SCR脱硝工艺

5、催化剂制造过程
5、催化剂的箱体（实景图）
催化剂箱体（共64个模块）
模块间的密封
6、催化剂的分层布置（示意图）
原烟气
原烟气
吹灰器
运行层
(Spare)
(Spare)
每层的催化剂：6箱×7=42箱
备用层
6、催化剂在烟道中的布置（示意图）
导流板
催化剂箱体
整流层
催化剂运行层
W H
催化剂备用层
D
每个反应器的催化剂：2层+1层备用 每台炉有2个反应器
➢2004年一期工程NOx的排放量：7211吨 ➢2005年一期工程NOx的排放量：7668吨
➢环保部门要求的NOx排放指标： A、浓度≤225 mg/m3。 B、脱硝率＞60%
➢现有的排放浓度：450~600 mg/m3
4、NOx生的原因
➢燃料型NOx ➢热力型NOx
4、NOx产生的原因
➢燃料型NOx
2、催化剂的成份
以 V2O5-WO3（MoO3）/TiO2 为例： ▪TiO2：90%左右（w/w） ▪V2O5：0.3-1.5%（w/w） ▪WO3、MoO3（分别约为10%和6%，w/w ） 注： WO3、MoO3一般只选用其中一种
3、催化剂各成份的作用
以V2O5-WO3（MoO3）/TiO2 为例： ✓TiO2：起载体作用 ✓V2O5：催化反应的活性组分，降解NOx ，同时会把SO2氧化为SO3。 ✓WO3、MoO3：作为结构助剂，提高催化 剂的稳定性，防止钒出现高温烧结现象。
1、烟气SCR脱硝原理（化学反应原理） 在氮氧化物(NOx)选择催化还原过程中，通
过加氨(NH3)可以把NOx转化为氮气(N2)和水 (H2O)。
主要的化学反应方程式如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O 6NO+4NH3→5N2+6H2O
1、烟气SCR脱硝原理（化学反应机理）
氨首先被催化剂活化成氨基，再与烟气中的NO偶合，
5、NOx控制技术（低NOx燃烧技术）
❖技术分类 1、低过量空气燃烧 2、空气分级燃烧、燃料分级燃烧 3、烟气再循环等技术
❖技术核心 形成缺氧富燃料区，设法降低局部高
温区的燃烧温度以抑制NOx的生成。
5、NOx控制技术（低NOx燃烧技术
）
20%空气量 80%空气量
20%燃料 80%燃料
1、空气分级燃烧 实质：缺氧燃烧
改造后的引风机仍 采用动叶可调轴流式 风机，出力由原来的 211.8m3/s变为 230.8m3/s，风压则 由原来的3100 Pa左 右上升为4090 Pa，
烟气SCR脱硝工艺
第三部分： SCR催化剂
1、催化剂的分类
主要有三大类：
❖贵金属（低温条件使用、对SO2氧化作用强 ） ❖金属氧化物（中温条件使用，本工程选用） ❖沸石分子筛（高温条件使用）
4、商用催化剂的型式（比较图）
蜂窝式催化剂 （嵩屿电厂）
平板式催化剂 （后石电厂）
4、商用催化剂的型式（比较图）
蜂窝式催化剂 （嵩屿电厂）
平板式催化剂 （后石电厂）
4、商用催化剂的型式（比较图）
平板式催化剂 （后石电厂）
蜂窝式催化剂 （嵩屿电厂）
5、蜂窝式催化剂的外形
不同气流孔径的催化剂模块
稀释后的氨气
PI
FI
FI
FI
FI
FI
FI
FI
FI
FI
母管 支管
烟道
氨注入栅格（AIG）包含有注射喷嘴的集管和支管。 每个反应器配1根母管，12根支管，每根支管上有6个喷 嘴。一、二期喷嘴数量有差异。
5、烟气SCR设备 （AIG实物图）
一期施工中AIG
二期施工中AIG
氨注入栅格（AIG）上的集管和支管
5、烟气SCR设备 （氨站-水喷淋中实景）
氨罐四周的喷淋头用于氨气泄漏时应急喷淋及夏 季高温下罐体的降温喷淋。
5、烟气SCR设备 （后石电厂氨站）参照对比图
5、烟气SCR设备 （氨站-设备图片）
气化器
压缩机
5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片 ）
嵩屿电厂#3机SCR反应器
嵩屿电厂#2机SCR反应 器
但脱氮效率较低。
✓Selective Catalytic Reduction (SCR) 选择性催化还原法 (SCR) （在450 °C 喷射氨水和空气，用V-Mo 催化剂使 NOx 转化为 N2 和蒸汽）
* 被广泛的应用 * 不利的因素有：氨水的挥发 * NH /尿素存储
