《脱硝技术介绍》PPT课件.ppt

北京洛卡环保技术有限公司2011-10-16,火力发电厂锅炉烟气脱硝技术及其工程应用,一、公司简介二、NOx排放政策的情况三、脱硝技术的基本原理及分类四、SCR技术及其工程五、SNCR技术及其工程六、SCR/SNCR技术及其工程七、脱硝还原剂的选择八、如何选择脱硝技术路线,主要内容,一、公司简介二、NOx排放政策的情况三、脱硝技术的基本原理及分类四、SCR技术及其工程五、SNCR技术及其工程六、SCR/SNCR技术及其工程七、脱硝还原剂的选择八、如何选择脱硝技术路线,主要内容,1、公司简介,洛卡是专门从事烟气脱硝技术研发和工程应用的高新技术企业，通过与工程公司合作，为发电企业服务；洛卡以发展自主知识产权为己任，努力研发并推广尿素热解法SCR、SNCR、混合法等脱硝技术及关键设备，实现“中国制造”向“中国创造”的转变；洛卡成立以来，打破了国外公司在上述技术领域的垄断和长期高价格的局面，降低了脱硝工程的成本，为我国电力环保产业作出微薄的贡献。,1、公司简介,公司的核心技术介绍：成功开发应用于SCR脱硝装置的尿素热解技术及关键设备，已实现长期连续运行考验，打破之前国外公司独家垄断中国市场的局面；开发独创的SNCR/SCR混合脱硝技术及关键设备，与国外同类技术相比，各项性能技术指标领先，造价具有很好的优势，已在实际脱硝工程（2x300MW）中应用；研发了SNCR脱硝技术及关键设备，在锅炉CFD/CKM模拟计算和喷枪设计制造领域达到先进水平，已应用于华能集团2x300MW脱硝工程项目；已经申请并被受理脱硝核心技术专利6项。,与工程公司的合作：工程公司采用洛卡作为脱硝项目的技术支持方，全面负责脱硝合作技术的宣传与推广，负责脱硝项目的投标以及获得项目之后的工程建设管理和执行，保证项目工程顺利实施。洛卡为工程公司提供SNCR、SCR尿素热解、SNCR/SCR混合法等烟气脱硝技术项目技术方案支持、项目设计服务、设备供货、现场安装指导及调试服务等，并承诺对所承担部分的脱硝性能进行保证。,1、公司简介,与工程公司的合作：针对电厂脱硝项目，双方达成密切合作协议，洛卡负责开发适用的工艺技术并提供核心设备，工程公司负责市场开拓和工程建设。洛卡向工程公司提供上述范围的脱硝工艺使用权，工程公司承诺在指定范围内排他性使用洛卡的技术服务及设备供货，洛卡承诺提供优惠的合作价格、一流的技术支持和良好的服务质量。合作初期洛卡承诺提供完整的配套设备成套，提供工程公司所需的技术指导，直至工程公司能够自行配套辅助设备后，洛卡可逐步减少供货范围（喷射装置除外）。,1、公司简介,一、公司简介二、NOx排放政策的情况三、脱硝技术的基本原理及分类四、SCR技术及其工程五、SNCR技术及其工程六、SCR/SNCR技术及其工程七、脱硝还原剂的选择八、如何选择脱硝技术路线,主要内容,2、NOx排放政策的情况,火电厂大气污染物排放标准 重点地区、2003年12月31日以后的非重点地区100mg/Nm3，2003年12月31日以前的非重点地区200mg/Nm3；新建机组2012年1月1日开始，改造机组2014年7月1日开始实施；排放政策给发电企业带来的困难。脱硝补贴政策 预计，根据排放浓度200、150、100mg/Nm3，分别补贴1.0、1.2、1.4分/kW.h,一、公司简介二、NOx排放政策的情况三、脱硝技术的基本原理及分类四、SCR技术及其工程五、SNCR技术及其工程六、SCR/SNCR技术及其工程七、脱硝还原剂的选择八、如何选择脱硝技术路线,主要内容,NOx生成机理,NOx 控制原则,燃料型 NOx煤和油的燃烧中非常重要热力型 NOx高温反应快速型 NOx氮、氧、碳氢化合物离子的快速反应,较低温度下的反应,控制生成 采用先进的燃烧技术，减 少NOx的生成 生成后的转化 选择性催化脱硝或选择性 非催化脱硝,3、烟气脱硝的基本原理及技术,3、烟气脱硝的基本原理及技术,SCR,3、烟气脱硝的基本原理及技术,SCR烟气脱硝技术 SCR(Selective Catalytic Reduction)在催化剂的作用下，利用还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。SNCR烟气脱硝技术 SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)在无催化剂的作用下，利用还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。