低温SCR脱硝技术(共43张PPT)

相关标准
颁布年代 1985
排放标准
《水泥工业污染物排放标准》 GB4915-85
NOx限值 mg/m3 无限制
1996 2004 2010 2003 2012
《水泥厂大气污染物排放标准》
800
GB4915-1996
《水泥工业大气污染物排放标准》
800
GB4915-2004
《水泥工业大气污染物排放标准》 550（新建水泥窑） DB44／818－2010（广东）
用最广的一种脱硝技术，可应用于电站锅炉、工业锅炉和垃圾焚烧 等燃烧设备的NOx排放控制，理想状态下，可使NOx 的脱除率达 90%以上， 是目前能找到的最好的固定源NOx治理的技术。
原理：使用适当的催化剂，在一定条件下，用氨作为催化反应 的还原剂，使NOx转化为无害的氮气和水蒸气。反应如下：
4NO+4NH3+O2 4N2 +6H2O 2NO2+4NH3+O2 3N2 +6H2O
地区
1994年 1995年 1996年 1997年 1998年 1999年 2000年 年均二级标准
北京 广州
0.097 0.123 0.177 0.133 0.151 0.140 0.126 0.05 0.109 0.129 0.152 0.140 0.124 0.113 0.118
行业排放对NOx污染的贡献率
SCR脱销反应温度一般为300～450 oC
SCR 催化剂的形式
板式
蜂窝式
波纹板式
需要根据烟气成分， 含灰量确定采用何种形式及孔道结构与尺寸！
SCR催化剂反应器形式和安装位置
SCR反应器
安装在预热器之后
缺点： 固定投资大，设备比较复杂，使用催化剂
优点： 脱硝效率可以达到90％以上，可以满足更严格的排放标准 可以按照排放标准和原排浓度设计NH3/NOx值，比值低，可以低于 0.9, 一般不大于1.
《火电厂大气污染物排放标准》 GB23223-2003
450-1100 (燃煤）
《火电厂大气污染物排放标准》 GB 13223-2011
100（燃煤）
背景介绍
锅炉大气污染物排放标准-北京市地方标准DB11/ 139—2007
工业锅炉排放均不满足该标准! 没有现成的技术支持工业锅炉满足该标准!
政府的公信力面临严重的挑战!!!
空气电加 热器 310℃
SCR反应 器
尿素溶液
烟囱外排
防腐风机
30℃
120℃
100℃
气-气换 热器
40%风量
100℃
尿素溶液
空气电加 325℃ SCR反应
热器
器
60%风量
190℃
云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统
云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统
云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统
旧锅炉的场地有限, 情况复杂
2 旧锅炉的场地有限, 情况复杂
2
工业锅炉（低温）SCR系统开发技术路线
等） 《水泥工业污染物排放标准》
自控简单，避免使用昂贵的在线仪表；
SCR催化剂在低温段的高脱硝活性
类别 运行温度段
脱硝效率
自主开发的催化 剂
市场商用催化剂
160~220℃
320~400℃
基本>90%
低温脱硝技术开发与 工程应用
低温SCR催化技术
背景介绍
1995 年以来北京、广州的NOx 年均值均是标准的2倍以上, NOx 污 染非常严重。
中国环境规划院的研究预测: NOx 排放量将从1995年的1.11 ×107 t 增加到2010 年的2.15 ×107 ×107 t 和3.2×107 t,到 2020 年前后将超过美国成为世界第一大NOx 排放国, 如此巨 大的排放量将给公众健康和生态环境带来灾难性的后果！
在高温( 9001100 ℃)和没有催化剂的情况下喷氨或尿素等含 有NH3基的还原剂.
