导导叶片叶片SCR反应器本工程SCR装置为高含尘布置，在锅炉低负荷的情 况下，在水平段烟道会出现积灰的情况，当锅
12、炉升负 荷时,会造成瞬时大量积灰涌向低温空预器的情况， 可能会造成空预器的堵灰，影响锅炉运行。反应器入口段烟道存在较长的水平段烟道，在锅炉低 负荷情况下，也存在积灰问题，但是不存在反应器吹 灰时瞬间灰量增大的情况，所以积灰情况比较均匀， 不会造成烟道内瞬间含尘量骤增的情况，所以，对机 组的运行不会造成大的危害，对催化剂的寿命也不会 有太大的影响。SCR反应器SCR反应器的设计考虑与周围设备布置的协调性及 美观性。反应器应设计成烟气竖直向下流动，反应器 入口设气流均布装置，反应器入口及出口段设导流板 ，对于反应器内部易于磨损的部位设计必要的防磨措 施。反应器内部各类加强板、支架应设计成不易积灰
13、的型式，同时考虑热膨胀的补偿措施。反应器设置有 人孔门。考虑内部催化剂维修及更换所必须的起吊装 置。反应器的内部设计能适应于任何蜂窝式催化剂产 品。SCR反应器应能承受运行温度420不少于5小 时的考验，而不产生任何损坏。催化剂反应器内催化剂层按照3+1层设计。催化剂的型式采 用波纹板式。催化剂设计考虑燃料中含有的任何微量元素可能导致 的催化剂中毒。催化剂模块将设计有效防止烟气短路的密封系统，密 封装置的寿命不低于催化剂的寿命。SCR反应器能承受运行温度420（每次不大于5小 时，一年不超过三次）的考验，而不产生任何损坏。催化剂能满足烟气温度不高于400、不低于310 的情况下长期运行，同时催
14、化剂能承受运行温度 420不少于5小时的考验，而不产生任何损坏；催 化剂保证寿命为24000运行小时。声波吹灰器本工程SCR反应器采用声波吹灰模式，每台反应器 安装一套吹灰系统。每一层催化剂设置吹灰器。备用 层吹灰器只预留吹灰器接口。吹灰控制纳入机组DCS。本工程每层催化剂层设5个声波吹灰器，共3层，每 台反应器共设15只声波吹灰器，备用层吹灰器暂不 安装。本工程每台机组共30个声波吹灰器运行，由 DCS系统控制。其工作介质为压缩空气。声波吹灰器每10分钟钟发声10秒。同层相邻2台声波 吹灰器为一组或落单的一个为一组，组内同时发声清 灰。共16组。发声10秒后，间隔27.5秒，下一组开 始发声
15、。一次发声最大耗气量0.76Nm3/喷吹1次（ 10s，两个同时），每小时耗气量85.12Nm3/h。氨的空气稀释和喷射系统每台锅炉的两个反应器分别设置两台100%容量的离心式稀释风 机，一用一备。设两套氨/空气混合系统。分别用于两台SCR反 应器的氨与空气的混合。为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，将氨浓 度降低到爆炸极限（其爆炸极限在空气中体积为 1625） 下限以下，控制在5以内。按此要求以脱硝所需最大供氨量为 基准（即脱硝效率为83时）设计氨稀释风机及氨/空气混合系 统。氨/烟气混合均布系统按如下设计：每台SCR反应器设置6台涡 流混合器。由氨/空气混合系统来的混合气体喷入位于烟道内的 涡流混合器处，在注入涡流混合器前将设手动调节阀，在系统 投运时可根据烟道进出口检测出的NOx浓度来调节氨的分配量 ，调节结束后可基本不再调整。安全注意事项反应器 锅炉启动后应监视反应器的温升速度，冷态启动时不应超过 5/min。同时，氨气的投入也对温度有要求，反应器的设计工 作温度应在允许范围内，只能承受5小时以内最高420短期烟 气冲击，因此如启动温升过快或温度超过410时应及时要求 锅炉调节燃烧。喷氨后应注意监视反应器入口的氨气浓度情况，氨气浓度不应 大于5%，在DCS
