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1、SCR烟气脱硝技术中国博奇,一、NOx危害与排放标准二、NOx形成的机理和燃烧控制技术简介三、烟气脱硝技术简介四、博奇SCR技术介绍五、博奇SCR业绩,主要内容,对人体健康的直接危害。200ppm可使人瞬间死亡。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。光化学反应使NO2分解为NO和O3，大气中臭氧对人体健康十分有害。参与形成光化学烟雾，形成酸雨，造成环境污染。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0.1ppm时便对植物产生危害。NO2浓度达1ppm时，某些植物便会受害。美国光化学烟雾对农业和林业的危害曾波及27个州。1952年美国洛
2、杉矶发生光化学烟雾，附近农作物一夜之间严重受害；6.5万公顷的森林，29严重受害，33中等受害，其余38也受轻度损害。,一、NOx的危害性及排放状况,(GB13223-2003),2004年以后的新项目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)Vdaf20%45010%Vdaf20%650 Vdaf10%1100,一、目前火电厂污染物排放标准,NOX 形成机理,A.热力型 NOX 主要反应 N2+ONO+N N+O2NO+O N+OHNO+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,二
3、、NOx形成的机理和NOx生成的控制,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,二、NOx形成的机理和NOx生成的控制,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N2CH化合物HCN化合物HCN化合物氧化生成NO HCN化合物O2NO对于燃煤锅炉，快速型NOx所占份额一般低于5。,二、NOx形成的机理和NOx生成的控制,低NOX 燃烧的控制方法,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
4、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,二、NOx形成的机理和NOx生成的控制,主要反应氨还原剂 4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O尿素还原剂 2NO+(NH2)2CO+1/2O2 2N2+2H2O+CO2反应温度:760 1090 最佳反应温度：870 1090 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。,三、烟气脱硝技术-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 氨的逃逸率较大,三、烟气脱硝技术-SNC
5、R,主要反应4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2O 6NO2+8NH3 7N2+12H2O反应温度 230450一般应用温度：300400转化效率在70 90%之间。,三、烟气脱硝技术-SCR,SCR 脱硝反应原理图,三、烟气脱硝技术-SCR的反应示意图,4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O2NO2+4NH3+O23N2+6H2O6 NO2+8 NH3 7N2+12H2O,反应温度 230450 一般应用温度：300400,SCR布置位置,a)高尘系统主流）低尘系统,三、烟气脱硝技术-SCR的布置,典型SCR系统流程图（高灰）,四、SCR技术介绍
6、-系统流程,适当的催化剂规格与选择对于成功SCR是致关重要的。包括蜂窝、板式和波纹板式,蜂窝式,波纹板式,板式,四、SCR技术介绍-催化剂选择,四、SCR技术介绍-催化剂选择,四、SCR技术介绍-催化剂选择,四、SCR技术介绍-催化剂选择,烟气条件流量烟气温度组成:H2O,NOx,O2,SO2含尘量(间距,磨损)设计要求NOx 还原率,氨泄漏率和设计寿命系统压降流动分布 温度和NH3/NOx 混合结果烟气毒害催化剂的可能(碱金属,V,As,Ca)操作方法与条件(负荷范围)SO2 向 SO3 氧化率价格和计算的费用(用电,钢和反应器费用,安装费用等.),飞灰的影响,大颗粒：堵塞催化剂入口降低效率
7、，增加压降通常较容易除掉,小颗粒：堵塞催化剂活性孔洞，较难除掉,KWH,四、SCR技术介绍-催化剂选择,四、SCR技术介绍-催化剂选择,灰分对于孔径选择影响,考虑积灰的影响：-碱金属:钠(Na),钾(K).NaSO4 and K2SO4 可以与催化剂上的活性位-砷(As):气态砷(As2O3)可以与活性位反应并使催化剂表面固化-钒(增加活性但将增加 SO2 向 SO3 的转化率)-钙 CaO+SO3-CaSO4 堵塞孔隙及 NH3 NOx 扩散.但是,CaO 能帮助减少砷的影响:3CaO+As2O3+O2-Ca3(As O4)2(solid),CATALYST,四、SCR技术介绍-催化剂选择,
