SCR烟气脱硝技术应用解析及国内外案例分享
- 格式:pdf
- 大小:414.98 KB
- 文档页数:4
SCR烟气脱硝工艺简介随着我国经济的发展, 在能源消费中带来的环境污染也越来越严重。
其中,大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人类生存的四大杀手。
燃煤烟气所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质是造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源。
在我国,二氧化硫、氮氧化物等有害物质主要是由燃煤过程产生的。
随着我国经济实力的增强,耗电量也将逐步加大。
目前,我国已经开展了大规模的烟气脱硫项目, 但烟气脱硝还未大规模的开展。
有研究资料表明,如果继续不加强对烟气中氮氧化物的治理, 氮氧化物的总量和在大气污染物中的比重都将上升, 并有可能取代二氧化硫成为大气中的主要污染物。
我国烟气脱硝项目起步较晚,目前国内运行的烟气脱硝项目所采用的工艺也是引进欧、美、日等发达国家和地区烟气脱硝技术, 为适应国内烟气脱硝市场的需要,我公司于2004年与德国STEULER 公司在烟气脱硝技术方面展开了全方位的合作,主要由德方提供技术支持,我方负责开拓市场、消化有关技术。
1.SCR脱硝技术简介在众多的脱硝技术中,选择性催化还原法(SCR)是脱硝效率最高,最为成熟的脱硝技术。
1975 年在日本Shimoneski电厂建立了第一个SCR系统的示范工程,其后SCR技术在日本得到了广泛应用。
在欧洲已有120 多台大型装置的成功应用经验,其NOx的脱除率可达到80%~90%。
日本大约有170套装置,接近100GW 容量的电厂安装了这种设备,美国政府也将SCR技术作为主要的电厂控制NOx技术,SCR 方法已成为目前国内外电厂脱硝比较成熟的主流技术。
1.1 SCR法烟气脱硝原理在催化剂作用下,向温度约280℃~420℃的烟气中喷人氨,将N02还原成N2和NO。
化学反应方程式如下:在有氧的条件下:在无氧(或者缺氧)的条件下:在反应条件改变时,就有可能发生以下副反应:【1】由于该反应没有产生副产物,并且装置结构简单,适合于处理大量的烟气。
1.2 SCR烟气脱硝工艺的影响因素1.2.1 温度对催化剂反应性能的影响目前,运用于电厂烟气脱硝中的的SCR催化剂有很多,不同的催化剂,其适宜的反应温度也差别各异。
SCR脱硝技术及其脱硝催化剂生产工艺1、概述SCR(selective catalytic reduction)是烟气选择性催化还原法脱硝技术的简称,是指在催化剂的作用下,利用还原剂(如NH3)“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。
也就是说SCR工艺的实质就是燃煤锅炉排放烟气中的NOx污染物与喷入烟道的还原剂NH3,在催化剂的作用下发生氧化还原反应,生成无害的N2和H2O。
该工艺于20世纪70年代末首先在日本开发成功,80年代和90年代以后,欧洲和美国相继投入工业应用,现已在世界范围内成为大型工业锅炉烟气脱硝的主流工艺。
为避免烟气再加热消耗能量,一般将SCR反应器布置在锅炉省煤器出口与空气预热器之间,即高飞灰布置。
此时烟气温度(300℃-430℃)正好是催化剂的最佳活性温度窗口。
氨气在加入空气预热器前的水平管道上加入,与烟气混合,NOx在催化剂的作用下被还原为N2和H2O。
目前常规应用的SCR技术为中温催化剂(280℃-420℃),而现在正在研究开发的低温催化剂,可应用于200℃以下的烟气温度。
2、SCR反应过程SCR技术是在金属氧化物催化剂作用下,以NH3作为还原剂,将NOx还原成N2和H2O。
NH3不和烟气中的残余的O2反应,而如果采用H2、CO、CH4等还原剂,它们在还原NOx的同时会与O2作用,因此称这种方法为“选择性”。
主要反应方程式为:4NH3+4NO+O2─>4N2+6H2O (1)NO+NO2+2NH3─>2N2+3H2O (2)3、SCR系统设计条件•烟气流量•烟气温度•烟气成分和灰分成分•烟气入口NOx浓度•脱硝效率•空间速率•NH3/NOx摩尔比•SO2转化率•NH3逃逸率•反应器运行压降4 、SCR脱硝系统主要装置•氨存储和供应系统•氨/空气喷射系统•SCR反应器•SCR催化剂•SCR控制系统•吹灰和灰输送系统5、SCR催化反应还原剂用于SCR烟气脱硝的还原剂一般有3种:液氨、氨水、及尿素。
关于SCR脱硝技术的分析摘要:本文主要基于我国电厂烟气SCR脱销工艺以及特点的介绍和分析,目的是为了能够更好地为日益增多的同类型脱硝装置的工艺设计与设备选型提供一定的借鉴。
