《SCR技术介绍》PPT课件.ppt

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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

2、对农业和林业的危害曾波及 27个州。 1952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； 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% 450 10%Vdaf20% 650 VdafCaSO4 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 (A

3、s O4)2 (solid) CATALYST 四、 SCR技术介绍 -催化剂选择 2020/11/26 Detail Mechanism of SCR Reaction 四、 SCR技术介绍 -催化剂选择 Alkaline Deterioration FRESH ALKALINE DETERIORATION M e H M e O O O M e Na (K) M e O O O 四、 SCR技术介绍 -催化剂选择 Calcium Deterioration FRESH CALCIUM DETERIORATION Surface Bulk Surface Bulk CaSo4 四、 SCR技

4、术介绍 -催化剂选择 Arsenic Deterioration FRESH ARSENIC DETERIORATION Surface Bulk Surface Bulk Arsenic 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

5、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 2020/11/26 Influence of Flue Gas Temperature on the Oxidation of SO2 to SO3 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 2 , 2 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 T e m p e r a t u r e C SO 2

6、/S O 3 Co n v e r s io n Ra t e % 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 - NH4HSO4 ABS 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 2020/11/26 Forming of Ammonium-Sulp

7、hate 四、 SCR技术介绍 -催化剂选择 2020/11/26 Influence of H2O in Flue Gas 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 0 5 10 15 20 25 30 35 H 2 O C o n c e n tr a ti o n V o l % R e l a ti v e A c ti v i ty K / K 0 - 四、 SCR技术介绍 -催化剂选择 2020/11/26 Influence of O2 in Flue Gas 0 , 7 0 , 8 0 , 9 1 1 , 1 1 , 2 1 , 3 0 2 4 6 8 10 12 14

8、 16 18 20 O 2 C o n c e n tr a ti o n V o l % R e l a ti v e A c ti v i ty K / K 0 - 四、 SCR技术介绍 -催化剂选择 2020/11/26 Influence of SO3 in Flue Gas 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 280 290 300 310 320 330 340 M i n i m u m O p e r a t i o n T e m p e r a t u r e C S O 3 C o n c e n t r a t i o n p p m v .

9、M i n i m u m O p e r a ti o n T e m p e r a tu r e 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 300 1 30 0m m 150 充分陶制化 整体活性材料 催化剂主要成 分 TiO2, WO3, V2O5 = 7.6 孔径 = 6 .64

10、 = 0.96mm 蜂窝 孔径 节距 壁厚 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 催化剂模块运进帐篷 以步行速度行进 防止湿气污染 (即用集装箱 ;帐篷 + 发热器 ) 防止存放在粗糙地面上 催化剂总是水平存放 四、 SCR技术介绍

11、 -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 MONORAIL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

12、、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、

13、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

14、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 F i g . 2 L e a k NH 3 a n d p r e s s u r e l o s s a t a i r p r e - h e a te r 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 O p e ra t i o n mo n t h Pre ss

15、u re l o ss ra t i o (-) 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

16、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

17、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 16 25%(最易引燃浓度 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

18、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 系统紧急排放的气氨则排放至废水箱中，经水 的吸

19、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

20、催化剂 /空气预热器的堵塞 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

21、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！