脱硝技术介绍(SCR)
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11
燃烧中NOX 生成的控制
General
烟气中NOx脱除－－ＳＮＣＲ & SCR
• A. 选择性非催化还原法 (SNCR)
主要反应
氨 尿素 CO2 4NO + 4NH3 + O2 →4N2 + 6H2O 2NO + (NH2)2CO + 1/2O2 → 2N2 + 2H2O +
反应温度:
760 ~ 1090C 最佳反应温度：870~1050C
三.SCR系统主要设备
ＳＣＲ的控制系统 DCS、PLC 仪表、盘柜等
31
Typical SCR System
SCR的控制系统
一. 控制系统方案
控制系统纳入机组ＤＣＳ
独立的控制系统
吹灰系统 氨的卸载、储存和供应系统 烟气挡板调节系统 脱硝主体控制系统
二. 主要受控系统
32
Typical SCR System
反应器旁 路
Damper Air Heater From Ammonia Storage System
To Precipitator
Existing Structural Steel
New Structural Steel
29
烟道系统
Typical SCR System
30
Typical SCR System
低空臭氧的产生 光化学烟雾的形成 酸雨 各种潜在的致癌物质
4
General
环境中NOX 来源
5
General
火电厂污染物排放标准(GB13223-2003)
2004年以后的新项目（第三时段）
必须预留烟气脱除氮氧化物装置空间
锅炉NOx最高容许排放浓度（燃煤）：
煤质 NOx最高容许排放浓度（mg/NM3) 450 650 1100
氨的原料
反应剂原料
优点 缺点
无水氨
反应剂纯度最高 原料成本最低 设备成本最低 容易运输 浓度低于20%时不 划分为高危险性的原 料 比无水氨危险性 安全的原料 (化肥) 干态或湿态 容易运输
高危险性的原料 运输和存储问题
氨水 (19% or 29%)
需要更大的运输设备 以及更频繁的运输 需要更大的储存罐 蒸发成本 工艺复杂 成本昂贵 存储的问题
对于燃煤锅炉，快速型NOx所占份额一般低于5
％。
9
General
NOX 的控制 技术
•燃烧中NOx生成的控制 •烟气中NOx的脱除
10
General
• 控制原理 降低燃烧温度 控制燃料和空气的混合速度与时机 • 主要控制手段 燃烧器设计参数（风速、风温、旋流强度等）优化 煤粉浓缩技术 OFA分级送风技术 • 注意事项 锅炉的燃烧效率 煤粉的着火和稳燃
SCR 催化剂安装
40
Typical SCR System
SCR 催化剂安装
41
Typical SCR System
SCR 催化剂安装
42
Typical SCR System
SCR 催化剂的吹灰
43
Typical SCR System
SCR 催化剂的吹灰
44
五. SCR装置的影响
空预器
45
SCR 催化剂设计中要考虑其它因素
催化剂的寿命
SO2 到 SO3 的转化率 使用NH3 的烟气最低温度
高温下催化剂的烧结
As的毒化 碱土金属（ＣａＯ） 碱金属（Na，K）的毒化 卤素（Ｃｌ）的毒化 飞灰磨损
38
Typical SCR System
SCR 催化剂安装
39
Typical SCR System
NOX 形成机理
B. 燃料型 NOX
燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生 成的氮氧化物
相关因素 与燃料和空气的混合程度密切相关 与燃烧区域的温度关系不大 烟煤燃烧中，约80％的NOx为燃料型
8
General
NOX 形成机理
C. 快速型 NOX
在燃烧的早期生成 形成过程 氮和燃料中的碳氢化合物反应 N2＋CH化合物＝＝》HCN化合物 HCN化合物氧化生成NO HCN化合物＋O2＝＝》NO
转化效率在70~90%之间。
15
General
NOx脱除技术－ＳＣＲ
a) 高尘ＳＣＲ系统－－首选 ｂ）低尘ＳＣＲ系统
16
SCR 布置图
Typical SCR System
二. SCR系统组成
反应器/催化剂系统
烟气/氨的混合系统
氨的储备与供应系统
烟道系统
ＳＣＲ的控制系统
18
Typical SCR System
ＳＣＲ的系统构成
锅炉负荷信号
FIC NOX信号
无水氨储罐
氨的流量分配 烟气 氨喷射栅格 稀释空气 省煤器 锅炉
SCR 反应器 空预器
烟气出口 氨蒸发器
19