烟气SCR脱硝工艺
第二部分： SCR工艺与设备
5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片
）
嵩屿
嵩屿电厂#2-#4机SCR反应器
5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片 ）
台塑集团SCR反应器
漳州后石电厂SCR反应器
5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片 ）
江苏太仓电厂SCR反应器
6、运行机组改造（对原空预器的影响）
NH3+SO3——（NH4）2SO4+ NH4HSO4
6、催化剂的组装（示意图）
氨喷射格栅
外壳
进口烟道 起重机
催化剂块 出口烟道
支撑结构
6、催化剂的箱体（安装图）
吊装中的催化剂箱体
安装中的催化剂箱体
6、催化剂层（安装后的实景图）
7、催化剂的参数
项目 类型 催化剂模块孔径 催化剂模块孔数 催化剂块尺寸 SV值 每台炉的总催化剂量 持续运行的最高温度 持续运行的最低温度 短期运行的最高温度 短期运行的最低温度
形成了极易降解为N2和H2O的亚硝基中间产物。随着还原 态的催化剂被烟气中的氧气所氧化，催化剂得到复原，实
现了催化循环。
H
H ON
OVO
H
O
. .H ON O V OH H
O
. NO H
.N ON O V OH H O
O
O OVO
. 1/4O 2
O
O V OH
NN
NH3
O
O
H 2O
1/2H 2O
1、烟气SCR脱硝原理（化学反应过程）
反应器钢架安装图
反应器壳体安装图
5、烟气SCR设备 （稀释风机）
为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合， 将氨浓度降低到爆炸极限（其爆炸极限：在空气中体积比 为 15％～28％）下限以下，控制在5％以内。
一期风机房 布置在反应器前侧
二期风机房 布置在反应器后侧
5、烟气SCR设备 （AIG示意图）
1、NOx的来源
➢通常以NOx表示NO（90%）和NO2 （10%） ➢天然源：闪电、火灾、大气中NH3、N2O的氧化 ➢人为源：燃煤电厂、硝酸厂、汽车排放等
2、NOx的危害性（酸雨的定义）
降水pH<5.6称为酸雨
2、NOx的危害性（受酸雨破坏的红杉树 ）
2、NOx的危害性（臭氧层受破坏）
2、NOx的危害性（臭氧层受破坏）
注氨格栅 膨胀节
省煤器
灰斗
混合器 导流板
整流层 运行层 备用层
FL 39650 mm
FL 34550 mm
FL 26500 mm
空预器
一次风机
FL 18690 mm
FL 13990 mm
图例 新增的设备
原有的设备
改造的立柱 原有的立柱
K
L
MN
O
P
4、烟气SCR脱硝工艺（ 主要技术指标）
源自文库
4、烟气SCR脱硝工艺（ 主要经济指标）
原空预器3层传热元件更换为2层，取消中间传热 元件。热端的材质由A3钢更换为Corten钢，冷端 的材质则由Corten钢更换为搪瓷表面，转子分格改 24分格为48分格。
6、运行机组改造（对策-波纹板更换）
改造后热端DU型板
改造后冷端DNF型板
6、运行机组改造（引风机）
在脱硝效率为60% 和90%的情况下， SCR增加的烟气阻力 分别为680 Pa和870 Pa，引风机大约需增 加1000Pa的压头来 弥补增设脱硝装置后 所引起的风压损失。
2、燃料分级燃烧 实质：NOx被还原
5、NOx控制技术（DRB型低NOx燃烧器
）
5、NOx控制技术（低NOx燃烧模拟图）
5、NOx的控制技术（烟气脱硝）
✓Selective Non - Catalytic Reduction (SNCR) 选择性非催化还原法
（氨和尿素在1000 °C下发生反应）：工艺简化，
A、定义：空气中的氧与煤中氮元素 热解产物发生反应，生成NOx。
B、比例：占燃烧过程所产生NOx的 75%～90%，是燃烧过程中NOx的主 要来源。
C、煤中氮量：煤中含氮0.5～3.0%
4、NOx产生的原因
➢热力型NOx
A、定义：燃烧时空气中的N2和O2在 高温下生成的NOx。
B、条件：热力型NOx是在温度高于 1500K时产生的，并随着温度的升高而 增多 。
5、烟气SCR设备 （AIG-喷嘴）
