ABB在脱硝中的应用

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1、 ABB Group September 2, 2018 | Slide 1,MP FID PMU China,测量产品在烟气脱硝中的应用,业务发展及市场 黄俊东,目录,市场机遇 脱硝工艺介绍 脱硝的主要工程公司 脱硫仪表测点 ABB测量产品在脱硝中的应用,市场机遇 为什么要脱硝,NOX 对人类健康和环境的影响 低空臭氧的产生 光化学烟雾的形成 酸雨 各种潜在的致癌物质我国近年氮氧化物(NOx)大气污染物的主要来源是火力发电厂，目前火电厂每生产1000千瓦时的电力，相应产生2.1千克的氮氧化物 中国电力氮氧化物排放状况 2000年 358.02万吨 2002年 520.00万吨 2010年 5

2、94.74万吨（预计）, ABB Group September 2, 2018 | Slide 3,市场机遇 政策展望,新修订的火电厂大气污染物排放标准将从2012 年开始实施。其中，从2012 年1 月1 日起，新建火电机组氮氧化物排放量要达到100 毫克/立方米；从2014 年7 月1 日起，除特殊机组排放量要求达到200毫克/立方米外，其余也均要求达到100 毫克/立方米。2009 年3 月23 日，环保部曾印发2009-2010年全国污染防治工作要点，其中表示：要全面开展氮氧化物污染防治。以火电行业为重点，开展工业氮氧化物污染防治。在京津冀、长三角和珠三角地区，新建火电厂必须同步建设

3、脱硝装置，2015 年年底前，现役机组全部完成脱硝改造。研究扶持政策，提高氮氧化物污染防治技术水平。（第三条第9 款）严格的氮氧化物排放标准将让火电脱硝成为“十二五”大气污染物减排的重中之重，也将给脱硝市场带来巨大的机会, ABB Group September 2, 2018 | Slide 4,市场机遇 国内电力脱硝市场现状,截至2010 年底，中国火电装机容量7.07亿千瓦。火电厂烟气脱硝机组投运容量约9000 万千瓦，已建脱硝机组装机容量占比仅13.7% 加上十二五计划新增的2.6亿千瓦的新装机容量，若脱硝普及率从13.7%增长到100%，以150元/千瓦时的建造费用计算，仅火电脱硝市

4、场在“十二五期间将达到1300亿元的市场规模，其中自动化产品约占到10%，即130亿元（再细分见饼图） 温度，压力，流量，物液位等现场仪表在脱硝中应用广泛，以60万千瓦机组为例，一套脱硝装置中现场仪表的金额不菲, ABB Group September 2, 2018 | Slide 5, ABB Group September 2, 2018 | Slide 6,市场机遇 国内电力脱硝市场现状,预计2013年及2014年上半年将成为脱硝建设的最高峰。根据“十二五”期间各个年份脱硝项目建设情况，预计2011年-2015年脱硝项目自动化产品投资额将相应呈现如下趋势 根据中国拟在建项目网统计，20

5、11年火电脱硫脱硝在建、拟建项目117个，投资额达461.69亿元，具体项目信息如下表,项目表,目录,市场机遇 脱硝工艺介绍 脱硝的主要工程公司 脱硫仪表测点 ABB测量产品在脱硝中的应用,脱硝工艺,烟气脱硝技术的分类： 选择性催化还原法 ( SCR) 非选择性催化还原法 (NSCR)选择性非催化还原法 ( SNCR)臭氧氧化吸收法 活性炭联合脱硫/脱硝法等 由于 SCR法脱硝效率高达 90%以上 ,运行可靠 ,是目前国内外应用最多且最为成熟的烟气脱硝技术之一。 SCR烟气脱硝技术的发明权属于美国 ,而日本率先于 20世纪 70年代将其实现了商业化 。目前 ,这一技术在欧洲、 日本、 美国等发