关键词:电厂烟气;SCR;脱销工艺;特点分析随着我国经济的发展, 在能源消费中带来的环境污染也越来越严重。
其中,大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人类生存的四大杀手。
在我国,二氧化硫、氮氧化物等有害物质主要是由燃煤过程产生的。
排放燃煤烟气所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质是造成大气污染、酸雨的主要来源。
经济的发展同时伴随着耗电量的剧增,这使得燃煤电厂的烟气排放成为重点关注对象。
目前,我国已经开展了大规模的烟气脱硫项目, 但烟气脱硝正待全面展开。
有研究资料表明,近年酸雨的类型已经从硫酸型向硫酸和硝酸复合型转化,如果再不加强对烟气中氮氧化物的治理, 氮氧化物的总量和在大气污染物中的比重都将直线上升, 并有可能取代二氧化硫成为大气中的主要污染物。
随着我国工业化进程的不断深化,近年来我国工业得到了较为快速地发展。
其中燃煤发电工业就是一个方面。
目前,我国在燃煤发电方面的发展十分迅速,为我国的国民经济的不断增长带来极大促进作用。
然而,片面地对经济效益的追求是远远不够的,因为燃煤发电厂会产生很多NOx,而它却对人体有极大的危害性。
因此,需要对其进行预防与控制。
目前,对燃煤发电厂产生的氮氧化物的防治措施主要采用了低氮燃烧技术,对于该技术虽然在一定程度上可以缓解氮氧化物的污染,但是该技术的脱销效率非常有限。
因此,急需一个脱销效率极高的技术加以防治,近年来,随着我国燃煤电厂的氮氧化物的污染日益严重以及受到越来越多的人们的关注。
一种新型的、高效的脱销技术就这样诞生了——SCR 脱销技术。
下文就是对该技术的特点进行了介绍和分析,以更好地为日益增多的同类型脱硝装置的工艺设计与设备选型提供一定的借鉴。
1 SCR系统介绍SCR脱销技术,其英文全称为Selective Catalytic Reduction,翻译为选择性催化剂还原技术。
SCR烟气脱硝技术在垃圾焚烧发电厂的应用进展SCR脱硝技术由于其具有脱硝效率高、技术成熟可靠等特点,在烟气治理行业中起到重要作用。
文章介绍了SCR脱硝技术原理、特点,及对常规工艺流程的简介。
通过与常规燃煤电厂中SCR脱硝技术对比、分析。
阐述了SCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂中的应用前景。
随着国家环保部对大气治理标准收紧,烟气治理行业迎来了超低排放改造的高潮。
国家帅先于十三五之初对燃煤电厂提出超低排放改造要求。
对燃煤电厂烟气中氮氧化物(NOx)排放标准要求不高于50mg/Nm3,超超低排放机组不高于3550mg/Nm3,这对于烟气治理技术带来了严峻的考验。
而SCR脱硝工艺作为目前业内应用最广、技术最可靠的烟气脱硝技术路线之一,在超低排放改造中起到了重要作用。
1 SCR脱硝技术的原理1.1反应机理选择性催化还原反应(Selective Catalytic Reduction,SCR)是指在催化剂的作用下,“有选择性”的把烟气中NOx反应进行反应,把排放烟气中的NOx 还原成N2和H2O。
SCR系统化学反应较为复杂,主要是NH3在一定温度和催化剂的双重作用下,选择性的将烟气中NO还原成N2,并生成水。
催化剂的作用是降低系统化学反应活化能,使其催化反应温度降低到150-450度之间,加快反应速率。
通常在脱硝催化剂中需要加入V2O5、TiO2等化学物质。
通常情况下氨气是一种挥发性极强的气体,在反应过程中和可能与周围的SO3发生反应而生成NH4HSO4和(NH4)2SO4,从而对反应器造成腐蚀。
2 SCR脱硝技术特点及典型工艺流程2.1SCR脱硝技术特点SCR工艺相比SNCR具有如下特点:①运行温度低。
SNCR工艺运行温度高于850℃,而SCR工艺的运行温度区间为:225℃~420℃,可省去GGH,初始投资及运行费用较少。
②脱硝效率高。
SNCR工艺脱硝效率通常在30%左右,而SCR工艺通常可达到90%以上。
③催化反应生成氮气和水,避免对环境产生二次污染。
SCR脱硝技术概述我国年煤耗量的84 %直接用于燃烧,对于燃煤电厂则是100 %的燃烧。
如此大量的煤炭燃烧将会导致NOX 排放量剧增。
由于NOX 对人类和自然界存在危害,所以必须控制NOX 的生成和排放。
烟气脱硝是目前发达国家普遍采用的减少NOX 排放的方法,具有很高的脱除效率,应用较多的是选择性催化还原法( SCR) 。
1SCR技术的原理SCR是一个燃烧后NOX 控制工艺,其包括将氨气喷入电站锅炉燃煤产生的烟气中;含有氨气的烟气通过一个含有专用催化剂的反应器;在催化剂的作用下,氨气同NOX 发生反应,转化成水和氮气等几个过程。
