煙氣脫硫技術ppt課件-資料下載頁

　　

【正文】 燒器的風煤合理配比，通過精確調整制粉系統以實現每只燃燒器的風量與煤量的均衡分配。 c 采用較細的煤粉細度可使鍋爐在較低的過量氧量下運行，同時維持火焰燃燒穩定并保證飛灰可燃物含量不致過高。 d 為達到低 NOx燃燒所要求的較細的煤粉細度，可采用把磨煤機出口的分離器由靜態改為旋轉式動態分離器技術。 2 煙氣凈化處理（煙氣脫硝） 煙氣脫硝技術主要有： 1）選擇性催化還原（ SCR）法 2）選擇性非催化還原（ SNCR）法 3） SNCR/SCR聯合煙氣脫硝法 1) 選擇性催化脫氮（ SCR） ? 采用催化劑促進 NH3和 NOX的還原反應 ? 用鈦做催化劑時，反應溫度 300－ 400℃ ? 用活性炭做催化劑，反應溫度 100－ 150℃ ? SCR得到廣泛應用，德國和日本均有 300MW以上的電站鍋爐采用 ? 脫氮率達到 80－ 90% ? 由催化劑反應器、氨儲存和噴射系統組成 我省已有渭河熱電廠、寶雞熱電廠建成投運。 脫硝裝置布置方式 1）高溫高含塵煙氣段布置 2）低溫低含塵煙氣段布置 1）高溫高含塵煙氣段布置 SCR反應器布置在省煤器之后，空氣預熱器之前。該布置方式的煙氣溫度，適合目前市場上多數催化劑的活性溫度，因此得到了廣泛的應用。但是由于催化劑是在高含塵的煙氣中工作，因此催化劑的壽命會受下列因素的影響 。 SCR布置在高塵煙氣中 高溫高含塵布置技術特點： ? SCR反應器布置在鍋爐省煤器和空預器之間，煙氣未經過ESP除塵。 ? 煙道系統簡單，壓力損失較小 (一般小于 1kPa)。 ? 反應溫度比較合適 (320℃ ～ 400℃ )，一般不需要額外的熱源加熱處理后的煙氣，運行費用較低。 ? 煙氣含塵量較高，煙氣中重金屬， SO2等含量較高，對催化劑的活性存在不利影響，容易造成下游設備和反應器本體堵灰。 ? 對于高含塵煙氣，催化劑煙氣通道必須加大以避免堵灰，這樣會降低催化劑的比表面積，從而會增大催化劑的用量。 ? 鋼結構耗量較大。 2）低溫低含塵煙氣段布置 反應器布置在煙氣脫硫裝置 (FGD)之后的布置方式，這樣催化劑將完全工作在粉塵及 SO2含量極低的“干凈”煙氣中，既可避免飛灰對反應器的堵塞及腐蝕，又可防止硫酸銨鹽的生成，也不存在催化劑的污染和中毒問題，因此可以采用高活性的催化劑，減少了反應器的體積并使反應器布置緊湊。但是由于將反應器布置在除塵器及濕式 FGD脫硫裝置后時，煙氣溫度比較低，因此，為使煙氣在進入催化劑反應器之前達到所需要的反應溫度，需要在煙道內加裝燃油或燃燒天然氣的燃燒器，或蒸汽加熱的換熱器等以加熱煙氣，從而增加了能源消耗和運行費用。 SCR布置在 FGD之后的干凈煙氣 低溫低含塵布置技術特點： ? SCR反應器布置在 ESP和 FGD裝置之后。適用于場地無法按照高含塵方式布置的改造項目或煙氣中毒性物質 (比如As)過高的情況。 ? 由于大部分毒性物質和灰塵已經在 ESP和 FGD中脫除，所以催化劑壽命可以大大延長。 ? 可以選用較小的催化劑煙氣通道，大大提高催化劑的比表面積，從而降低催化劑的整體用量，降低初投資和催化劑更換費用。 ? 煙氣溫度低于反應溫度，需要輔助熱源進行煙氣再熱，可以采用蒸汽加熱或二次燃燒加熱，一般再熱系統需要增加3%的廠用電率，運行成本很高。 目前已有的脫硝工程普遍采用的是高溫高塵的布置方式，尤其是隨著催化劑性能的提高后，這種布置方式越來越得到了廣泛應用。 催化劑型式的選擇 催化劑是 SCR的核心。