温度
O2含量
SNCR 技术 脱硝效率
CO含量
NOx含量
NH3含量
NH3作为还原剂时，SNCR的最佳反应温度是950 oC， 如果使用尿素作为还原剂时，SNCR的最佳反应温度为1000 oC,
优点： 固定投资少，设备简单， 不用催化剂
蜂窝状SCR催化剂制备技术开发
以钛白粉 为原料制 备的蜂窝 成型
以制备好 的催化剂 为原料制 备蜂窝催 化剂
制备具有 良好脱销 活性、高 机械强度 的商用蜂 窝催化剂
制备的工业锅炉低温SCR蜂窝催化剂
蜂窝催化剂脱销效率评价
去除率/%
100
97.98%
90
80
70
89.45%
A-1 A-2
60
50
运行工况不稳定
旧锅炉的场地有限, 情况复杂
引高温烟气则破坏热量衡算, 耗能提高, (如使用电厂SCR 技术)
用户资金紧张, 不愿意多投资
用户的担忧和要求:
NH4HSO4 对催化剂伤害问题, 催化剂寿命
SCR催化剂是否会堵塞 旧锅炉改造不改动风机 (催化剂床层阻力) 脱硝投资问题, 最好不使用尿素分解炉
脱硝投资问题, 最好不使用尿素分50解炉
云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统
工作温度窗口：160-400 ℃ 污染物浓度： NOx ～9600mg/m430、粉尘～5600 mg/m3。
SCR入口采样点浓度（ppm）
30 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420
云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统
系统调试的总结
SCR入口采样 日期 点浓度（ppm）7.31780
8.2
1040
8.4
755
8.6
1550
8.18
960
862
1687
8.19
1350
SCR出口（ ppm）
210 151 198 400 288 81 417 274
效率
73% 85% 74% 74% 70% 90% 75% 80%
SNCR 技术脱硝效率
《水泥工业污染物排放标准》 80
催化剂工作温度 380-400℃
脱硝效率/%
合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温7脱0硝工程 《水泥工业污染物排放标准》
0 1
尿素溶液的流量（L/min） 云南钛业集团酸洗线氮氧化物低6温0SCR净化系统
2 3
炉内燃烧控制技术： 火焰冷却、低氮燃烧器、分段燃烧、添加矿化剂
运行成本较低
应用于电站锅炉的SCR系统与技术
特点: 排烟温度较高, 工况稳定
烟尘含量高
催化剂工作温度 380-400℃ 成熟的SCR工艺
需要尿素分解炉
用户单位资金充裕, 投资大
不具有自主的知识产权
工业锅炉的脱硝遭遇到的困难:
关键障碍
特点 排烟温度低, 省煤器之后 150-180 ℃
低温脱硝催化剂
6．脱硝效率：> 98% （满足中国国家排放标准的前提下）。
7．NH3逃逸率：小于5ppm。
烟气量为1353m3/h（240℃），废气中NOx含量为9600 mg/Nm3。催化剂体积为
3。
合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程
合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程
合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程
北京工业大学的SCR催化技术
SCR催化剂的研究平台
北京工业大学的SCR催化技术
SCR催化剂活性
旧锅炉的场地有限, 情况复杂
工业锅炉（低温）SCR系统开发技术路线
SNCR 技术脱硝效率
100
选择性非催化还原（SNCR）技术
7．NH3逃逸率：小于5ppm。 引高温烟气则破坏热量衡算, 耗能90提高, (如使用电厂SCR技术)
国家十二·五环境污染控制领域的重中之重的工作
NOx排放控制技术
炉内燃烧控制技术： 火焰冷却、低氮 燃烧器、分段燃烧、添加矿化剂
选择性非催化还原（SNCR）技术
重
选择性催化还原（SCR）技术
点
关
注
选择性非催化还原（SNCR）技术
SNCR工艺的主要反应如下：
4NO+4NH3+O2 4N2 +6H2O 2NO2+4NH3+O2 3N2 +6H2O
工业锅炉低温SCR技术开发进展
活性组分种类和含 量的调配
催化剂原始活性组分
含量的最佳配比
SCR反应器设计
SCR工程技术开发 SCR 运行管理
工程应用
对于原有催化剂 的改性研究
贵金属
碱土金属 廉价金属离子
催化剂蜂窝成型的 研究
成型助剂 成型工艺
运行条件
催化剂配方开发
• 制备了一种V-Ti基的SCR脱硝催化剂。 SNCR 技术脱硝效率
40
120
140
160
180
200
运行温度/℃
合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程
系统主要技术指标
1. 设计处理风量：720 Nm3/h。
2. 烟气种类：粉尘+NOx。
3.烟气温度：900～1000°C 4.污染物浓度： NOx ～9600mg/m3、粉尘～5600 mg/m3。 5. 排放氮氧化物浓度：<200 mg/Nm3。
SCR入口采样点浓度（ppm）
工作温度窗口：160-400 ℃
SCR使用单位的回报:
• 对SCR催化剂脱硝过程的条件进行深入研究（ 选择性非催化还原（SNCR）技术
《水泥工业污染物排放标准》 云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统
O 浓度、氨氮比、抗SO 中毒性、水蒸气的影响 国家对使用单位的经济上的补偿
催化剂物理化学 性质表征
工业锅炉SCR和 SNCR脱硝技术 和设备及工程系
统方案
已基本完成
催化剂的掺杂 和修饰
SCR催化剂 活性评价
SCR和SNCR 设备研究
氨或尿素喷射设备 和技术方案
SCR和 SNCR设 备制造材 料的筛选
SCR蜂窝催化剂 成型技术
工业规模的试验
小型的中间 试验
SCR和SNCR 示范工程
缺点： 需要准确控制反应区内的温度，温度低， 脱硝转化率低， 温度 过高，引起NH3的氧化，产生多余的NOx。 需要比较高的NH3/NOx值(一般大于1)， 部分NH3被产品吸收， 还原效率降低。
运行成本较高，脱硝效率低。
选择性催化还原法( Selective Catalytic Reduction, SCR)是工业上应
中国环境规划院的研究预测: NOx 排放量将从1995年的1.