反应基本方程式:4NH3 + 4NO +O2 →4N2 + 6H2O4NH3 + 6NO→5N2 + 6H2O8NH3 + 6NO2 →7N2 + 12H2O4NH3 + 2NO2 +O2 →3N2 + 6H2O通过使用适当的催化剂,上述反应可以在200 ℃- 450 ℃的温度范围内有效进行。
在NH3 /No = 1 (物质的量比) 的条件下, 可以得到80 % - 90 %的脱硝率。
在反应过程中, NH3 可以选择性地和NOX 反应生成N2 和H2O,而不是被O2 所氧化,因此反应又被称为“选择性”。
2国外SCR应用情况选择性催化还原( selective catalytic reduction:SCR)技术是一项降低NOX 排放量的有效技术,另外它被证明在当前的流行的技术安装消费中是高性能,比较经济的解决方案,是应用最多且是最成熟的技术之一。
采用该法脱硝的反应温度取决于催化剂的种类,该方法能达到80% ~90%的NOX 降低率。
目前这一技术在发达国家已经得到了比较广泛的应用,欧洲、日本、美国是当今世界上对燃煤电厂NOX 排放控制最先进的地区和国家,他们除了采取燃烧控制之外,大量使用的是SCR烟气脱硝技术。
日本和德国的一些燃煤电厂燃用中硫煤的实际应用数据表明,无论是烟气中的飞灰、SO2 /SO 3, NH3 的过量渗漏,还是SO2 过多生成SO3 ,都不会给SCR技术的操作带来异常困难。
( 安全技术 )单位:_________________________姓名:_________________________日期:_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改SCR脱硝技术在非电行业烟气治理中的应用进展(最新版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakesSCR脱硝技术在非电行业烟气治理中的应用进展(最新版)摘要:介绍了以钢铁、水泥、玻璃和垃圾焚烧行业为代表的非电行业烟气特点和烟气污染物处理现状,对选择性催化还原(SCR)脱硝技术在非电行业烟气治理中的应用和面临问题进行了总结分析,并对SCR 催化剂的研究方向做了预测。
关键词:氮氧化物;选择性催化还原;烟气;二氧化硫;碱金属;挥发性有机物;氮氧化物(NOx)导致酸雨、光化学烟雾和臭氧层破坏等,是大气主要污染物之一。
燃煤发电厂及钢铁厂等非电行业是固定源NOx主要来源。
2013年9月国务院发布《大气污染防治计划》(简称“大气十条”)以来,大气环境质量显著改善,大气污染特征由传统硫酸型污染为主转变为硝酸盐及有机细粒子为主的复合污染特征,故加大对NOx和挥发性有机物(VOCs)的控制将是下一步大气环境治理的工作重点。
截至2017年底,全国71%的燃煤机组已完成超低排放改造。
对于大气污染物,在电力减排空间趋近饱和的基础上,非电领域越来越受关注。
2018年7月国务院正式印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,对钢铁等非电行业NOx排放提出了更加严格的要求。
本文中对钢铁厂、水泥厂、玻璃厂和垃圾焚烧发电厂为代表的非电领域烟气特点及已有污染处理工艺进行总结,同时对SCR催化剂在非电领域应用可能面临的机遇和问题及解决方法进行总结,为相关行业从业者和研究者提供借鉴。
SCR法烟气脱硝技术在火电厂中的应用探析【摘要】随着社会经济的不断发展,火电厂的施工技术以及生产运营逐渐被人们所关注,但是其存在的问题也凸显出来。
为了能够进一步提高火电厂的管理以及生产水平,将SCR法烟气脱硝技术应用在火电厂的发展中,提高脱硫效率,进而提高火电厂的生产效益。
本文主要就SCR法烟气脱硝技术在火电厂中的应用进行研究和分析,以期能够进一步促进火电厂的生产效益,为界内相关人士提供相关的参考资料。
【关键词】SCR法烟气脱硝;火电厂;应用氮氧化物是主要的污染物来源,其经过紫外线照射下能够转化为有害的光化学烟雾。
同时,氮氧化物能够与空气中的水结合,生成硝酸或者酸雨,从而对土壤、农作物以及建筑物材料造成严重的损害。
此外,氮氧化物对人体的呼吸系统有着较为严重的危害,可引起肺炎、哮喘等呼吸系统疾病。
目前,减少氮氧化物的技术已无法满足相关的标准,所以采用氮氧化物生产后的脱硫技术,以提高火电厂的生产工艺,降低火电厂烟雾中氮氧化物的排放标准,达到净化以及保护环境的目标。
