锅炉SCR脱硝技术培训资料
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附件二、锅炉烟气SCR脱硝一、SCR工艺原理利用选择性催化还原(SCR)技术将烟气中的氮氧化物脱除的方法是当前世界上脱氮工艺的主流。
选择性催化还原法是利用氨(NH3)对NO X的还原功能,使用氨气(NH3)作为还原剂,将一定浓度的氨气通过氨注入装置(AIG)喷入温度为280℃-420℃的烟气中,在催化剂作用下,氨气(NH3)将烟气中的NO和NO2还原成无公害的氮气(N2)和水(H2O),“选择性”的意思是指氨有选择的进行还原反应,在这里只选择NO X还原。
其化学反应式如下:4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O副反应主要有:2SO2+O2→2SO3催化剂是整个SCR系统的核心和关键,催化剂的设计和选择是由烟气条件、组分来确定的,影响其设计的三个相互作用的因素是NO X 脱除率、NH3的逃逸率和催化剂体积。
脱硝反应是在反应器内进行的,反应器布置在省煤器和空气预热器之间。
反应器内装有催化剂层,进口烟道内装有氨注入装置和导流板,为防止催化剂被烟尘堵塞,每层催化剂上方布置了吹灰器。
二、脱硝性能要求及工艺参数1、性能要求采用SCR脱硝技术时,脱硝工程应达到下列性能指标:NO X排放浓度控制到200mg/Nm3以下,总体脱硝效率约80%;氨逃逸浓度不大于3uL/L;SO2/SO3转化率小于1.0%;2、工艺参数脱硝工艺的设计参数见表液氨缓冲槽SCR工艺流程图3、高灰型SCR脱硝系统采用高灰型SCR工艺时,250~390℃的烟气自锅炉省煤器出口水平烟道引入,进入SCR脱硝装置入口上升烟道,经氨喷射系统喷入烟道的NH3与烟气混合后,在催化剂作用下,将NO X还原成N2和H2O,脱硝后的干净烟气离开SCR装置,进入空气预热器,回到锅炉尾部烟道。
高灰型SCR脱硝系统包括烟道接口、烟道、挡板、膨胀节、氨气制备与供应、氨喷射器、导流与整流、反应器壳体、催化剂、吹灰器、稀释风机、在线分析仪表及控制系统等部件,归纳起来可分为催化剂系统、反应器系统、氨供应与喷射系统及电气热控系统等几个部分。
SCR系统基本概念•SCR反应系统的构成•脱硝反应原理•脱硝的性能指标•脱硝的工艺流程•脱硝系统的运行及维护本工程的SCR系统流程示意图(以液氨为还原剂)脱硝反应系统•脱硝反应系统:由SCR催化剂反应器、喷氨系统(AIG)、稀释空气供应系统、声波吹灰系统、蒸汽吹灰系统等组成。
的浓度调整喷氨量。
此外由控制系统根据反应器出口NOX•烟气从省煤器底部导出,与带有氨气的稀释空气混合,经一段烟道稳流,通过导流板进SCR反应器反应。
烟气经脱硝进入空预器。
•反应温度300~420℃,稀释空气中氨气含量不超过12%,控制反应器出口小于3ppm。
烟气含NH3脱硝反应原理•SCR 技术是在金属催化剂作用下,以NH 3作为还原剂,将NO X 还原成N 2和H 2O 。
NH 3不和烟气中的残余的O 2反应,因此称这种方法为“选择性”。
主要反应方程式为:•4NH 3+4NO+O 2→4N 2+6H 2O•NO+NO 2+2NH 3→2N 2+3H 2O脱硝性能指标•形式:选择性催化还原(SCR)•反应器数量每台炉两个,本工程3台炉共六个•催化剂:蜂窝式•入口烟气温度:376℃•基准NOx@6%O2:300mg/Nm3 干基,标态•SCR改造NOX@6%O2:60mg/Nm3•氨逃逸浓度:3ppm•脱硝效率:80%•氨耗量:44.76kg/hSCR系统工艺流程简介稀释风机系统•稀释风机系统每台炉设置两台风机,并互为备用。
在风机出口设有手动蝶阀和电动蝶阀,用于控制风机的启动和切换。
•为了监视两个反应器喷氨稀释风运行情况,在风道上设置有流量计。