由于采用了催化劑，可以使 NOx與氨之間的化學反應在較低的溫度下（ 180℃ ～ 600℃ ）進行，并且可以獲得更高的還原劑利用效率。催化劑促進化學反應但是它本身并不消耗，不過催化劑效率會隨著時間的推移逐步有所下降，主要是因為它的表面會被玷污或者被一些有害元素毒害而喪失活性。 脫硝反應需要有一個處于氧化狀態活性位金屬陽離子的轉變過程，因此，處于氧化態的金屬元素如釩、鉬、鎢都可以對反應起到催化作用。 SCR催化劑的載體可以是氧化鈦、沸石、氧化鐵或活性炭。燃煤鍋爐使用的大多數催化劑是由釩和鈦混合而成，一般來說催化劑是由多種的活潑金屬和載體物質構成。 催化劑的結構 平板型 ? 板式催化劑以金屬板網為骨架，以 TiMoV為主要活性材料，采取雙側擠壓的方式將活性材料與金屬板結合成型。 ? 主要問題是上下兩個催化劑籃子之間的縫隙容易積灰，而且不容易清除，切割后裸露的金屬網容易發生腐蝕現象。 蜂窩型 ： ? 蜂窩型催化劑是目前市場占有份額最高的一種催化劑，以 TiWV為主要活性材料，采取整體擠壓成型。 ? 其開孔率僅有 70%左右，飛灰堵塞較嚴重，抗沖蝕性能弱，不利于運行在灰含量較高或者灰粘性較強的環境。 波紋型： ? 波紋狀催化劑是目前市場占有份額最低的一種催化劑 (約占 5%)，多用于燃氣機組。 ? 它以玻璃纖維或者陶瓷纖維作為骨架，非常堅硬。 ? 波紋型催化劑也存在上下兩個催化劑籃子之間的縫隙容易積灰的問題。 SCR系統主要組成： 1）氨的儲存系統 2）氨的蒸發系統 3）氨與空氣混合系統 4）氨氣噴入系統 5）反應器系統 6）省煤器旁路 7） SCR旁路 8）檢測控制系統等 然而，由于液氨為高危險化學品，其貯存和運輸受到很大的限制。因此尿素 SCR工藝，即以尿素生產氨的 SCR工藝得到了迅速的推廣和應用。在美國，尿素 SCR工藝得到廣泛的應用并已經成為 SCR的主流技術。 NOx脫除率主要影響因素 1）煙氣溫度 2）煙氣混合均勻度 3） NH3/NOx摩爾比 4）反應時間 5）催化劑性能 SCR系統的限制因素因運行環境和工藝過程而變化，這些制約因素包括系統壓降、煙道尺寸、空間、煙氣含塵量、逃逸氨濃度限制、 SO2氧化率、溫度和 NOx濃度等，都將影響催化劑壽命和系統的設計。 SCR脫硝工藝的特點： 1） SCR工藝的主要技術優勢就是脫硝率高， 2） 投資也高，占地面積大，對于老廠加裝改造工程，往往由于場地的限制，給工程設計與施工帶來很大的困難。 3） 催化劑受煤質的影響比較大，以及 SCR過程 SO2/SO3轉化率過高造成對下游設備的堵塞與腐蝕等問題。 (2) 選擇性非催化還原法（ SNCR） 選擇性非催化還原（ SNCR）技術于 80年代中期在國外研發成功，并開始大量應用于中小型機組，至 90年代初期成功地應用于大型燃煤機組，該技術已成功應用在了 600～ 800 MW等級燃煤機組。目前 SNCR工藝已經在世界 400余座固定燃燒裝置上得到了應用。在火力發電行業， SNCR工藝已經成為僅次于 SCR而被廣泛應用的煙氣脫硝技術。 ? SNCR技術是利用在爐膛溫度為 850～ 1100℃ 的區域內，以氨或者尿素作為還原劑噴入的有選擇地將 NOX還原成沒有危害的氮和水。 氨或尿素還原NOx的主要反應為： ? NH3為還原劑時： 4NH3+4NO+O2→ 4N2+6H2O ? 尿素為還原劑時： 2NO+CO（ NH2） 2+O2→2N 2+CO2+2H2O 目前，國際上更多的趨向于采用尿素作為 SNCR工藝脫氮過程的還原劑，由于 SNCR工藝的煙氣溫度較高，因此可以直接將尿素溶液噴入爐膛。