1.SCR法烟气脱硝技术的概括SCR法烟气脱硝技术是指在化学催化剂的作用下,还原剂与排放气体中的氮氧化物发生化学反应,生成氮气和水,其随着气流经锅炉空预器、除尘以及脱硫等装置后进入到烟囱,其中,催化剂能够对烟气中的氮氧化物进行选择性的反应,通常被人们称作为选择性催化还原反应,以下是以氨气为还原剂,发生的反应方程式有:4NH3+4NO→4N2+6H2O4NH3+2NO+O2→6H2+6H2O式中,催化剂是影响氮氧化物脱出效率的最主要的因素,钒系催化剂的价格便宜、活性较高,同时具有很高的抗硫性、抗水性以及不能产生二次污染物等优点,是目前为止,除硫技术中较为广泛的催化剂之一。
如果烟气中含有二氧化硫,二氧化硫会被钒系催化剂催化生成SO3,进而生成NH3和NH3SO4,NH3SO4会附着在催化剂的表面,进而作用于整个脱硫过程的正常运行。
三氧化二铁、氧化铜、氧化铬等都是金属催化剂,在使用过程中,经常选用氨气作为还原剂;对于沸石分子催化剂,其主要选用离子交换法,制得金属离子的过程中最高温度可达到600摄氏度左右;但是在实际的使用过程中,会存在水抑制以及硫重度等问题。
SCR脱硝技术工艺及应用SCR脱硝技术是目前应用最广泛的烟气脱硝技术之一。
其原理是在催化剂的作用下,还原剂(液氨)与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水。
SCR脱硝工艺流程主要包括还原剂的准备、烟气预处理、催化剂床层和烟气净化四个步骤。
SCR脱硝技术具有脱硝效率高、运行可靠、便于维护等优点,但也存在催化剂失活和尾气中残留等缺点。
SCR脱硝技术的应用范围广泛,包括火电厂、钢铁厂、化工厂等。
1. SCR脱硝技术原理SCR脱硝技术的原理是在催化剂的作用下,还原剂(液氨)与烟气中的氮氧化物(NOx)反应生成无害的氮和水。
还原剂与NOx的反应原理还原剂与NOx的反应可以表示为以下化学方程式:4NH3 + 4NO + O2 → 6H2O + 4N2该反应是可逆反应,需要在一定的温度和压力下进行。
在催化剂的作用下,该反应可以向右进行,生成无害的氮和水。
催化剂的作用催化剂是SCR脱硝技术的关键。
催化剂可以降低反应的活化能,从而提高反应的速率。
目前,SCR脱硝技术中常用的催化剂有三元催化剂和二元催化剂。
三元催化剂由钒(V)、钼(Mo)和铌(Nb)等金属组成。
二元催化剂由钒(V)和钼(Mo)等金属组成。
反应温度和压力的影响反应温度和压力对SCR脱硝技术的影响较大。
反应温度越高,反应速率越快,但催化剂的活性越低。
反应压力越高,反应速率越快,但催化剂的寿命越短。
一般来说,SCR脱硝技术的反应温度范围为300-400℃,压力范围为1-2MPa。
2. SCR脱硝工艺流程SCR脱硝工艺流程主要包括还原剂的准备、烟气预处理、催化剂床层和烟气净化四个步骤。
还原剂的准备还原剂通常为液氨。
液氨由氨罐储存,在进入SCR系统之前需要进行蒸发。
烟气预处理烟气预处理的目的是去除烟气中的杂质,以提高催化剂的活性和使用寿命。
烟气预处理通常包括以下步骤:酸碱洗涤:去除烟气中的酸性和碱性物质。
干燥:去除烟气中的水分。
除尘:去除烟气中的粉尘。
催化剂床层催化剂床层是SCR脱硝技术的核心部分。
烟气脱硝装置( SCR)技术一、SCR装置运行原理如下:氨气作为脱硝剂被喷入高温烟气脱硝装置中,在催化剂的作用下将烟气中NOx 分解成为N2和H2O,其反应公式如下:4NO + 4NH3 +O2 →4N2 + 6H2ONO +NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O一般通过使用适当的催化剂,上述反应可以在200 ℃~450 ℃的温度围有效进行, 在NH3 /NO = 1的情况下,可以达到80~90%的脱硝效率。
烟气中的NOx 浓度通常是低的,但是烟气的体积相对很大,因此用在SCR装置的催化剂一定是高性能。
因此用在这种条件下的催化剂一定满足燃煤锅炉高可靠性运行的要求。
二、烟气脱硝技术特点SCR脱硝技术以其脱除效率高,适应当前环保要求而得到电力行业高度重视和广泛的应用。
在环保要求严格的发达国家例如德国,日本,美国,加拿大,荷兰,奥地利,瑞典,丹麦等国SCR脱硝技术已经是应用最多、最成熟的技术之一。
根据发达国家的经验, SCR脱硝技术必然会成为我国火力电站燃煤锅炉主要的脱硝技术并得到越来越广泛的应用。
图1为SCR烟气脱硝系统典型工艺流程简图。
三、SCR脱硝系统一般组成图1为SCR烟气脱硝系统典型工艺流程简图, SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统等组成。
液氨从液氨槽车由卸料压缩机送人液氨储槽,再经过蒸发槽蒸发为氨气后通过氨缓冲槽和输送管道进人锅炉区,通过与空气均匀混合后由分布导阀进入SCR反应器部反应, SCR反应器设置于空气预热器前,氨气在SCR 反应器的上方,通过一种特殊的喷雾装置和烟气均匀分布混合,混合后烟气通过反应器催化剂层进行还原反应。