•由于氨的爆炸极限为15%-28%(在空气中的体积比),为保证安全和分布均匀,氨气注入烟道前有稀释风机提供空气并进行体积浓度稀释,实现氨气和空气的混合比为低于5%。
喷氨格栅系统(AIG )•喷氨格栅是SCR 系统中的关键设备,注入的氨气在烟道中分配的均匀性,直接关系到脱硝效率和氨逃逸率两项重要指标。
SCR脱硝技术1 SCR脱硝技术介绍第一部分脱硝理论一、脱硝的意义 1、NOx的产生机理NOx主要包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等化合物其中最重要的是NO和NO2。
烟气中的NO约占90左右排入大气后部分再氧化成NO2故研究NOx的生成机理主要是研究NO的生成机理。
NO的生成形式有燃料型、温度型和快速温度型三种。
1、热力型NOx它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx。
2、快速型NOx是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如HC等反应生成的NOx。
3、燃料型NOx它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的NOx。
这三种类型的NOx其各自的生成量和煤的燃烧温度有关在电厂锅炉中燃料型NOx 是最主要的其占NOx总量的6080热力型其次快速型最少。
2、NOx的危害 NO 相对无害但NO极易被进一步氧化成NO2而NO2是一种氧化剂对人体有毒害作用可引起呼吸疾病如咳嗽和咽喉痛如再加上NO2的影响则可加重支气管炎、哮喘病和肺气肿。
NO2在强阳光照射下与挥发性有机物之间的光化学反应产生臭氧、过氧乙酰硝酸酯等更强的氧化剂对眼晴有强烈的刺激作用对健康影响很大。
NOx可以通过皮肤接触和摄入被污染的食品进入消化道对人体造成危害也可以通过呼吸道吸入人体给人体造成更为严重的伤害。
危害主要有 1NOx对人体的致毒作用危害最大的是NO2主要影响呼吸系统可引起支气管炎和肺气肿等疾病 2NOx对植物的损害 3NOx 是形成酸雨、酸雾的主要污染物2 4NOx与碳氢化合物可形成光化学烟雾 5NOx参与臭氧层的破坏。
燃煤锅炉排放的烟气中含有SO2、NOx和粉尘等多种有害成份其中氮氧化物NOx是、脱硝方法 NOx的治理技术可分重点控制的污染物之一。
二、脱硝的常见方法 1为燃烧的前处理、燃烧方式的改进及燃烧的后处理三种。
1燃烧前的处理通过脱氮减少燃料中的含氮量从而减少燃烧过程NOx的生成量 2燃烧技术的改进有低氧燃烧、排气循环燃烧、注入蒸汽或水、二级燃烧、分段燃烧、降低空气比和浓差燃烧。
脱硝装置(SCR区)运行操作培训教材(初稿)(该教材仅供运行人员前期培训之用,需在设备系统安装、调试过程中不断完善。
涉及到数据、保护定值应以最终审批后为准)运行部2011年11月8日批准:审核:校核:编制:目录第一章 SCR装置的生产原理及工艺流程 (3)第二章 SCR脱硝装置的设备规格 (9)第三章装置开、停工及正常操作 (15)第四章检查保养 (41)第五章氨处置注意事项 ... .. (45)第六章脱硝装置常见的异常现象 (48)附录:典型脱硝系统运行性能曲线 (49)第一章 SCR装置的生产原理及工艺流程第一节概述煤燃烧过程中所产生的氮氧化物(NOx),是主要大气污染物之一。
通常所说的NOx 有多种不同形式,其中NO和NO2是重要的大气污染物,另外还有少量N2O。
氮氧化物(NOx)引起的环境问题和人体健康的危害主要有以下几方面:(1)NOx对人体的致毒作用,危害最大的是NO2,主要影响呼吸系统,可引起支气管炎和肺气肿等疾病;(2)NOx对植物的损害;(3)NOx是形成酸雨、酸雾的主要污染物;(4)NOx 与碳氢化合物可形成光化学烟雾;(5)NOx参与臭氧层的破坏。
