SCR技术介绍.ppt
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1、一、一、NOxNOx危害与排放标准危害与排放标准二、二、NOxNOx形成的机理和燃烧控制技术简介形成的机理和燃烧控制技术简介三、烟气脱硝技术简介三、烟气脱硝技术简介四、四、SCRSCR装置对锅炉设计的影响装置对锅炉设计的影响五、五、 SCRSCR技术介绍(以某项目为例)技术介绍(以某项目为例)六、六、 SCRSCR业绩业绩 主要内容主要内容 氮氧化物是化石燃料与空气在高温燃烧时氮氧化物是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的,包括一氧化氮产生的,包括一氧化氮(NO)(NO)、二氧化氮二氧化氮( (NONO2 2) )和氧化二氮和氧化二氮( (N N2 2O)O)。还有。还有NxOyNxOy氮氧化物的
2、危害性表现在:氮氧化物的危害性表现在: 对人体健康的直接危害。对人体健康的直接危害。200ppm200ppm可使人瞬可使人瞬间死亡。间死亡。 氮氧化物在大气的催化反应中可形成硝酸。氮氧化物在大气的催化反应中可形成硝酸。 氧化二氮是一种温室气体,会破坏臭氧层。氧化二氮是一种温室气体,会破坏臭氧层。一、一、NOxNOx的危害性及排放状况的危害性及排放状况一、一、NOx的危害性及排放状况的危害性及排放状况 光化学反应使光化学反应使NONO2 2分解为分解为NONO和和O O3 3,大气中臭大气中臭氧对人体健康十分有害。氧对人体健康十分有害。 参与形成光化学烟雾,形成酸雨,造成环参与形成光化学烟雾,形
3、成酸雨,造成环境污染。境污染。 光化学烟雾中对植物有害的成分主要为臭光化学烟雾中对植物有害的成分主要为臭氧和氮氧化合物:臭氧浓度超过氧和氮氧化合物:臭氧浓度超过0.10.1ppmppm时时便对植物产生危害。便对植物产生危害。NONO2 2浓度达浓度达1 1ppmppm时,某时,某些植物便会受害。些植物便会受害。一、一、NOx的危害性及排放状况的危害性及排放状况 美国光化学烟雾对农业和林业的危害曾波美国光化学烟雾对农业和林业的危害曾波及及2727个州。个州。 19521952年美国洛杉矶发生光化学烟雾,附近年美国洛杉矶发生光化学烟雾,附近农作物一夜之间严重受害;农作物一夜之间严重受害;6.56.
4、5万公顷的森万公顷的森林,林,2929严重受害,严重受害,3333中等受害,其余中等受害,其余3838也受轻度损害。也受轻度损害。(GB13223-2003)(GB13223-2003) 20042004年以后的新项目年以后的新项目 必须预留烟气脱除氮氧化物装置空间必须预留烟气脱除氮氧化物装置空间 锅炉锅炉NOxNOx最高容许排放浓度(燃煤):最高容许排放浓度(燃煤): 煤质煤质 NOxNOx最高容许排放浓度(最高容许排放浓度(mg/Nmmg/Nm3 3) ) Vdaf20% 450Vdaf20% 450 10%Vdaf20% 65010%Vdaf20% 650 Vdaf10% 1100 Vd
5、af10% 1100一、目前火电厂污染物排放标准一、目前火电厂污染物排放标准最新标准二次修订稿(未颁布):最新标准二次修订稿(未颁布):20142014年年1 1月月1 1日前,对日前,对20042004年年1 1月月1 1日以后的燃煤电站日以后的燃煤电站锅炉锅炉NOxNOx排放标准:排放标准: 100mg/Nm3100mg/Nm3 一、目前火电厂污染物排放标准一、目前火电厂污染物排放标准 1.1.氮氧化物的产生机理氮氧化物的产生机理 在氮氧化物中,在氮氧化物中,NONO占有占有90%90%以上,二氧以上,二氧化氮占化氮占5%-10%5%-10%,产生机理一般分为如下三,产生机理一般分为如下三
6、种:种: 热力型热力型 快速型快速型 燃料型燃料型二、二、 NOx形成的机理和形成的机理和NOx生成的控制生成的控制二、二、 NOx形成的机理和形成的机理和NOx生成的控制生成的控制(a).(a).热力型热力型 燃烧时,空气中氮在高温下氧化产生,其中的生成过程是燃烧时,空气中氮在高温下氧化产生,其中的生成过程是一个不分支连锁反应。一个不分支连锁反应。 随着反应温度的升高,其反应速率按指数规律增加。当随着反应温度的升高,其反应速率按指数规律增加。当T1500T1500T1500o oC C时时, ,温度每增加温度每增加100100o oC,C,反应速率增大反应速率增大6-76-7倍。倍。l相关因
7、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可到一半以上热力型氮氧化物生热力型氮氧化物生成机理反应分子式:成机理反应分子式:二、二、 NOxNOx形成的机理和形成的机理和NOxNOx生成的控制生成的控制ONOONNNONONONO22222222212NOONONOON在高温下总生成式为B. B. 快速型快速型 在燃烧的早期生成在燃烧的早期生成形成过程形成过程氮和燃料中的碳氢化合物反应氮和燃料中的碳氢化合物反应N2N2CHCH化合物化合物HCNHCN化合物化合物HCNHCN化合物氧化生成化合物氧化生成NONO HCN HCN化合物化合物O2O2NONO对于燃煤锅炉,快速型对于燃煤