6、达国家和地区已得到了广泛的应用。 我国 SCR技术的研究始于 20世纪 90年代。采用 SCR技术的项目约占在建脱硝项目总容量的 70%。, ABB Group September 2, 2018 | Slide 8,脱硝工艺 SCR介绍,选择性触媒还原法- ( Selective Catalytic Reduction) 设置触媒（即催化剂装置组件）装置于锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间，其作用为使喷入之氨与烟气中NOx加速反应实现脱硝 在此情况时，其有效反应温度范围约在320oC 400oC之间，满足了催化剂活性要求。但烟气没有通过除尘装置，粉尘浓度大对催化剂的防磨损和防堵塞的性能要求较

7、高。 （高尘 型不需加热） 最普遍使用的化学反应剂（还原剂）为氨气（可由氨水及液氨制备）与尿素, ABB Group September 2, 2018 | Slide 9,SCR介绍 系统组成,反应器/催化剂系统 烟气/氨的混合系统 氨的储备与供应系统（氨区） 烟道系统 的控制系统,SCR介绍 基本流程图（液氨）,触媒反应单元,化学反应剂储存及制备单元 （氨区）,SCR介绍 化学反应机理,采用气氨（NH3NH3）作为反应剂 锅炉省煤器排出的高温烟气从垂直（或水平）布置的催化剂反应塔混合穿过 在催化剂的作用下NH3NH3将NOxNOx还原分解成无害的氮气（N2N2）和水 无二次污染。,催化剂是

8、对 NOX 具有很高反应活性的钛钨基材料， 催化剂主要成份是 TiO2 ，再添加 V2O5 WO3 及其它特殊成 份。 脱硝反应效果主要取决于可用的活性区域（几何表面面 积，空隙体积、活性催化剂成分的浓度）、燃气温度和试剂 浓度。平衡好的过程将保持适当的残余 NOX NH3 输出水 平。因此说 SCR 性能主要取决于催化剂的性质。,脱硝反应器的总括图 垂直流型, ABB Group September 2, 2018 | Slide 13,反应器就是催化剂组件的主要载体,核心硬件 反应器及催化剂组件/触媒,催化剂组件,催化剂型式,化学反应剂,由于反应器前需要喷入气态氨，制氨有如下三种主要方式

9、当氨用气量大时，采用液氨缴节省 成本，特别大机组氨消耗量较多更经济。 国内运行机组运用比较多的是液氨作为制氨的原料,化学反应剂储存和制备, ABB Group September 2, 2018 | Slide 16,液氨的存储,氨气的制备,化学反应剂储存和制备 室外液氨站,造价估计 不同的的化学试剂, ABB Group September 2, 2018 | Slide 18,目录,市场机遇 脱硝工艺介绍 脱硝的主要工程公司 脱硫仪表测点 ABB测量产品在脱硝中的应用, ABB Group September 2, 2018 | Slide 20,国内主要烟气脱硝工程公司 概述,与脱硫不同

10、，烟气脱硝SCR的核心装置脱硝反应器一般位于省煤器后，空预器前，这使锅炉厂家有一定的技术优势 -上海电气，哈锅，东锅，北京巴威 烟气脱硝与烟气脱硫，除尘等都是去除烟气中的污染物，二期相互之间有密切的相关性，这样使专业的烟气处理公司，尤其是在脱硫方面有丰富经验的公司在开展脱硝业务也有天然的优势 -武汉凯迪，福建龙净，中环（苏源）工程，清华同方 烟气脱硝的项目还暂时集中在电力行业的新建项目或老电厂的脱硝项目新建，这样使隶属于各电力集团内部的工程公司在中标率上有优势 -国电龙源，华电工程，国华环保，大唐环境，中电投远达,国内主要烟气脱硝公司 技术引进情况,部分建成及在建项目, ABB Group S

11、eptember 2, 2018 | Slide 22, ABB Group September 2, 2018 | Slide 23, ABB Group September 2, 2018 | Slide 24,目录,市场机遇 脱硝工艺介绍 脱硝的主要工程公司 脱硫仪表测点 ABB测量产品在脱硝中的应用,仪表测点,脱硝系统氨制备区 属于爆炸性气体混合场合，氨气是IIC气体，所有仪表及定位器应防爆防腐，需隔爆Exd及本安型 执行机构（关断型）全部采用气动型（防爆型）以满足防爆要求 制备区到SCR的管道 所有仪表及定位器同样应防爆防腐 氨喷射格栅 喷嘴流量分区计量，通常由一孔板流量计安装在调节