8、Detail Mechanism of SCR Reaction,四、SCR技术介绍-催化剂选择,Alkaline Deterioration,FRESH,ALKALINE DETERIORATION,四、SCR技术介绍-催化剂选择,Calcium Deterioration,FRESH,CALCIUM DETERIORATION,Surface,Bulk,Surface,Bulk,CaSo4,四、SCR技术介绍-催化剂选择,Arsenic Deterioration,FRESH,ARSENIC DETERIORATION,四、SCR技术介绍-催化剂选择,催化剂失活的主要原因,1,运行时数,相
9、对活性,0,5000,10,000,15,000,20,000,25,000,机械钝化,堵塞,小颗粒沉积,碱金属中毒,磷中毒,SiF4/SiO2中毒,0,化学钝化,砷中毒,四、SCR技术介绍-催化剂选择,-几乎极大部分催化剂的配方中都含有五氧化二钒以加强反应性。-钒也是SO2 氧化成SO3的催化剂-SO3 和 NH3 的存在会导致形成氨盐-增加的SO3 会增加 H2SO4 形成的可能性-腐蚀与酸雾“蓝”羽形烟,四、SCR技术介绍-催化剂选择,SO2向 SO3 氧化,Influence of Flue Gas Temperature on the Oxidation of SO2 to SO3,
10、四、SCR技术介绍-催化剂选择,硫酸氨(AS)SO3+2NH3+H2O-(NH4)2 SO4小颗粒,小于10 微米对细颗粒污染有贡献.细小的，白色的高反射率的颗粒物(可见的烟雾)硫酸氢氨(ABS)SO3+NH3+H2O-NH4HSO4ABS is 粘性的,腐蚀的物 沉积在空预器或催化剂上(在低负荷下)为避免在催化剂上的形成要规定最低的运行温度和省煤器的旁路,四、SCR技术介绍-催化剂选择,Forming of Ammonium-Sulphate,四、SCR技术介绍-催化剂选择,Influence of H2O in Flue Gas,四、SCR技术介绍-催化剂选择,Influence of O
11、2 in Flue Gas,四、SCR技术介绍-催化剂选择,Influence of SO3 in Flue Gas,四、SCR技术介绍-催化剂选择,四、SCR技术介绍-催化剂选择,入口NOX浓度对于脱硝效率的影响,四、SCR技术介绍-催化剂选择,烟气温度对于脱硝效率的影响,四、SCR技术介绍-催化剂选择,烟气流量对于脱硝效率的影响,运行时间对于脱硝效率的影响,四、SCR技术介绍-催化剂选择,四、SCR技术介绍-催化剂选择,催化剂运行管理,四、SCR技术介绍-催化剂选择,Production Process,Raw Materials,1 m of catalyst,四、SCR技术介绍-催化剂
12、生产,Production Process,四、SCR技术介绍-催化剂生产,四、SCR技术介绍-催化剂模块,各个厂家通用性约2mx1mxh（未定）便于更换厂家,集装箱运输避免震动或振动,汽车运输卸载 防止震动和 防 潮是关键,四、SCR技术介绍-催化剂安装,模块翻身装置,模块吊装,模块安装,正在密封的催化剂模块,四、SCR技术介绍-催化剂安装,用拉钩将测试用催 化剂样品单体取出,催化剂测试,四、博奇SCR技术介绍-催化剂测试模块,SUPPORTING STRUCTURE 支撑结构,CASING 外壳,NH3 INJECTION GRID 氨喷射格栅,INLET DUCT 进口烟道,MAIN M
13、ONORAIL单轨,HOIST 起重机,CATALYST BLOCK 催化剂块,OUTLET DUCT 出口烟道,四、SCR技术介绍-SCR反应器,四、SCR技术介绍-反应器与密封,密封,1、反应器的设计便于催化剂的安装2、反应器的设计考虑到催化剂模块的通用性3、使用STAAD等软件设计优化反应器结构与钢结构4、催化剂模块间采用上部密封，并采用防积灰设计,四、SCR技术介绍-流场模拟辅助设计,-专业的实验物理模拟和计算机模拟-优化管道设计-优化导流叶片-优化AIG-优化静态混合器-避免灰尘沉积-降低系统压降,四、SCR技术介绍-流场模拟辅助设计,数值模拟：温度场、压力场、速度场,四、SCR技术
14、介绍-流场模拟辅助设计,物理模拟：对数值进行校验；流场可视化；优化调整,四、SCR技术介绍-流场模拟辅助设计,物理模拟：积灰特性分析,四、SCR技术介绍-流场模拟辅助设计,四、SCR技术介绍-流场模拟辅助设计,（1）催化剂上层截面，速度偏差（RMS）不大于15%；（2）催化剂上层截面，根据项目需要，NH3/NOx浓度分布偏差（RMS）不大于10%、8%或5%；（3）催化剂上层截面，烟气入射角不大于15；（4）催化剂上层截面，温度偏差不超过10；（5）空预器入口截面，速度偏差（RMS）不大于15%；（6）烟道系统压力损失达到较低水平；（7）烟道内没有明显灰尘沉积；,四、SCR技术介绍-AIG与静