SNCR/SCR烟气脱硝技术 以上两种方法的结合。,一、公司简介二、NOx排放政策的情况三、脱硝技术的基本原理及分类四、SCR技术及其工程五、SNCR技术及其工程六、SCR/SNCR技术及其工程七、脱硝还原剂的选择八、如何选择脱硝技术路线,主要内容,4、SCR技术及其工程,SCR的技术原理,反应原理：NOx+还原剂 氮气+水反应温度：300400还原剂：氨、尿素催化剂：采用催化剂，需要催化反应器反应器布置:在锅炉尾部烟道中,SCR装置流程,锅炉,省煤器,烟囱,脱硫系统,电除尘器,SCR,空预器,液氨储藏罐,氨-空气混合器,氨蒸发器,稀释空气风机,省煤器旁路,静态气体混合器,氨-烟气混合器,喷氨格栅,SCR旁路,4、SCR技术及其工程,4、SCR技术及其工程,4、SCR技术及其工程,混合均流技术,流场模拟,SCR关键技术,催化剂性能/选型,还原剂选择/制备,控制策略,4、SCR技术及其工程,按工作温度：高温型催化剂和低温型催化剂按用途：燃煤型和燃油、燃气型按载体材料：金属载体催化剂和陶瓷载体催 化剂、均质和非均质按催化剂金属：铂系列、钛系列、钒系列及混合 型系列,催化剂的分类,4、SCR技术及其工程,蜂窝型,平板式,波纹板型,4、SCR技术及其工程,SCR 脱硝技术的还原剂种类：液氨、氨水、尿素。,4、SCR技术及其工程,流场模拟技术 CFD模拟计算 使用计算机进行模型构建，设计整流装置进行流场模拟，对烟气分布进行优化并满足设计指标要求，保证AIG及混合系统的性能、催化剂的效率及使用寿命：模拟和优化烟道内，喷氨系统上游以及催化剂上游的烟气流场分布；对喷氨装置（AIG）和烟道进行确认和优化，使氨的分布符合设计要求；温度分布均匀，符合设计要求；系统压力损失最小化。,4、SCR技术及其工程,物理模型实验 按照图纸构建与实际系统比例为1:101:15的模型，利用相似定律在模型内进行与实际工况相匹配的模型实验，验证CFD 模拟计算中导流片设计位置能否在实际系统中满足设计要求：系统布置 整流装置如导流板的设计 消除积灰区 确定混合器、AIG的位置 测量系统压降,4、SCR技术及其工程,SCR技术的特点 工程投资较大；运行费用较高；脱硝效率高；对运行烟气温度要求较高；燃用高灰分、高钙份煤种时容易发生积灰堵塞，严重时会造成被迫停机；脱硝系统不运行时，引风机电耗增加值依然存在，而且同时也会消耗催化剂的寿命；燃用高硫煤时，会产生硫酸氢铵等粘着物，严重时会堵塞空预器；,4、SCR技术及其工程,SCR可能引起的运行问题,煤灰影响灰量大，煤种变化，质量变化，混烧煤，对氨逃逸(NH3 Slip)及SCR催化剂的适用及风险。催化剂对砷、硫及碱性物(如钙含物)等元素的中毒减效。催化剂选择选择具有较大空隙或层间尺寸的催化剂。催化剂结构可以适应不同压降、燃料和烟气成分要求,满足工程选择。SO2/SO3转化而导致空预器的堵塞/腐蚀流场问题流场对脱硝效率/氨逃逸率的影响流场对催化剂寿命的影响,4、SCR技术及其工程,4、SCR技术及其工程,相关的工程问题：设备布置 工程造价 工期安排,一、公司简介二、NOx排放政策的情况三、脱硝技术的基本原理及分类四、SCR技术及其工程五、SNCR技术及其工程六、SCR/SNCR技术及其工程七、脱硝还原剂的选择八、如何选择脱硝技术路线,主要内容,5、SNCR技术及其工程,反应原理：NOx+还原剂 氮气+水反应温度：8501200还原剂：氨、尿素催化剂：不用催化剂，锅炉炉膛作为反应器，不需要另外的反应器,SNCR的技术原理,还原剂喷射位置,流场模拟,SNCR关键技术,NH3/NOx=NSR,还原剂选择,控制策略,5、SNCR技术及其工程,SNCR 应用的工艺分析,计算流体动力学 Computational Fluid Dynamics(CFD)用于确定关键工艺参数的有效边界条件 试验还原剂分步策略的有效性 确定锅炉内各点温度场、烟气成份的浓度 化学动力学模型 Chemical Kinetic Model(CKM)用于计算每个化学反应的时间和温度,5、SNCR技术及其工程,5、SNCR技术及其工程,锅炉,水泵,水,计量模块,静态混合器,尿素溶液,喷射器,均分模块,气化空气,压缩空气,冷却空气,水泵,计量设备,稀释水压力控制模块,尿素储存罐,循环泵,供应循环模块,5、SNCR技术及其工程,SNCR技术特点 占地面积小 不使用催化剂 