SCR系统设计技术参数主要有反应器入口NOx 浓度、反应温度、反应器空间速度或还原剂的停留时间、NH3 /NOx 摩尔比、NH3 的逃逸量、SCR系统的脱硝效率等。
1、氨储存、混合系统每个SCR反应器的氨储存系统由一个氨储存罐,一个氨气/空气混合器,两台用于氨稀释的空气压缩机(一台备用)和阀门,氨蒸发器等组成。
SCR脱硝技术SCR( Selective Catalytic Reduction )即为选择性催化还原技术,近几年来发展较快,在西欧和日本得到了广泛的应用,目前氨催化还原法是应用得最多的技术。
它没有副产物,不形成二次污染,装置结构简单,并且脱除效率高(可达 90%以上),运行可靠,便于维护等优点。
选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下, NH3优先和 NOx发生还原脱除反应,生成氮气和水,而不和烟气中的氧进行氧化反应,其主要反应式为:4NO4NH 3O24N 26H 2O2NO24NH 3O23N 26H 2O在没有催化剂的情况下,上述化学反应只是在很窄的温度范围内(980℃左右)进行,采用催化剂时其反应温度可控制在300- 400℃下进行,相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度,上述反应为放热反应,由于NOx在烟气中的浓度较低,故反应引起催化剂温度的升高可以忽略。
下图是 SCR法烟气脱硝工艺流程示意图SCR 脱硝原理SCR 技术脱硝原理为:在催化剂作用下,向温度约 280~420 ℃的烟气中喷入氨,将NO X 还原成 N2和 H2O。
SCR 脱硝催化剂:催化剂作为SCR脱硝反应的核心, 其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低, 所以 , 在火电厂脱硝工程中,除了反应器及烟道的设计不容忽视外, 催化剂的参数设计同样至关重要。
一般来说 , 脱硝催化剂都是为项目量身定制的 , 即依据项目烟气成分、特性 , 效率以及客户要求来定的。
催化剂的性能 ( 包括活性、选择性、稳定性和再生性 ) 无法直接量化 , 而是综合体现在一些参数上 , 主要有 : 活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。
催化剂的形式有:波纹板式,蜂窝式,板式SCR 脱硝工艺SCR脱硝工艺的原理是在催化剂的作用下,还原剂(液氨)与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水,从而去除烟气中的 NOx。
选择性是指还原剂 NH3和烟气中的 NOx发生还原反应,而不与烟气中的氧气发生反应。
燃煤电厂 SCR烟气脱硝技术及应用研究摘要:现阶段人们对生态环境标准日益增加,同时也推动我国各个领域发展走向绿色化时代,以推动社会的持续发展。
而传统的烟气脱硫脱硝工艺,由于存在技术局限,导致其二氧化硫、氮氧化物的脱除效果并不明显,严重阻碍了燃煤电厂的发展。
当前,随着技术的改进,烟气脱硫脱硝一体化成为发展的主要趋势,有效降低了燃煤电厂烟气排放对大气的污染程度。
基于此,文章分析了燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术的具体应用,有利于促进燃煤电厂经济与社会效益的实现。
关键词:燃煤电厂;烟气;脱硫脱硝一体化;应用引言煤、天然气和石油等化石燃料一直用于工业生产、商业和住宅用电。
由于其成本相对较低,且世界范围内储量丰富,因此煤炭在能源生产中一直扮演着重要的角色。
使用煤炭发电的缺点也很明显如产生大量的空气污染物颗粒物、硫氧化物和氮氧化物等。
对于燃煤而言,主要的空气污染物是颗粒物(PM)、二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOX),这些污染物来自煤中的灰,硫和氮等元素。
颗粒物会降低空气能见度,形成区域雾霾,“粗”颗粒(直径2.5-10μm,PM10)和“细”颗粒(直径小于2.5μm,PM2.5)会积聚在呼吸系统,加剧健康问题,例如哮喘或导致呼吸道症状和疾病增加。
硫和氮氧化物的排放会与大气中的水发生反应,从而沉积在湖泊和土壤中,从而导致酸化。
由此可见,开展燃煤烟气的除尘、脱硫、脱硝技术研究势在必行。
本文浅析燃煤除尘、脱硫脱硝技术的应用和发展现状。
1概述1.1SCR脱硝系统机组锅炉为超临界参数直流炉,采用四角切圆燃烧,设计煤种为烟煤。
