陜西火力發(fā)電廠(chǎng)脫硫脫硝工藝


陜西火力發(fā)電廠(chǎng)脫硫脫硝工藝，選擇性催化還原法(SelectiveCatalyticReduction，SCR)是指在催化劑的作用下，利用還原劑(如NH3)"有選擇性"地與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成無(wú)毒無(wú)污染的N2和H2O。選擇性是指在煙氣脫硝過(guò)程中煙氣脫硝催化劑有選擇性地將NOx還原為氮?dú)猓鵁煔庵械腟O2極少地被氧化成SO3。這就叫選擇性在不添加催化劑的條件下，氨與氮氧化物的化學(xué)反應(yīng)溫度為900℃，如果加入氨，部分氨會(huì)在高溫下分解。如果加入催化劑，反應(yīng)溫度可以降低到320-400℃。催化劑一般選用TiO2為基體的V2O5和WoO3混合物具體配方根據(jù)煙氣參數(shù)確定。


1)SCR脫硝反應(yīng)


SCR脫硝系統(tǒng)是向催化劑上游的煙氣中噴入氨氣或其它合適的還原劑、利用催化劑將煙氣中的NOX轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?。在通常的設(shè)計(jì)中，使用液態(tài)無(wú)水氨或氨水(氨的水溶液)，無(wú)論以何種形式使用氨，首先使氨蒸發(fā)，然后氨和稀釋空氣或煙氣混合，最后利用噴氨格柵將其噴入SCR反應(yīng)器上游的煙氣中。


在SCR反應(yīng)器內(nèi)，NO通過(guò)以下反應(yīng)被還原：


4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O


6NO+4NH3→5N2+6H2O


當(dāng)煙氣中有氧氣時(shí)，反應(yīng)第一式優(yōu)先進(jìn)行，因此，氨消耗量與NO還原量有一對(duì)一的關(guān)系。


在鍋爐的煙氣中，NO2一般約占總的NOX濃度的5%，NO2參與的反應(yīng)如下：


2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O


6NO2+8NH3→7N2+12H2O


上面兩個(gè)反應(yīng)表明還原NO2比還原NO需要更多的氨。電站鍋爐和大型工業(yè)鍋爐應(yīng)用中通常有幾種不同的SCR布置方式，其中根據(jù)其布置位置的不同，主要包括高塵、低塵以及尾部布置方式。在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)型式上，也包括整體式的SCR和煙道中的SCR。


在絕大多數(shù)鍋爐的煙氣中，NO2僅占NOX總量的一小部分，因此NO2的影響并不顯著。


SCR系統(tǒng)NOX脫除效率通常很高，噴入到煙氣中的氨幾乎完全和NOX反應(yīng)。有一小部分氨不反應(yīng)而是作為氨逃逸離開(kāi)了反應(yīng)器。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于新的催化劑，氨逃逸量很低。但是，隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞，氨逃逸量就會(huì)增加，為了維持需要的NOX脫除率，就必須增加反應(yīng)器中NH3/NOX摩爾比。當(dāng)不能保證預(yù)先設(shè)定的脫硝效率和(或)氨逃逸量的性能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就必須在反應(yīng)器內(nèi)添加或更換新的催化劑以恢復(fù)催化劑的活性和反應(yīng)器性能。從新催化劑開(kāi)始使用到被更換這段時(shí)間稱(chēng)為催化劑壽命。


2)SCR系統(tǒng)組成及反應(yīng)器布置


SCR反應(yīng)器在鍋爐煙道中一般有三種不同的安裝位置，即熱段/高灰布置、熱段/低灰和冷段布置。


(1)熱段/高灰布置：反應(yīng)器布置在空氣預(yù)熱器前溫度為350℃左右的位置，此時(shí)煙氣中所含有的全部飛灰和SO2均通過(guò)催化劑反應(yīng)器，反應(yīng)器的工作條件是在"不干凈"的高塵煙氣中。由于這種布置方案的煙氣溫度在300～400℃的范圍內(nèi)，適合于多數(shù)催化劑的反應(yīng)溫度，因而它被廣泛采用。