Typical SCR System
三.SCR系统主要设备
反应器/催化剂系统
主要设备：反应器
催化剂
吹灰器
20
Typical SCR System
6
Vdaf>20% 10%≤Vdaf≤20% Vdaf<10%
General
NOX 形成机理
A. 热力型 NOX
主要反应 N2+O→NO+N N+O2→NO+O N+OH→NO+H 相关因素 高温环境 燃料与空气的充分混合 无烟煤燃烧中，热力型NOx可到一半以上
7
General
对空预器的影响
烟气中部分SO2转化成SO3 由于SO3的增加，由此酸腐蚀和酸沉积堵灰程度增加 NH3+SO3+H2ONH4HSO4/(NH4)2SO4 NH4HSO4 沉积温度150~200℃，粘度较大，加剧对 空气预热器换热元件的堵塞和腐蚀
空气预热器热端压差增加，空气预热器漏风略有增加
氨的喷射栅格和静态混合器
22
Typical SCR System
烟气/氨的混合
氨的流 量分配阀门站 ＭＶＳ
23
Typical SCR System
三.SCR系统主要设备
氨的储备与供应系统
卸料压缩机
氨蒸发器（电/蒸汽）
氨罐 缓冲罐 稀释槽
24
Typical SCR System
氨的储备与供应系统
脱硝效率
对于城市固体垃圾炉转化效率在30~50%之间，大型 电站锅炉的转化效率控制在20~40%之间。 12
General
NOx脱除技术－ＳＮＣＲ
13
General
NOx脱除技术－ＳＮＣＲ
SNCR的优点：投资费用低 SNCR的缺点：
脱硝效率较低
对电站锅炉控制要求高，可靠性差 氨的逃逸率较大
46
采取的措施
采用多介质吹灰器 空气预热器由高中低温段改为高低温两段，取消中温 段，避免空预器在NH4HSO4沉积温度区域分段。 换热元件选用合适的板型 在空预器冷段采用镀搪瓷元件
严格控制漏氨率
采用较低的SO2到SO3的转化率
47
48
49
50
51
52
53
结束语
谢谢！
54
烟道系统
要点 省煤器旁 路
Damper Economizer Bypass Damper
SCR Bypass
Ammonia Injection System
Seal Air Piping
SCR Reactor
Catalyst Layer Economizer Sootblower
Future Sootblower Future Catalyst
14
General
NOx脱除技术－－SCR
B. 选择性催化还原法 (SCR) 主要反应
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
反应温度
230～450 ℃ 一般应用温度：320～400 ℃
尿素
25
Typical SCR System
氨的储备与供应系统
氨的存储系统
26
Typical SCR System
氨的储备与供应系统
氨的蒸发器
27
Typical SCR System
三.SCR系统主要设备
烟道系统
挡板（有旁路）
膨胀节
导流板 烟道
28
Typical SCR System
四 .催化剂
脱硝的主要反应
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
33
Typical SCR System
催化剂型式
波纹板式
蜂窝式 板式
Typical SCR System
烟气脱硝系统和设备 介绍
1
CONTENTS
概述 SCR系统组成 SCR系统主要设备 催化剂的选型
2
一. 概述
ＮＯｘ的控制技术 ＮＯｘ对环境的影响
ＮＯｘ的形成机理
3
General
NOX 对人类健康和环境的影响
NOX+Hydrocarbon +O2 +Sunlight + Others
板式和蜂窝式催化剂的比较
形式 优点 缺点
蜂窝式
比表面积大
抗热冲积能力强
抗灰阻塞能力一般
板式
抗阻塞性好 烟气阻力小 结构强度高
多层结构，表层活 性材料易脱落
36
源自文库
Typical SCR System
催化剂选型主要因素
烟气中飞灰的含量 烟气中飞灰颗粒尺寸 反应器布置空间 ＳＣＲ烟气阻力要求
37
Typical SCR System
三.SCR系统主要设备
烟气/氨的混合系统
主要设备：稀释风机
静态混合器、
氨喷射格栅（AIG） 空气/氨混合器
21
Typical SCR System
NH3 喷射栅格Ａ ＩＧ
静态混合器
Photo courtesy of Siemens’ Flow Model Tests brochure, 1998.