氨母管
调节阀 流量计
烟道 喷嘴
AIG喷嘴分布示意图
白色金属部分为注氨喷嘴
5、烟气SCR设备 （吹灰器）
吹灰器的作用是定期吹去催化剂层上的积灰
5、烟气SCR设备 （氨站-参数）
➢氨站设3座100m3的氨储罐，储存的 氨数量为165吨，满足电厂4台机组锅炉 脱硝15天储存量的需要。 ➢汽化器：3台，气化能力约 500kg/h （液氨转为气氨） ➢稳压罐：约4m3 （储存气氨） ➢4氨中和装置、消防装置、卸氨装置、 劳保（洗眼器）等
4、NOx产生的影响因素
➢煤种（挥发份、氮量、固定碳） ➢燃料温度 ➢过量空气系数（a值） ➢反应区的烟气组成（O2、N2、CO等 ） ➢反应停留时间 ➢煤粉细度
✓过量空气系数a为最重要的影响因素
5、NOx的控制技术
主要有两大类：
（1）低NOx燃烧技术 在锅炉炉膛内减少煤燃烧生成NOx的量
（2）烟气脱氮技术 在烟气中脱除NOx，以减少向环境排放 。
催化剂是SCR系统中最关键的部分，其类型、结构和表面积 都对脱除NOx效果有很大影响。
6、运行机组改造（对空预器的影响对策）
常 规 空 预 器 冷 端 腐 蚀 区 仅 在 冷 端 100mm200mm的范围内，在增加了SO3转化率后，硫酸 露点通常上升5℃-10℃，预热器冷端受硫酸腐蚀区 范围将上升到250mm-450mm，原有空预器的冷 段305mm高度就显得不够了。因此，为不影响机 组的正常运行，对空气预热器进行了改造。
硫 240
酸 230
氢 220
铵 的
210
凝 200
固 190
点 180 / ℃ 170
NH3=1ppm NH3=2ppm NH3=5ppm NH3=10ppm
160
150 1
10
100
二氧化硫浓度/ppm
烟气经SCR处理后，少量未参加脱硝反应的NH3会与 SO3反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4，对空预器造成粘
➢每台机每小时耗氨量为110Kg，
➢4台机每天耗氨量约为10 吨
➢4台机年耗量为3300 吨（按100%负荷， 7500 hr计）
➢4台机年耗氨总费用约为1000万元，（按 3100元/吨氨计）
5、烟气SCR设备 （反应器基础与砼支承）
#1机反应器基础改造
#1机反应器砼支座
5、烟气SCR设备 （反应器安装图）
NH3
催化剂层
NOx
NOx
原烟气
NOx
NH3 NOx
NH3 NOx
NH3
H2O N2
H2O 净烟气
N2 H2O
1、烟气SCR脱硝原理（化学反应过程）
N2 NOx
NH3
H2O
2、烟气SCR脱硝工艺（反应器简图）
原烟气 喷氨
整流器 催化剂 净烟气
2、烟气SCR脱硝工艺（工艺简图）
3、烟气SCR工艺（ #2机反应器布置侧面图）
空间速度是烟气在催化剂容积内的停留时间尺度。空间速度 大，烟气在反应器内的停留时间短，则反应有可能不完全。 一般在2500～3500ｈ-1。 （3）烟气流型及与氨的湍流混合
在工程设计中必须重视烟气的流场，喷氨点应具有湍流条 件以实现与烟气的最佳混合，形成明确的均项流动区域。 （4）催化剂的类型、结构和表面积
规格 蜂窝型 7.0 mm 21 孔×21 孔 150 mm×150 mm×606
mm 6,890 h-1
146.5m3
410℃ 300℃ 450℃ 280℃
8、影响催化降解效果的因素
（1）反应温度
反应温度决定着反应速度和反应活性。目前的SCR系统大多 设定在320℃～420℃之间。 （2）空间速度
2、NOx的危害性（温室效应—冰川溶化）
3、NOx排放指标（标准）
单位：mg/m3
环保部门的要求，二期工程建成后，嵩屿电厂一 、二期工程大气污染物的排放应按GB132232003第Ⅲ时段限值的一半控制，即：NOx控制浓 度值为≤225mg/m3。
3、NOx的排放指标（总量）
➢2004年全国电厂NOx的排放量：655.7万 吨
2、NOx的危害性（光化学烟雾事件
）NOx与HC等污染物，在合适的气象、地理条件下，受强
烈的光照后形成光化学烟雾。1940年首次出现于美国洛杉
矶。
现象：强
烈刺激性的
浅蓝色烟雾
使能见度降
低；行人眼
睛红肿流泪，
刺激呼吸系
统，损害肺
功能；橡胶
开裂，植物
叶片受毒变
黄以致枯死。
2、NOx的危害性（温室效应）