脱硝SCR知识培训.ppt

朱全利
《锅炉脱硝-SCR》
第1章 NOX的生成
煤燃烧产生的NOx 主要是NO 和NO2,另有少量N2O。在煤的燃烧过程中,NOx的生成量和排放量与燃烧方式,特别是燃烧温度和过量空气系数等密切相关,燃烧形成的NOx可分为燃料型、热力型和快速型。
(一)燃料型NOx
煤中的氮一般以氮原子的形态与各种碳氢化合物结合成氮的环状或链状化合物,燃烧时,空气中的氧与氮原子反应生成NO,NO 在大气中被氧化成毒性更大的NO2。这种燃料中的氮化合物经热分解和氧化反应而生成的NO 称为燃料型NOx。。煤燃烧产生的NOx,其中75~90%是燃料型NOx。
(二)热力型NOx
热力型NOx 是指空气中的N2 与O2 在高温条件下反应生成的NOx。以煤粉炉为例,在燃烧温度为1350℃时,几乎100%是燃料型NOx,但当温度为1600℃时,除了反应温度对热力型NOx的生成有决定性影响外,还和N2 浓度以及停留时间有关。过量空气系数和烟气停留时间对热力型NOx的生成有很大影响。
(三)快速型NOx
快速型NOx主要是指燃料中碳氢化合物在燃料浓度较高的区域燃烧时所产生的烃,与燃烧空气中的N2 发生反应,化合物继续被氧化而生成的NOx。
第2章 SCR 催化原理
催化还原法(SCR)
根据NOx 还原作用与还原剂的关系可以分为非选择性化还原(Non-Selective Catalytic Reduction)和选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction)两种。非选择性NO 催化还原的机理类似于直接分解,还原剂的作用只是清除催化剂表面的氧,废气中氧气、H2O 和SO2 等都会对催化剂的活性产生严重的影响,因此非选择性还原没有实际应用前景。
当前应用最多的SCR 技术以NH3 作还原剂,V2O5/TiO2 为催化剂来降解火电厂排放的NOx,这也是目前唯一能在氧化气氛下脱除NOx 的实用方法。1979 年,世界上第一个工业规模的SCR 装置在日本Kudamatsu 电厂投入运行。NH3-SCR 过程通常是在空气预热器的上游将还原剂NH3 注入含有NOx 的烟道气中,随后NOx 在催化剂的作用下被还原为N2 和水。
FGD
Air
Heater
Stack
Bottom
Ash
Coal
Mill
Flyash
Fan
3000 °F
2200 °F
Selective Catalytic Reduction
550 - 750 °F
50 - 90% reduction
< 2 ppm NH3 slip
SCR
NOx Control
700 °F
ESP
NH3喷射,温度范围:350~400 ℃;
可达到90%以上脱硝率;
投资费用高,空间限制,NH3泄漏,SO3排放,催化剂中毒失火;
应用:超过75台锅炉;旋风炉,墙燃炉,切燃炉,
容量范围:122-1300MW
原理:利用NH3做还原剂,在300~400℃温度范围和一定的催化剂(铁、钒、铬、铜、钴或钼等金属氧化物)作用下,使烟气中的NOX还原为无害的N2和H2O。
主反应机理:
8NH3 + 6NO2 → 7N2 + 12H2O
4NH3 + 6NO → 5N2 + 6H2O
SCR特点:
(1)90%~95%NOX削减率;
(2)氨泄漏量低,0-5ppm
(3) 极好的空燃比控制,.
(4)广泛应用于日本、欧洲的燃气、燃油和燃煤锅炉
问题:投资及运行费用高、催化剂中毒、氨储存、粉煤灰综合利用
第3 章 SCR 的工艺与设备
选择性催化还原系统安装于锅炉省煤器之后的烟道上,NH3通过固定于注氨格栅上的喷嘴喷入烟气中,与烟气混合均匀后一起进入填充有催化剂的脱硝反应器。反应器通常垂直放置(也有个别水平放置的),NOx与NH3在催化剂的作用下发生还原反应。反应器中的催化剂分上下多层,经过最后一层催化剂后,使烟气中的NOx控制在排放限值以内。
省煤气旁路是用来调节温度的,即通过调节经过省煤器的烟气与通过旁路的烟气比例来控制反应器中的烟气温度,氨喷射器安装位置在反应器的上游足够远处,以保证喷入的氨与烟气充分混合。