投资省，运行费用较低 对煤种变化不敏感 建设周期短，施工简单（模块化结构）不需要更换引风机、空预器 使用安全的尿素还原剂 脱硝效率较低,5、SNCR技术及其工程,SNCR技术特点 占地面积小 不使用催化剂 投资省，运行费用较低 对煤种变化不敏感 建设周期短，施工简单 不需要更换引风机、空预器 使用安全的尿素还原剂 脱硝效率较低,5、SNCR技术及其工程,5、SNCR技术及其工程,相关的工程问题：设备布置 工程造价 工期安排,一、公司简介二、NOx排放政策的情况三、脱硝技术的基本原理及分类四、SCR技术及其工程五、SNCR技术及其工程六、SCR/SNCR技术及其工程七、脱硝还原剂的选择八、如何选择脱硝技术路线,主要内容,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,SNCR技术的特点 占地面积小 不使用催化剂 投资省，运行费用较低 对煤种变化不敏感 建设周期短，施工简单 不需要更换引风机、空预器 使用安全的尿素还原剂 脱硝效率较低,SCR技术的特点 占地面积大 存在废弃催化剂的处置问题 投资大，运行费用较高 对煤种变化较为敏感 建设周期长，施工复杂 需要更换引风机、空预器 也可使用安全的尿素还原剂 脱硝效率较高,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,全尺寸SCR的混合法的特点 造价高于SCR 脱硝效率超过SCR 氨逃逸可控性强,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,烟道式SCR的混合法的特点 造价高于SNCR，低于SCR 脱硝效率有一定的限制 氨逃逸控制性较差,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,尿素溶液,SNCR控制装置,SNCR喷射器,锅炉,催化剂,小尺寸SCR反应器,去空预器,小尺寸SCR的混合法的特点 造价高于烟道式混合法，低于SCR 脱硝效率有一定的限制 氨逃逸控制性较烟道式好,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,1、相对于SCR工程造价有所降低；2、脱硝效率高；3、催化剂用量少，回收量少；4、较SCR反应器小，具有更好的空间适用性；5、脱硝系统阻力小，引风机出力小；6、SO2/SO3转化所引起的腐蚀和ABS阻塞问题小；7、减少SCR催化剂对煤的敏感度；8、可以安全地使用尿素作为还原剂，无需热解系统；9、分步实施，分期到位。,SNCR/SCR混合工艺技术特点,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,氨逃逸量控制困难氨逃逸量的限制导致总脱硝效率的限制还原剂消耗量过大逃逸氨在离开省煤器之前的混合比较困难，会导致采用烟道式反应器时，影响脱硝效率和SCR的氨逃逸率投资和运行费用相对于SCR的不确定性。,传统混合工艺存在的问题及其改进,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,尿素溶液,SNCR控制装置,SNCR喷射器,锅炉,催化剂,小尺寸SCR反应器,去空预器,尿素补充喷射控制装置,尿素补充喷射器,均流器,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,改进型混合法的特点：（1）SNCR的氨逃逸率可以要求较小，这样可以使SNCR的NSR下降到几乎正常的SNCR范围，从而降低整个混合工艺的还原剂消耗量。（2）SCR的脱硝效率可以随意设计而不受氨逃逸量的限制，真正实现超过SCR的设计极限值，可以使用在诸如W型火焰的锅炉上。（3）通过对尿素补充喷射器组尿素流量的控制，可以很容易的对NOx终端排放值进行自动控制。,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,某600MW机组混合工艺方案,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,脱硝前烟气NOx基准浓度 260mg/Nm3脱硝后烟气NOx基准浓度 91mg/Nm3综合脱硝效率 65%SNCR部分脱硝效率 30%SCR部分脱硝效率 50%氨逃逸浓度 5mg/Nm3对锅炉效率的影响 小于0.5%SCR系统压降 500/700Pa尿素最大消耗量 456kg/h,某600MW机组混合工艺方案性能参数,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,某600MW机组混合工艺方案工程造价,5、SNCR/SCR混合脱硝技术,某600MW机组混合工艺方案运行费用比对分析,以上未计采用混合法时，引风机节省的电耗。