催化剂主要的供应商
板式 Argillon Babcock Hitachi (BHK) 波纹板式 Haldor Topsoe Hitachi Zosen (Hitz)
蜂窝式 Cormetech Argillon Ceram CCIC 东方凯瑞特
Typical SCR System
燃烧中NOX 生成的控制
General
烟气中NOx脱除－－ＳＮＣＲ & SCR
• A. 选择性非催化还原法 (SNCR)
主要反应
氨 尿素 CO2 4NO + 4NH3 + O2 →4N2 + 6H2O 2NO + (NH2)2CO + 1/2O2 → 2N2 + 2H2O +
反应温度:
760 ~ 1090C 最佳反应温度：870~1050C
三.SCR系统主要设备
ＳＣＲ的控制系统 DCS、PLC 仪表、盘柜等
31
Typical SCR System
SCR的控制系统
一. 控制系统方案
控制系统纳入机组ＤＣＳ
独立的控制系统
吹灰系统 氨的卸载、储存和供应系统 烟气挡板调节系统 脱硝主体控制系统
二. 主要受控系统
32
Typical SCR System
反应器旁 路
Damper Air Heater From Ammonia Storage System
To Precipitator
Existing Structural Steel
New Structural Steel
29
烟道系统
Typical SCR System
30
Typical SCR System
低空臭氧的产生 光化学烟雾的形成 酸雨 各种潜在的致癌物质
4
General
环境中NOX 来源
5
General
火电厂污染物排放标准(GB13223-2003)
2004年以后的新项目（第三时段）
必须预留烟气脱除氮氧化物装置空间
锅炉NOx最高容许排放浓度（燃煤）：
煤质 NOx最高容许排放浓度（mg/NM3) 450 650 1100
氨的原料
反应剂原料
优点 缺点
无水氨
反应剂纯度最高 原料成本最低 设备成本最低 容易运输 浓度低于20%时不 划分为高危险性的原 料 比无水氨危险性 安全的原料 (化肥) 干态或湿态 容易运输
高危险性的原料 运输和存储问题
氨水 (19% or 29%)
需要更大的运输设备 以及更频繁的运输 需要更大的储存罐 蒸发成本 工艺复杂 成本昂贵 存储的问题
对于燃煤锅炉，快速型NOx所占份额一般低于5
％。
9
General
NOX 的控制 技术
•燃烧中NOx生成的控制 •烟气中NOx的脱除
10
General
• 控制原理 降低燃烧温度 控制燃料和空气的混合速度与时机 • 主要控制手段 燃烧器设计参数（风速、风温、旋流强度等）优化 煤粉浓缩技术 OFA分级送风技术 • 注意事项 锅炉的燃烧效率 煤粉的着火和稳燃
SCR 催化剂安装
40
Typical SCR System
SCR 催化剂安装
41
Typical SCR System
SCR 催化剂安装
42
Typical SCR System
SCR 催化剂的吹灰
43
Typical SCR System
SCR 催化剂的吹灰
44
五. SCR装置的影响
空预器
45
SCR 催化剂设计中要考虑其它因素
催化剂的寿命
SO2 到 SO3 的转化率 使用NH3 的烟气最低温度
高温下催化剂的烧结
As的毒化 碱土金属（ＣａＯ） 碱金属（Na，K）的毒化 卤素（Ｃｌ）的毒化 飞灰磨损
38
Typical SCR System
SCR 催化剂安装
39
Typical SCR System
NOX 形成机理
B. 燃料型 NOX
燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生 成的氮氧化物
相关因素 与燃料和空气的混合程度密切相关 与燃烧区域的温度关系不大 烟煤燃烧中，约80％的NOx为燃料型
8
General
NOX 形成机理
C. 快速型 NOX
在燃烧的早期生成 形成过程 氮和燃料中的碳氢化合物反应 N2＋CH化合物＝＝》HCN化合物 HCN化合物氧化生成NO HCN化合物＋O2＝＝》NO
转化效率在70~90%之间。
15
General
NOx脱除技术－ＳＣＲ
a) 高尘ＳＣＲ系统－－首选 ｂ）低尘ＳＣＲ系统
16
SCR 布置图
Typical SCR System
二. SCR系统组成
反应器/催化剂系统
烟气/氨的混合系统
氨的储备与供应系统
烟道系统
ＳＣＲ的控制系统
18
Typical SCR System
ＳＣＲ的系统构成
锅炉负荷信号
FIC NOX信号
无水氨储罐
氨的流量分配 烟气 氨喷射栅格 稀释空气 省煤器 锅炉
SCR 反应器 空预器
烟气出口 氨蒸发器
19
Typical SCR System
三.SCR系统主要设备
反应器/催化剂系统
主要设备：反应器