在煤的燃烧过程中,NOx的生成量和排放量与燃烧方式,特别是燃烧温度和过量空气系数等密切相关。
燃烧形成的NOx可分为燃料型、热力型和快速型3种。
其中快速型NOx生成量很少,可以忽略不计。
(1)热力型NOx ,指空气中的氮气在高温下氧化而生成NOx。
当炉膛温度在1350℃以上时,空气中的氮气在高温下被氧化生成NOx,当温度足够高时,热力型NOx可达20 %。
过量空气系数和烟气停留时间对热力型NOx的生成有很大影响。
(2) 燃料型NOx,指燃料中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解,继而进一步氧化而生成NOx。
其生成量主要取决于空气燃料的混合比。
燃料型NOx约占NOx总生成量的75%~90%。
过量空气系数越高, NOx的生成和转化率也越高。
锅炉S C R脱硝技术
220t/h锅炉SCR脱硝技术
1.反应器布置
本项目锅炉烟气NO X含量达800mg/Nm3,要求排放100 mg/Nm3,脱硝效率87.5%。
SNCR脱硝工艺达不到环保要求,建议采用SCR脱硝工艺,推荐采用20孔蜂窝式催化剂,每台锅炉配置2台脱硝反应器,每台反应器内催化剂布置方式采用2+1布置,即安装2层催化剂,预留1层。
每层催化剂体积初步预估21m3,三台锅炉总量约252m3。
另本项目锅炉尾部竖井交叉布置两级省煤器和三级管式空气预热器,省煤器、空气预热器交叉布置分别支承在尾部构架上,这种省煤器及空预器布置方式不便于SCR脱硝装置的设置。
鉴于锅炉已开始进行安装工程,不便进行大的改动,脱硝反应器的布置及脱硝烟气的引出将结合目前锅炉的实际情况配置。
1.1脱硝烟气将由高温省煤器出口双烟道引出(此处烟气温度380℃,最佳反应
温度),向上约10米分别进入两台脱硝反应器
(W4.04mxL5.9mxH10m),经反应器后回到一级空预器入口,这样尾部竖井烟道高温省煤器和高温空预器之间需预留出烟气的进出空间约5.6米(烟道截面按4.04x1.6,烟气流速14m/s估算),需锅炉厂调整空预器和低温省煤器的安装位置,来保证脱硝烟气的进出空间。
且此种反应器布置方式烟气脱硝后在空预器低温区易生成亚硫酸铵造成低温腐蚀及堵塞,建议在三级空预器上方设置蒸汽吹灰器。
1.2如锅炉低负荷运行时,高温空预器出口温度能在290℃以上,可采取将脱硝
烟气由高温空预器出口引出(如必要,也可从高温省煤器上方引出部分高温烟气来加热脱硝烟气),向上约10米分别进入两台脱硝反应器,同时将剩余省煤器、空预器安装位置平移调整到反应器出口烟道,并在三级空预器上方设置蒸汽吹灰器。
SCR烟气系统设计参数
2.主要设计原则
(1)采用选择性催化还原(SCR)工艺全烟气脱硝系统。
烟气中的NO
X 在300~380度环境下,经催化剂作用,由NH
3
将NO
X
还
原成无害的N
2和H
2
O。
(2)采用液氨做为脱硝系统的还原剂。
(3)脱硝系统脱硝效率不低于87.5%。
(4)催化剂采用20孔Ti-V-W蜂窝式催化剂。
(5)采用声波吹灰器对催化剂进行清灰。
统设计数
据(单台
机组)
4. 脱硝系统设备
主要设备表
5 脱硝炉区系统布置
5.1 布置设计原则
总体布置依据提供的相关资料
主要布置设计原则
(1)在布置方案中,新建设施尽可能减少对场地原有地下及地上设施的影响;
(2)减少施工工程量,同时要尽量便于施工;
(3)供氨管路、电缆等尽量利用原有管路支架、及电缆桥架;
(4)稀释风机就近布置在SCR装置旁。
在制定脱硝装置布置方案时,考虑下面设备:
— SCR反应器;
—烟风管道;
—稀释风机;
—辅助设备。
在规划基本的现场布置方案时,建筑和设备的位置应该按照需要的功能来布置,并考虑进出方便、建造难易、操作、维护和安全性。