脱硝装置采用高尘布置,设2台反应器于省煤器与空气预热器之间。
SCR按入口NOx 浓度320mg/m3(标态、干基、6%O2)、脱硝效率不小于85%即脱硝装置出口NOx浓度不大于48mg/m3(标态、干基、6%O2)进行设计,氨逃逸不大于2.28mg/m3(标态、干基、6%O2),催化剂按“2+1”模式设计,现安装两层蜂窝式催化剂,以液氨作为还原剂。
实施与应用背景国内某电厂2×1000MW燃煤机组配套锅炉为超超临界变压塔式直流锅炉。
锅炉燃烧系统设计采用分级燃烧和浓淡燃烧等技术,可有效降低NO X排放量和降低锅炉最低稳燃负荷。
SCR脱硝系统催化剂采用蜂窝式,烟气脱硝装置采用高尘型工艺,SCR反应器采用双烟道布置。
单个SCR反应器净空尺寸为14600mm (W)×15000mm(L)×23650mm(H)。
采用尿素热一次风热解法。
在SCR入口烟道截面上的2×9个AIG喷嘴将氨喷入到SCR反应器内。
SCR反应器入口烟道弯头较多,布置非常曲折,同时SCR反应器入口烟道狭长,烟气流场复杂,气流分布难以在各符合段达到均匀,采用均衡喷氨极易引起局部喷氨过量导致氨逃逸率过大,影响空预器等烟道后部设备运行,同时也影响了SCR效率。
AIG每个喷氨支管配有手动调节阀,可在运行调试期间根据烟道中NH3和NOX的分布情况,进行手动调节。
根据第三方试验检测机构对该电厂7号机组进行的SCR装置NOX分布均匀性检测结果显示:7号机组SCR装置本次测试区域的NO X分布C.V值:A侧上层30.5%,A侧下层42.2%。
B侧上层6.80%,B侧下层43.5%。
根据以往经验,当SCR装置NO X分布的C.V值在30%以下时,可认为NOX 分布均匀性正常。
改造前SCR装置喷氨优化调整采用静态调整AIG阀门的方法,该方式仅通过在线实验方法调整,并且在工况改变的情况下无法做到及时调整,也无法实时监测SCR反应器入、出口烟气截面NO X分布情况,所以不能及时根据分布情况调整每个喷氨小室的喷氨量,造成了局部氨逃逸率升高、区域性脱硝效率降低。
氨逃逸对脱销系统的影响:如氨分布稍有不均,会出现局部逃逸峰值和较高的逃逸平均值。
实际上,即使分布不均程度较轻,氨逃逸峰值也足以引发问题。
这是因为脱硝效率较高时,如果系统没有调节氨分布不均的能力,当部分烟气含氨量超过NOX反应量时,多余的氨流经系统时就会逃逸。
SCR脱硝技术大全我国氮氧化物的排放情况:氮氧化物的危害随着我国经济的发展,能源消耗带来的环境污染也越来越严重,大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人民生存的四大杀手。
其中烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质是造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源近年来,氮氧化物(NOx,包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O和N2O5等多种化合物)的治理已经成为人们关注的焦点之一。
在高温燃烧条件下,NOx主要以NO的形式存在,最初排放的NOx中NO约占95%。
但是,NO在大气中极易与空气中的氧发生反应,生成NOx,故大气中NO普遍以NO的形式存在。
空气中的NO和NO2通过光化学反应,相互转化而达到平衡。
在温度较大或有云雾存在时,NO2进一步与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸(HNO3),在有催化剂存在时,如加上合适的气象条件,NO2转变成硝酸的速度加快。
特别是当NO2与SO2同时存在时,可以相互催化,形成硝酸的速度更快。
此外,NOx还可以因飞行器在平流层中排放废气,逐渐积累,而使其浓度增大,此时NO再与平流层内的O3发生反应生成NO2、O2,NO2与O2进一步反应生成NO 和O2,从而打破O3平衡,使O3浓度降低导致O3层的耗损。
我国氮氧化物的排放情况在我国,二氧化硫、氮氧化物等有害物质主要是由燃煤过程产生的。
随着我国经济实力的增强,耗电量也将逐步加大。
目前,我国已经开展了大规模的烟气脱硫项目,但烟气脱硝还未大规模的开展。
有研究资料表明,如果继续不加强对烟气中氮氧化物的治理,氮氧化物的总量和在大气污染物中的比重都将上升,并有可能取代二氧化硫成为大气中的主要污染物。
我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一 ,据统计 ,我国67%的氮氧化物(NOx)排放量来自于煤炭的燃烧。