12、管路上 SCR反应器进口 测量NO及O2的流量 SCR反应器出口 测量NO及NH3在烟气中的含量（气分）, ABB Group September 2, 2018 | Slide 26,某脱硝装置的现场仪表清单（部分，对应ABB产品） 2*300MW, ABB Group September 2, 2018 | Slide 27,流量测量仪表规范,氨系统和稀释空气系统流量测量采用孔板环室取样加差压变送器进行测量。 (1) 用于远传的流量测量传感器应带有420mADC两线制信号输出 (2) 采用节流方式测量流量时,应采用环室取样方式。应带有引出管以便于与差压测量管路接连。节流装置的前后的直管段长

13、度应符合规定。 (3) 介质流向应用箭头准确标志在测量孔板或喷嘴上。 (4) 一个节流装置上安装2个或以上变送器时, 取样孔的对数应与之相适应。 (5) 应对被测介质的密度、压力、温度变化进行补偿。 (6) 流量测量孔板、喷嘴和测点位置的安装应根据其所在管路的规范要求确定。 (7) 烟气流量测量采用插入式反吹扫进口产品, 最终所选用产品由业主方书面确认。 (8) 各种流量计应有就地指示。, ABB Group September 2, 2018 | Slide 28,流量测量仪表规范-续 差压式流量计应用研究,在SCR工艺中，为了计算喷入的NH2量，必须实时检测烟气流量。由于锅炉烟风道截面积很

14、大，风量难以直接测量，通常做法是测量烟道内的烟气流速，用烟气流速乘以烟道面积，求得烟气量 适用于测量大截面气体流速的差压式流量计一般有由取压部件（传感器）、导压部件和压力测量部件（如差压变送器等）构成 虑到SCR区域烟气的高温、高尘、大截面及振动等特点，普通皮托管型流量计不适合选用；选用均速管流量计时应要求传感部件具有防磨、防腐、耐高温等特性，传感部件应防堵 在SCR区域内，流速测量点应选择在喷氨格栅至SCR反应器入口或SCR反应器内。如果喷氨格栅至SCR反应器入口流场均匀，应优先选择该段；如果工艺布置原因或流场原因不能把流量测点布置在该段，也可以选择布置在反应器内的第一层或第二层催化剂入口上

15、方，但应注意吹灰系统及支撑梁的影响, ABB Group September 2, 2018 | Slide 29,压力测量仪表规范,烟道和氨系统压力测量需要选传的信号采用压力变送，氨区采用氨压力表。 (1)系统监视与控制用回路的输入压力和差压，应采用压力/差压变送器测量。压力/差压测点位置应根据相应管路或容器的规范要求确定。并安装一次隔离阀、二次隔离阀、排污阀及管接头。 (3) 所有压力/差压测量应根据被测介质的参数提供以下部件： 一次隔离门，二次门与平衡阀。 用于清洁压力管道的排污阀。 (4) 阀门应为焊接式或外螺纹连接, 阀体采用不锈钢。一次门，排污门阀门应选用进口阀门。 (5) 所有变

16、送器应就近集中安装在测点附近的仪表保护箱内。当仪表置于保温柜或保护箱中，应设计排污门及排污总管路。 (6) 所有压力/差压变送器的管接头应采用英制螺纹（1/2NPT或1/4NPT）转为公制螺纹(M201.5)，以便于维护与检修。 (7) 应为所有烟气压力、流量变送器和压力计提供干燥、纯净的吹扫空气。并提供反吹扫防堵风压取样装置。 (8) 如果仪表取样管路中是液体，压力变送器应考虑静压头对测量值的影响。 (9)变送器应是二线制的, 输出420mA信号。 (10) 所有变送器能对应零到满量程的测量范围，并有过流保护措施。变送器在满量程时误差0.1%，线性误差0.1%，所有就地安装的变送器(压力、液位或类似的)应有就地液晶指示(0-100%)。 (11) 变送器防护等级不低于IP65 (12) 差压型变送器应能过压保护来防止一侧的压力故障对其产生的损害, ABB Group September 2, 2018 | Slide 30,