8、锅炉,快速型NOxNOx所占份额一般低于所占份额一般低于5 5。上述两种氮氧化物都不占上述两种氮氧化物都不占NOxNOx的主要部分,不是的主要部分,不是主要来源主要来源二、二、 NOx形成的机理和形成的机理和NOx生成的控制生成的控制C. C. 燃料型燃料型 由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由于燃料中氮的热由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度,在分解温度低于煤粉燃烧温度,在600600800800o oC C时就会生成燃时就会生成燃料型,它在煤粉燃烧料型,它在煤粉燃烧NOxNOx产物中占产物中占60608080。 在生成燃料型在生成燃料型NOxNOx过程
9、中,首先是含有氮的有机化合物热裂过程中,首先是含有氮的有机化合物热裂解产生解产生N N,CNCN,HCNHCN和等中间产物基团,然后再氧化成和等中间产物基团,然后再氧化成NOx NOx 。由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成,由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成,故燃料型的形成也由气相氮的氧化(挥发份)和焦炭中剩故燃料型的形成也由气相氮的氧化(挥发份)和焦炭中剩余氮的氧化(焦炭)两部分组成。余氮的氧化(焦炭)两部分组成。相关因素相关因素与燃料和空气的混合程度密切相关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与燃烧区域的温度关系不大烟煤燃烧中,约烟煤燃烧中
10、,约8080的的NOxNOx为燃料型为燃料型二、二、 NOxNOx形成的机理和形成的机理和NOxNOx生成的控制生成的控制燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图煤粒N挥发分挥发分N焦炭焦炭NNON2N2低低NONOX X 燃烧的控制方法燃烧的控制方法 控制原理控制原理 主要控制手段主要控制手段 注意事项注意事项二、二、 NOxNOx形成的机理和形成的机理和NOxNOx生成的控制生成的控制三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术-SNCR-SNCR4NO + 4NH4NO + 4NH3 3 + O + O2 2 4N 4N2 2 + 6H2O + 6H2O870 870 1090 1090 三、烟气脱硝
11、技术三、烟气脱硝技术-SNCR-SNCR三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术-SNCR-SNCRSCR 脱硝反应原理图脱硝反应原理图三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术-SCR-SCR反应原理反应原理4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O2NO2 + 4NH3 +O23N2 + 6H2O6 NO2 + 8 NH3 7N2 + 12H2O 230450 最佳温度:最佳温度:300400 脱硝效率高:可达脱硝效率高:可达90%以上,氨逃逸率低以上,氨逃逸率低SCRSCR布置位置布置位置a) ) 高尘系统主流高尘系统主流)低尘系统)低尘系统三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术-SCR-SCR的布置
12、的布置典型典型SCR系统流程图(高灰)系统流程图(高灰)三、三、SCRSCR技术介绍技术介绍- -系统流程系统流程三、三、SCR/SNCRSCR/SNCR混合工艺混合工艺三、三、SCR/SNCRSCR/SNCR混合工艺混合工艺混合工艺与混合工艺与SCR比较比较1、催化剂量减少、催化剂量减少2、催化剂压降降低、催化剂压降降低3、节省吹灰、节省吹灰&降低反降低反应器高度应器高度4、在炉膛侧增加、在炉膛侧增加2-3层喷嘴层喷嘴5、效率相当,氨逃逸、效率相当,氨逃逸量增加(量增加(510ppm)6、性能受锅炉影响大、性能受锅炉影响大7、投资需综合考量、投资需综合考量8、运行费用一般略为、运行费用一般略
13、为降低(催化剂更换量降低(催化剂更换量少)少)适当的催化剂规格与选择对于成功适当的催化剂规格与选择对于成功SCR是致关重是致关重要的。包括蜂窝、板式和波纹板式要的。包括蜂窝、板式和波纹板式蜂窝式蜂窝式波纹板式波纹板式板式板式三、三、SCRSCR技术介绍技术介绍- -催化剂选择催化剂选择三、三、SCRSCR技术介绍技术介绍- -催化剂选择催化剂选择三、三、SCR技术介绍技术介绍-催化剂选择催化剂选择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 烟气阻力要求三、三、SCRSCR技术介绍技术介绍- -催化剂选择催化剂选择l要求的脱硝效率l容许的NH3 逃逸率l烟气流量以及
14、进口NOx浓度l烟气侧压力降三、三、SCR技术介绍技术介绍-催化剂选择催化剂选择 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() 碱金属(Na,K)的毒化 卤素()的毒化 飞灰磨损飞灰的影响飞灰的影响Large particle:can cover catalyst inlet reducing effectiveness.Usually can be cleanedSmall particle:can mask catalyst reactivity site pores.Very di
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