据国家环保总局统计预测 , 2005年和2010年我国火电厂煤炭消耗量分别占全国总量的 56%和 64%,火电厂NOx产生量占全国总量的50%。
烟气脱硝装置( SCR)技术一、SCR装置运行原理如下:氨气作为脱硝剂被喷入高温烟气脱硝装置中,在催化剂的作用下将烟气中NOx 分解成为N2和H2O,其反应公式如下:4NO + 4NH3 +O2 →4N2 + 6H2ONO +NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O一般通过使用适当的催化剂,上述反应可以在200 ℃~450 ℃的温度范围内有效进行, 在NH3 /NO = 1的情况下,可以达到80~90%的脱硝效率。
烟气中的NOx 浓度通常是低的,但是烟气的体积相对很大,因此用在SCR装置的催化剂一定是高性能。
因此用在这种条件下的催化剂一定满足燃煤锅炉高可靠性运行的要求。
二、烟气脱硝技术特点SCR脱硝技术以其脱除效率高,适应当前环保要求而得到电力行业高度重视和广泛的应用。
在环保要求严格的发达国家例如德国,日本,美国,加拿大,荷兰,奥地利,瑞典,丹麦等国SCR脱硝技术已经是应用最多、最成熟的技术之一。
根据发达国家的经验, SCR脱硝技术必然会成为我国火力电站燃煤锅炉主要的脱硝技术并得到越来越广泛的应用。
图1为SCR烟气脱硝系统典型工艺流程简图。
三、SCR脱硝系统一般组成图1为SCR烟气脱硝系统典型工艺流程简图, SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统等组成。
液氨从液氨槽车由卸料压缩机送人液氨储槽,再经过蒸发槽蒸发为氨气后通过氨缓冲槽和输送管道进人锅炉区,通过与空气均匀混合后由分布导阀进入SCR反应器内部反应, SCR反应器设置于空气预热器前,氨气在SCR 反应器的上方,通过一种特殊的喷雾装置和烟气均匀分布混合,混合后烟气通过反应器内催化剂层进行还原反应。
SCR系统设计技术参数主要有反应器入口NOx 浓度、反应温度、反应器内空间速度或还原剂的停留时间、NH3 /NOx 摩尔比、NH3 的逃逸量、SCR系统的脱硝效率等。
1、氨储存、混合系统每个SCR反应器的氨储存系统由一个氨储存罐,一个氨气/空气混合器,两台用于氨稀释的空气压缩机(一台备用)和阀门,氨蒸发器等组成。
SCR烟气脱硝技术应用解析及国内外案例分享
大气污染中的氮氧化物90%以上来源于燃烧过程,目前减少氮氧化物排放的措施主要分为:燃烧控制和烟气脱硝。
燃烧控制的手段主要采用低NOx燃烧器、烟气再循环、燃料再燃烧、分级燃烧和水或蒸汽喷射等。
烟气脱硝的方法包括:选择性催化还原法(SCR),非选择性还原法(SNCR),炽热碳还原法,湿氏络合吸收法、电子束照射法(EBA)和等离子体法(PPCP)以及微生物法等。
相对于其他脱硝技术,催化技术受到了更多地关注,因为它具有低成本和高效率的特点。
目前,依靠NH3作还原剂的选择性催化还原技术(SCR)已广泛应用于燃煤锅炉,该技术脱硝率可达90%-95%,是一种成熟的烟气脱硝技术。
一、SCR法烟气脱硝原理
SCR是一个燃烧后NO x控制工艺。
氨法SCR整个过程包括将氨气喷入燃煤锅炉产生的烟气中,含有氨气的烟气通过一个含有专用催化剂的反应器。
在催化剂的作用下,氨气和NO x发生反应,转化成水和氮气。
在反应过程中,NH3可以选择性地和NO x反应生成N2和H2O,而不是被O2所氧化,因此反应又被称为“选择性”。
二、SCR法催化剂的种类
按照活性组分的不同,SCR催化剂可分为以下几类:金属氧化物、碳基催化剂、离子交换分子筛、贵重金属和钙钛矿复合氧化物。
实际应用较多的催化剂有金属氧化物、碳基催化剂和离子交换分子
筛。
以TiO2作为载体的V2O5/WO3及MoO3等金属氧化物催化剂在350-450℃时保持较高活性;抗SO2中毒能力较强;适用于富氧环境。
但在氧气存在的情况下,使得废气中的SO2转化为SO3,进而与氨反应生成硫酸氢氨等固体颗粒,造成反应器的阻塞和磨损。
活性碳的最大优势在于来源丰富,价格低廉,抑郁再生,适用于温度较低的环境。
但只有活性碳做催化剂活性很低,常常需要经过预活化处理,或负载一些活性组分以改善其催化功能。
无论作为催化还原还是催化分解的催化剂,金属离子交换分子筛都具有很高的活性。
沸石分子筛用做催化剂是基于其特殊的微孔结构。
沸石的类型、热处理条件、硅铝比、交换的离子种类、交换度等都会影响其活性。
三、SCR法在系统工程中的应用
1、大型燃煤电厂SCR系统组成
SCR系统组成包括催化剂反应室,氨储存和管理系统,氨喷射系统和控制系统。
2、SCR反应器安装与布置方式
按照催化剂反应器在除尘器之前或之后安装,可分为“高飞灰”或“低飞灰”脱硝,见图1。