與氨法SNCR工藝不同的是，尿素 SNCR工藝的溫度窗較高，約為 850～ 1200℃ 。下圖為典型的尿素 SNCR工藝流程圖，它由還原劑儲槽、還原劑供應系統、多層還原劑噴入裝置和與之相匹配的控制儀表等組成。 SNCR脫硝系統主要組成： ? 還原劑儲槽 ? 還原劑供應系統 ? 多層還原劑噴入裝置 ? 控制儀表等。 脫硝系統控制的關鍵點： ? 接收和儲存還原劑； ? 還原劑的計量輸出、與水混合稀釋； ? 在鍋爐合適位置注入稀釋后的還原劑； ? 還原劑與煙氣混合進行脫硝反應。 作為還原劑的尿素，通常制備成濃度為 50%的尿素溶液，在噴入爐膛前，需要首先經過一套稀釋設備對尿素溶液進行稀釋 (稀釋到 10%)，稀釋后的尿素溶液再利用多個多級不銹鋼離心泵、過濾器、電加熱器加壓、加熱后送到噴射系統。過濾器的作用是防止尿素中的雜質堵塞噴射口，加熱是為了防止尿素溶液結冰，加壓是為了獲得高速射流。制備好的尿素溶液輸送至 噴射系統后再經過分配裝置按操作指令分配到各個噴射口，然后噴入爐膛進行脫氮反應。 SNCR工藝的性能主要受以下一些因素影響 1） 溫度 2）混合均勻度 3）合適的還原劑在爐內的停留時間 4）合適的還原劑液滴尺寸 5）合適的化學當量比等 SNCR脫硝工藝的特點： ? 工程造價低，占地面積小，適用于老廠改造，新爐可依鍋爐設計加以配合，脫硝效率更高。 ? 不足之處就是脫硝效率低（大型燃煤機組通常在 25～ 40%）氨逃逸率較大以及還原劑耗量相對較高。 ? 因此 SNCR工藝的設計與運行過程中，如何實現以盡可能少的脫硝還原劑達到盡可能高的 NOx脫除率，同時保證較低的氨逃逸，將是 SNCR工藝的關鍵。 另外，將 SNCR與其他 NOx控制技術聯合使用，使之取長補短，也是 SNCR工藝的一個主要發展趨勢， 目前已經取得成功和商業運行的主要有 SNCR/SCR混合技術。 ⑶ SNCR 與 SCR聯合脫硝 SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術是集合了SCR與 SNCR技術的優勢而發展起來的一種比較高效的煙氣脫硝技術。 在 SNCRamp。SCR聯合技術中，首先在爐膛上部或者對流區噴入還原劑進行 SNCR反應，進行初步的脫硝。在 SNCR反應過程中產生的氨泄漏可以作為部分或全部的下游SCR反應的還原劑，因此 SNCR過程無需考慮氨泄漏的問題，相對于獨立的 SNCR可以進一步提高其 NH3/NOx摩爾比，這樣就進一步提高了 SNCR過程的脫硝效率。由于在SNCR反應中已經除去部分的 NOx，這就降低了 SCR裝置入口的 NOx濃度，從而大幅度減少了所需要的 SCR反應容積，降低了 SCR系統的裝置成本。當所需的 NOx 去除率不高時，鍋爐的引風機可能不需要改造就能滿足少量催化劑產生的壓降要求。 并且在聯合技術中 SCR反應所需催化劑量減少，從而減少 SCR投資成本。由于催化劑用量減少， 聯合SNCR/SCR技術更適合含灰量高，脫硝效率要求較高的情況。在一些工程中，催化劑可以裝入鍋爐煙道、擴展煙道、省煤器或空氣預熱器中，大大節省了布置空間，降低了投資成本。 近些年來，混合 SNCR/SCR工藝逐漸受到日益重視與推廣， SNCR/SCR混合工藝成為目前和今后主流的煙氣脫硝技術之一。 SNCR/SCR工藝 的特點 優點 ： 既可獲得較高的脫硝效率，又可降低投資、運行費用，對于布置 SCR反應器空間受限制而 NOx排放要求較高的老機組改造是一種比較好的選擇。 缺的： 氨逃逸率會比較高一些，且工藝系統相對會比較復雜一些。