催化剂
吹灰器
20
Typical SCR System
6
Vdaf>20% 10%≤Vdaf≤20% Vdaf<10%
General
NOX 形成机理
A. 热力型 NOX
主要反应 N2+O→NO+N N+O2→NO+O N+OH→NO+H 相关因素 高温环境 燃料与空气的充分混合 无烟煤燃烧中，热力型NOx可到一半以上
7
General
对空预器的影响
烟气中部分SO2转化成SO3 由于SO3的增加，由此酸腐蚀和酸沉积堵灰程度增加 NH3+SO3+H2ONH4HSO4/(NH4)2SO4 NH4HSO4 沉积温度150~200℃，粘度较大，加剧对 空气预热器换热元件的堵塞和腐蚀
空气预热器热端压差增加，空气预热器漏风略有增加
氨的喷射栅格和静态混合器
22
Typical SCR System
烟气/氨的混合
氨的流 量分配阀门站 ＭＶＳ
23
Typical SCR System
三.SCR系统主要设备
氨的储备与供应系统
卸料压缩机
氨蒸发器（电/蒸汽）
氨罐 缓冲罐 稀释槽
24
Typical SCR System
氨的储备与供应系统
脱硝效率
对于城市固体垃圾炉转化效率在30~50%之间，大型 电站锅炉的转化效率控制在20~40%之间。 12
General
NOx脱除技术－ＳＮＣＲ
13
General
NOx脱除技术－ＳＮＣＲ
SNCR的优点：投资费用低 SNCR的缺点：
脱硝效率较低
对电站锅炉控制要求高，可靠性差 氨的逃逸率较大
46
采取的措施
采用多介质吹灰器 空气预热器由高中低温段改为高低温两段，取消中温 段，避免空预器在NH4HSO4沉积温度区域分段。 换热元件选用合适的板型 在空预器冷段采用镀搪瓷元件
严格控制漏氨率
采用较低的SO2到SO3的转化率
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结束语
谢谢！
54
烟道系统
要点 省煤器旁 路
Damper Economizer Bypass Damper
SCR Bypass
Ammonia Injection System
Seal Air Piping
SCR Reactor
Catalyst Layer Economizer Sootblower
Future Sootblower Future Catalyst
14
General
NOx脱除技术－－SCR
B. 选择性催化还原法 (SCR) 主要反应
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
反应温度
230～450 ℃ 一般应用温度：320～400 ℃
尿素
25
Typical SCR System
氨的储备与供应系统
氨的存储系统
26
Typical SCR System
氨的储备与供应系统
氨的蒸发器
27
Typical SCR System
三.SCR系统主要设备
烟道系统
挡板（有旁路）
膨胀节
导流板 烟道
28
Typical SCR System
四 .催化剂
脱硝的主要反应
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
33
Typical SCR System
催化剂型式
波纹板式
蜂窝式 板式
Typical SCR System
烟气脱硝系统和设备 介绍
1
CONTENTS
概述 SCR系统组成 SCR系统主要设备 催化剂的选型
2
一. 概述
ＮＯｘ的控制技术 ＮＯｘ对环境的影响
ＮＯｘ的形成机理
3
General
NOX 对人类健康和环境的影响
NOX+Hydrocarbon +O2 +Sunlight + Others
板式和蜂窝式催化剂的比较
形式 优点 缺点
蜂窝式
比表面积大
抗热冲积能力强
抗灰阻塞能力一般
板式
抗阻塞性好 烟气阻力小 结构强度高
多层结构，表层活 性材料易脱落
36
源自文库
Typical SCR System
催化剂选型主要因素
烟气中飞灰的含量 烟气中飞灰颗粒尺寸 反应器布置空间 ＳＣＲ烟气阻力要求
37
Typical SCR System
三.SCR系统主要设备
烟气/氨的混合系统
主要设备：稀释风机
静态混合器、
氨喷射格栅（AIG） 空气/氨混合器
21
Typical SCR System
NH3 喷射栅格Ａ ＩＧ
静态混合器
Photo courtesy of Siemens’ Flow Model Tests brochure, 1998.
催化剂主要的供应商
板式 Argillon Babcock Hitachi (BHK) 波纹板式 Haldor Topsoe Hitachi Zosen (Hitz)
蜂窝式 Cormetech Argillon Ceram CCIC 东方凯瑞特
Typical SCR System