“高飞灰”方式是指SCR反应器在未净化的烟气通道中,位于空预器和除尘器之前。
“低飞灰”方式SCR反应器安装在已净化的烟气通道中。
“高飞灰”方式直接利用烟气温度进行反应节省能源消耗,但是由于烟气飞灰含量高,催化剂用量增加,表面磨损严重,在飞灰中的一些有害物质如砷(As)还会造成催化剂中毒而失效。
“低飞灰”方式飞灰含量低,能够得到保证要求的反应温度,减少了催化剂的用量,但要增加烟气换热设备并且消耗能源。
图1、SCR系统配置示意图
“高灰飞”方式SCR脱硝装置的反应温度一般是280-400℃,为获得合适的反应温度,将催化剂布置于锅炉省煤器出口和空气预热器进口之间,见图2。
图2、同步装设SCR装置的锅炉尾部布置示意图
3、运行中影响SCR系统的参数
在SCR系统设计中,最重要的运行参数是烟气温度、烟气流速、水蒸气浓度、老化影响和氨滑移。
1)烟气温度是影响催化剂选择性地最重要的运行参数。
NOx的脱除率在某一个温度下达到最高点,这是每种催化剂特有的性质。
因此,选择催化剂必须考虑电厂操作温度范围。
2)烟气流速。
在SCR反应器内,烟气流速大,则烟气与催化剂接触时间短,将导致NOx与NH3的反应不充分,NOx的转化率低。
但若烟气流速过小,所需的SCR反应器空间增大,催化剂和设备不能得到充分利用。
3)水蒸气浓度。
烟气中的水蒸气浓度对NOx的脱除效率有不利的影响,水蒸气浓度越高催化剂性能越低。
4)老化影响。
随着催化剂的老化,其催化作用会慢慢失效。
老化速度在运行开始比较大,经过最初的沉降,老化速度开始平缓。
5)氨滑移。
还原剂NH3的用量一般根据期望达到的脱硝效率,通过设定NOx与NH3的摩尔比来控制。
理论上喷入氨的数量应该根据氨和NOx的质量比,在数字上与NOx的脱除率相等。
然而,氨不是完全均一的与NOx混合。
通常多于理论量的氨被喷射进入系统。
反应后在烟气下游多余的氨成为氨滑移。
四、SCR技术在燃煤电厂的运行案例
1、美国发电公司的Carneys Point电厂
Carneys Point是美国燃煤电厂中最早安装SCR系统的电厂,有两台相同的锅炉,都装有用于高含灰量的SCR系统。
为保证进入催化剂的气流均匀分配,在反应器中装有旋转导叶、流量分配装置以及流量调整器。
它的运行记录最长,也是美国燃煤电场中仅有的具有蜂窝状催化剂层的全容量SCR系统。
到目前为止,它没有过量氨泄漏的报告,也没有提前冲洗空气预热器的记录。
SCR系统运行情况良好并能满足要求。
2、日本电力发展公司Takehara电站
Takehara电站1号机组采用250MW的燃煤锅炉,燃烧2.3%-2.5%的高硫煤。
该机组在两个平行的SCR反应器(A和B)上配有热态、低灰SCR装置,每个反应器处理50%的烟气。
SCR系统放置在高温电除尘器的出口处和空气预热器的进口处,烟气的温度为348℃,满负荷时NOx 的转换率为80%。
尽管进入SCR装置的SO2(1800×106)浓度很高,但没发现由于铵盐而引起的空气预热器的阻塞。
空气预热器也无需额外清洗,保持低NH3渗漏水平也就达到了。
3、德国Reuter West电站
Reuter west电站位于柏林。
该电站有——热态、高灰SCR装置,SCR反应器装在省煤器和空气预热器之间,常规的平均温度是360℃,NO x的转换率超过85%。
由于低SO2生成率和低NH3渗漏,空气预热器从未发生阻塞,而且从运行起一直不必清洗。
催化层一个星期才进行一次吹灰。
运行效果很好。
4、台湾TAICIIUNG电厂
TAICIIUNG电厂的1台550MW锅炉上的选择性催化还原(SCR)系统。
由于该SCR系统所要求的烟气温度为300-400℃,反应器放置在省煤器和空气预热器之间,这里的温度范围正好满足其反应要求。
运行过程中,催化剂活性会逐渐降低,直至完全丧失;此时必须用催化剂的备品替换。
按设计要求,燃油和燃煤电厂每年要更换1/3的催化剂。
5、福建后石电厂
后石电厂由台塑美国公司(Plastics Corp USA)投资兴建,电厂设计装机容量为6×600MW,烟气脱硝装置是我国大陆600MW机组安装的第一台烟气脱硝处理装置。
后石电厂600MW机组脱硝采用炉内脱硝和烟气脱硝相结合的方法。
炉内脱硝的方式采用PM型低NO x燃烧器加分级燃烧(三菱MACT炉内低NO x燃烧系统)脱硝法;烟气脱硝方式采用日立公司的选择性触媒还原烟气脱硝系统(SCR)法。
脱硝效率可达65%以上,排放NOx浓度在180×106左右。
五、结语
在烟气脱硝领域,国内外都进行了大量的研究工作。
当前国内关于控制烟气中氮氧化物排放的法规日趋完善,排放要求会越拉越高,SCR法作为一项可靠有效的烟气脱硝技术,会被更多的工业企业引进。