锅炉的尾部是双烟道,相应反应器的入口烟道也是双烟道形式,一台锅炉安装两个SCR脱硝反应器,采用两个SCR脱硝反应器两侧对称布置。
为SCR脱硝反应器留有适当的空间,用来设置检修通道,便于催化剂模块的安装和检修操作。
催化剂模块的抬升预留足够的空间。
催化剂模块的大小为993mm×1914mm ×1260mm。
通道连续,所有的主要通道能允许叉式升降机(铲车)通行,并考虑其转动半径。
5.2典型布置方案
参见附图
5.3 脱硝系统布置方案
(1)脱硝反应器
,反应器的截面尺寸为4.04米×5.9米,中间布置氨喷射系统。
(2)脱硝反应器入口的烟道布置
在锅炉尾部烟道引出口,从锅炉中间引出穿过最后一排钢架再向上并向两侧与脱硝反应器的入口相联。
烟气流速<15米/秒,既要减少烟道磨损和降低系统阻力又要保证烟道中少积灰。
(3)氨稀释风机和氨/空气混合系统
每台锅炉设两台100%容量的高压离心式鼓风机,一用一备。
设二套氨/空气混合系统。
分别用于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,以脱硝所需最大供氨量为基准设计氨稀释风机及氨/空气混合系统。
稀释风机的性能将保证能适将锅炉50~100%BMCR负荷工况下正常运行,并留有一定裕度:风量裕度不低于10 %,另加不低于10℃的温度裕度;风压裕度不低于20%。
稀释风机和氨/空气混合系统将尽量布置在SCR反应器本体氨注入口附近,基于此原因,稀释风机将避免由于布置在SCR反应器本体支撑钢架上而引起的振动。
为保证氨不外泄,稀释风机出口阀设故障连锁关闭,并发出故障信号。
风机和叶轮的结构设计将便于检修和更换,外壳与易损件将易于拆除,在风机和驱动电动机的上方将设有检修起吊设施。
风机的所有旋转件周围将设有人员安全防护罩。
消音器将安装在恰当位置。
稀释风机将配备必要的仪表和控制,主要包括监控轴温的热电偶、振动测量装置、正常/异常跳闸信号装置等。
电动机控制信号也包括在设计范围之内。
氨的注入量由SCR反应器进出口NOx,O2监视分析仪测量值、烟气温度测量值、稀释风机流量、烟气流量(由燃煤流量换算求得)等来控制。
(4)氨喷射系统
每台反应器设置一套完整的涡流式氨喷射混合系统,保证氨气和烟气混合均匀。
喷入反应器烟道的为空气稀释后的氨气混合气体。
所选择的风机将该满足脱除烟气中NOx最大值的要求,并留有一定的余量。
稀释风机将按两台100%容量(一用一备)设置。
氨/烟气混合均布系统的设计充分考虑到其处于锅炉的高含尘区域的因素,所选用的材料将为耐磨材料或充分考虑防磨措施加以保护。
在进氨装置分管阀后将设有氮气预留阀及接口,在停工检修时用于吹扫管内氨气。
5.4 SCR反应器本体吹灰系统及脱硝除灰系统
按每台SCR反应器设置一套吹灰系统进行设计。
根据SCR反应器本体内设置的催化剂层数及数量来设置吹灰系统,按每一层催化剂设置一层吹灰器进行设计,吹灰器数量按催化剂的层数来配置,每层配置2台。
本工程采用声波式吹灰器。
6 脱硝氨区系统
6.1 氨区规模
氨站占地约1500m2,设有50m3液氨储罐2台,按80%充装系数计算,满足全厂7天用量要求,压力为2.16MPa。
氨气稀释槽1个;液氨蒸发器(1个):氨处理量:241Kg/h;氨气缓冲罐(1个),缓冲时间8分钟;操作室、消防值班室、氨站配电室和氨卸料压缩机、液氨槽车装卸区。
氨站内设安全、消防设施
6.2 工艺流程简述
液氨由液氨槽车送来,利用氨压缩机增压的方式将液氨由槽车输入至液氨储罐内贮存;生产时液氨储罐中的液氨流到液氨蒸发器内蒸发为气氨,并通过
气氨缓冲罐来稳定其压力后送脱硝系统。
液氨储罐及液氨蒸发系统紧急排放的气氨通过管道排入氨气稀释槽中,经水吸收成氨水后排入废水池,再经由废水泵送至沉渣池处理。
液氨蒸发的加温方式系蒸汽加热。