15、态混合器,多控制区域的AIG设计有利于下游浓度分布的均匀与控制较长的喷嘴设计有利于避免积灰根据项目实际的要求决定是否增加静态混合器,四、SCR技术介绍-除灰设计,大灰格栅结构防止大颗粒灰堵塞催化剂建议在省煤器出口和水平烟道上都设置灰斗优化烟道与导流板设计催化剂层使用吹灰器：蒸汽、声波,逃逸氨典型的物量平衡,四、SCR技术介绍-氨逃逸,空预器氨逃逸-压损关系图,四、SCR技术介绍-氨逃逸,四、SCR技术介绍-氨逃逸,四、SCR技术介绍-硫酸氢铵,四、SCR技术介绍-硫酸氢铵,四、SCR技术介绍-硫酸氢铵,改进空预器需要考虑的地方：如果将热元件数量从4减到2，两块元件之间的缝隙不应在硫酸氢氨沉积温
16、度范围之内。对于低温元件，相比于波纹形（DU），由于吹灰器清理效果更好一点，推荐使用锯齿形（NF）。低温吹灰器的喷嘴应采用多种形式的喷嘴，以增加清理效果。增加处于硫酸氢氨沉积范围内的元件厚度，如从0.6mmt增加到0.8mmt空预器热元件间距应当和在日本电厂所供应的相等或更大。,四、SCR技术介绍-硫酸氢铵,无水氨(NH3 99%)-推荐首选 最低的运输费用(火车或汽车)最少的存储 初投资便宜 需氨蒸发，运行成本较低 有毒，需要按法律规定氨水(NH3 29.7%,在美国典型是 19%)，高体积、高的运输和存储费用 初投资较高 需要氨、水的蒸发，运行成本高 有害，需要较好的安全措施尿素-安全，只
17、推荐在市区附近使用 可用为固体运输，运输成本低 需热解炉，设备复杂，投资高 需热解和氨蒸发，运行成本高,四、SCR技术介绍-还原剂系统,氨;液氨;Ammonia;CAS:7664-41-7；危险化学品名录（2002版）中被分为：第2类压缩气体和液化气体、第3项有毒气体；中国危险货物编号：CN No.23003；联合国危险货物编号：UN No.1005。理化性质：无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/l。熔点-77.7。沸点-33.35。自燃点651.11。蒸气密度0.6。蒸气压1013.08kPa(25.7)。蒸气与空气混合物爆炸极限1625%(最易
18、引燃浓度17%)。水溶液呈碱性,0.1N水溶液PH值为11.1。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低;但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。与硫酸或其它强无机酸反应放热,混合物可达到沸腾。二台炉用量为724kg/h.,脱硝原料,液氨储存和供应系统,系统包括氨压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、气氨罐废水箱、废水泵、废水坑等。此套系统提供氨气供脱硝反应使用。液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内，储槽输出的液氨在液氨蒸发器内蒸发为气氨，经气氨罐送达脱硝系统。,排放系统,系统紧急排
19、放的气氨则排放至废水箱中，经水的吸收排入废水坑，再经由废水泵送至废水处理厂处理。当夏季温度达到33 以上，氨储罐上冷却水系统，冷却喷淋水经地面坡度进地沟，由地沟进废水坑。冷却水集中至地坑时，可开启废水泵，通过DN15管道进喷淋管补充部分喷淋水，即时通往污水处理阀手动关闭，通往往喷淋管阀手动开启，旁路阀手动开启。消防监控系统与自动喷淋系统联锁，喷淋水同样进废水坑。,液氨喷射系统,四、SCR技术介绍-还原剂系统,四、SCR技术介绍-还原剂系统,四、SCR技术介绍-氨系统,优化,以达到最少的氨消耗最大的可用性负荷跟随性，满足各种负荷下调整的要求运行稳定性，避免控制摇摆控制NH3泄露，减少催化剂/空气
20、预热器的堵塞,四、SCR技术介绍-控制系统,1）深入了解催化剂特性，针对不同的工程选择合适的催化剂，包括蜂窝、板式和波纹板式，不拘泥于某个种类或某个厂家的催化剂，并能通过优化催化剂参数，降低催化剂积灰风险，保持较低的烟气压降,博奇可以联合催化剂厂商给业主提供催化剂管理经验，方便业主对催化剂进行管理；2）使用挡灰格栅与灰斗相接合的方式拦截大颗粒灰尘，防止堵塞催化剂，从而避免了因此而带来的催化剂活性降低、压降增大的问题;3）与国外最专业的流场模拟厂家合作，使用物模与数模技术，精心设计SCR系统的烟道布置、烟道内导流板布置、喷氨格栅、静态混合器等，使催化剂内烟气的温度、速度分布均匀，烟气中NOX与NH3混合均匀，可以最有效的利用催化剂，最大程度的降低氨的消耗量，减少SCR系统积灰，并保持SCR系统较低的烟气压降；,四、SCR技术介绍-技术特点总结,4）反应器入口处设置导流格栅取代一般的导流板加格栅，可使得催化剂上游烟气混合的更为均匀，并使灰尘垂直入射催化剂，减少催化剂磨损；5）反应器的设计合理，方便安装催化剂，并可适应多个主要催化剂提供商生产的催化剂,方便催化剂厂商的更换；6）过程参数采用自动控制，根据锅炉的负荷、烟气参数、NOX含量以及出口NH3的逃逸率自动控制喷氨量，优先保证氨逃逸率的情况下，满足系统脱硝效率。,四、SCR技术介绍-技术特点总结,谢谢！,