《水泥工业污染物排放标准》
SCR催化剂的成型技术
• 通过掺杂X离子对上述催化剂进行改性，并取 没有现成的技术支持工业锅炉满足该标准!
制备了一种V-Ti基的SCR脱硝催化剂。
4NO+4NH3+O2 4N2 +6H2O
得良好效果。 行业排放对NOx污染的贡献率
系统反应条件
SCR反 尿素溶液 风机功 应温度 的流量（ 率（赫 （℃） L/min） 兹）
172
40
45
174
70
45
168
70
45
172
70
45
164
90
45
180
80
40
180
80
40
180
80
40
工业锅炉（低温）SCR系统开发技术路线
消化吸收国外先进的SCR和SNCR脱硝技术
催化剂原材料的筛 选和配方的研究
测试温度/℃
SCR催化剂的工作窗口： 160－400 ℃
北京工业大学的SCR催化技术
SCR催化剂的成型技术
无机原料 成型助剂
捏合
陈化冷却
真空练泥
高温焙烧
干燥
挤出成型
陈腐
最终成型
北京工业大学的SCR催化技术
SCR催化工程技术开发
云南钛业酸洗线氮氧化物净化系统
北京工业大学的SCR催化技术
SCR催化工程技术开发
合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程
产品优势！
1. 运行温度范围宽；
2. 如低温运行，总风量降低，在空速不变的情况下，减少催化剂 的用量；
3. 对于低温烟气或废气的处理，具有节能优势； 4. SO2转化率低，NH4HSO4 (ABS)的生成量低；
5. 避免使用尿素分解炉，降低投资； 6. 自控简单，避免使用昂贵的在线仪表； 7. 具有自主知识产权，不受外国企业控制。
合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程
云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统
工艺流程图
30℃ 除水设备
30℃ 1/3风量 酸性废气 酸雾洗涤
塔 30℃ 2/3风量
除水设备 30℃
酸雾吸附塔 30℃ 酸雾吸附塔
30℃
30℃
气-气换 热器
110℃ 40%风量
110℃
110℃
防腐风机
60%风量
190℃
背景介绍
氮氧化物(NOx): N2O5、N2O4、N2O3、N2O2、N2O、NO、NO2 •NO为无色无臭气体，很容易与血液中的血色素结合, 造成血液缺氧引起中枢神经麻痹；
•NO2的毒性是NO的5～10倍，是CO的5000～10000倍，对人
体危害极大，还会诱发光化学烟雾和导致酸雨形成。
表1 1994 —2000 年北京和广州NOx 年均质量浓度 (mg/m3)
80% ~ 90%
关于SCR催化剂运行稳定性的实验 • 以实验室制备的改性的催化剂为例，该样品连续
运行七天，分别在120℃、140℃、160℃、180℃ 、200℃对其脱硝效率进行测试。
• 对于每个温度段保持长期运行。
去除率/%
100
90
80
70
60
50
40
30
1
2
3
4
5
6
7
运行天数/d
120℃ 140℃ 160℃ 180℃ 200℃