(2)熱段/低灰布置：反應(yīng)器布置在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，這時(shí)，溫度為300～400℃的煙氣先經(jīng)過(guò)電除塵器以后再進(jìn)入催化劑反應(yīng)器，這樣可以防止煙氣中的飛灰對(duì)催化劑的污染和將反應(yīng)器磨損或堵塞，但煙氣中的SO3始終存在。采用這一方案的最大問(wèn)題是，靜電除塵器無(wú)法在300～400℃的溫度下正常運(yùn)行，因此很少采用。河北煙氣脫硝設(shè)備總包環(huán)保公司4.由于反應(yīng)溫度窗的緣故，反應(yīng)時(shí)間以及噴氨點(diǎn)的設(shè)置以及切換受鍋爐爐膛和/或受熱面布置的限制。


(3)冷段布置：反應(yīng)器布置在煙氣脫硫裝置(FGD)之后，這樣催化劑將完全工作在無(wú)塵、無(wú)SO2的"干凈"煙氣中，由于不存在飛灰對(duì)反應(yīng)器的堵塞及腐蝕問(wèn)題，也不存在催化劑的污染和中毒問(wèn)題，因此可以采用高活性的催化劑，減少了反應(yīng)器的體積并使反應(yīng)器布置緊湊。當(dāng)催化劑在"干凈"煙氣中工作時(shí)，其工作壽命可達(dá)3～5年(在"不干凈"的煙氣中的工作壽命為2～3年)。這一布置方式的主要問(wèn)題是，當(dāng)將反應(yīng)器布置在濕式FGD脫硫裝置后，其排煙溫度僅為50～60℃，因此，為使煙氣在進(jìn)入催化劑反應(yīng)器之前達(dá)到所需要的反應(yīng)溫度，需要在煙道內(nèi)加裝燃油或燃燒天然氣的燃燒器，或蒸汽加熱的換熱器以加熱煙氣，從而增加了能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用。河北循環(huán)流化床脫硫脫硝環(huán)保公司


對(duì)于一般燃油或燃煤鍋爐，其SCR反應(yīng)器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間，因?yàn)榇藚^(qū)間的煙氣溫度剛好適合SCR脫硝還原反應(yīng)，氨被噴射于省煤器與SCR反應(yīng)器間煙道內(nèi)的適當(dāng)位置，使其與煙氣充分混合后在反應(yīng)器內(nèi)與氮氧化物反應(yīng)，SCR系統(tǒng)商業(yè)運(yùn)行業(yè)績(jī)的脫硝效率約為70%～90%。


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SCR系統(tǒng)主要設(shè)備。


1、反應(yīng)器/催化劑系統(tǒng)主要設(shè)備：反應(yīng)器、催化劑、吹灰器。


2、煙氣/氨的混合系統(tǒng)主要設(shè)備：稀釋風(fēng)機(jī)、靜態(tài)混合器、氨噴射格柵(AIG)、空氣/氨混合器。


3、氨的儲(chǔ)備與供應(yīng)系統(tǒng)卸料壓縮機(jī)、氨蒸發(fā)器(電/蒸汽)、氨罐、緩沖罐、稀釋槽。


4、煙道系統(tǒng)擋板(有旁路)、膨脹節(jié)、導(dǎo)流板、煙道。


5、SCR的控制系統(tǒng)DCS、PLC、儀表、盤(pán)柜等。


SCR的控制系統(tǒng)


1、控制系統(tǒng)方案控制系統(tǒng)納入機(jī)組DCS，獨(dú)立的控制系統(tǒng)。


2、主要受控系統(tǒng)吹灰系統(tǒng)，氨的卸載、儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)，煙氣擋板調(diào)節(jié)系統(tǒng)，脫硝主體控制系統(tǒng)。


催化劑選型主要因素


1、煙氣中飛灰的含量


2、煙氣中飛灰顆粒尺寸


3、反應(yīng)器布置空間


4、SCR煙氣阻力要求


SCR催化劑設(shè)計(jì)中要考慮其它因素


1、催化劑的壽命


2、SO2到SO3的轉(zhuǎn)化率


3、使用NH3的煙氣最低溫度


4、高溫下催化劑的燒結(jié)


5、As的毒化


6、堿土金屬(CaO)


7、堿金屬(Na，K)的毒化


8、鹵素(Cl)的毒化飛灰磨損


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