,一、公司简介二、NOx排放政策的情况三、脱硝技术的基本原理及分类四、SCR技术及其工程五、SNCR技术及其工程六、SCR/SNCR技术及其工程七、脱硝还原剂的选择八、如何选择脱硝技术路线,主要内容,7、脱硝还原剂的选择,液氨的特性,.理化特性：液氨，为GB12268-90规定之危险品，危险物编号23003 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),水溶液呈强碱性。氨逸散后之特性：无水氨通常储存的方式为加压液化，液态氨变气态氨时会膨胀850倍，并形成氨云，另外液氨泄入空气时，会形成液体氨滴，放出氨气，其比重比空气重，虽然它的分子量比空气小，但它会和空气中的水形成水滴的氨气，而形成云状物，所以当氨气泄漏时，氨气并不自然的往空中扩散，而会在地面滞留，带给附近民众及现场工作人员伤害。2.燃烧爆炸性及腐蚀性：蒸气与空气混合物爆炸极限16-25%(最易引燃浓度17%)，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。泄漏时，会对在现场工作的工人及住在附近社区的居民造成相当程度的危害。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。3.对人体的危害性：若与氨直接接触，会刺激皮肤，灼伤眼睛，使眼睛暂时或永久失明，并导致头痛，恶心，呕吐等。严重时，会导致据悉系统积水（肺或喉部水肿），可能导致死亡。长期暴露在氨气中，会伤肺，导致产生咳嗽或呼吸急促的支气管炎。,氨水的特性,1.理化特性：有水氨（Ammonia Water)，氨溶液（15%含氨50%），为GB12268-90规定之危险品，危险物编号为22025。分子式：NH3OH，分子量35，相对溶解度0.91，无色透明液体，有强烈的刺激性气味。用于脱硝的还原剂通常采用20%29%浓度的氨水，较液氨相对安全2.燃烧爆炸性及腐蚀性：其水溶液呈强碱性，强腐蚀性，当空气中氨气在15 28%爆炸界限范围内，会有爆炸的危险性，所以氨水与液氨皆具有燃烧、爆炸及腐蚀的危害性。禁忌物：酸类、铝、铜3.对人体的危害性：氨水对生理组织具有强烈腐蚀作用，进入人体之途径有四种：（1）吸入方式；（2）皮肤接触：（3）眼睛接触：（4）吞食。其暴露途径与液氨非常相似，而对人体的危害可能造成严重刺激或灼伤、角膜伤害、反胃、呕吐、腹泻等现象，也可能造成皮肤病、呼吸系统疾病加剧等。,7、脱硝还原剂的选择,7、脱硝还原剂的选择,尿素的特性,理化特性：尿素分子式是NH2CONH2，分子量：60.06，含氮(N)通常大于46%，显白色或浅黄色的结晶体。它易溶于水，水溶液呈中性反应，吸湿性较强，因在尿素生产中加入石蜡等疏水物质，其吸湿性大大下降。危险性：与无水氨及有水氨相比，尿素是无毒、无害的化学品，无爆炸可能性，完全没有危险性。尿素在运输、储存中无需安全及危险性的考量，更不须任何的紧急程序来确保安全。使用尿素取代液氨运用于脱硝装置中可获得较佳的安全环境，因为尿素是在喷进混合燃烧室之后转化成氨，实现氧化还原反应的，因此，可以避免氨在电厂储存及管路、阀门泄露而造成的人体伤害。,有关氨溶液储存、运输注意事项 根据中华人民共和国国家标准建筑设计防火规范（GBJ16-87），液氨属于乙类液体。储存时:a.防火间距要求：宜布置在地势较低的地带，间距按本表计算：,b.乙类液体的地上、半地下储罐或储罐组，应设置非燃烧、耐腐蚀的材料防火堤。c.乙类液体储罐区，应设消防车道或可供消防车通行的且宽度不小于6m的平坦空地。,7、脱硝还原剂的选择,d.储存罐区须安装相应的气体浓度报警仪，防雷防静电装置，相应的消防设施等，储罐安全附件，急救设施设备和泄漏应急处理设备。根据危险化学品安全管理条例第五十条，危险化学品单位应当制定本单位事故应急救援预案，配备应急救援人员和必要应急救援器材、设备，并定期组织演练。,运输时:A、铁路运输时，限使用耐压液化气企业自备罐车装运，装运前需报有部门批准。B、夏季应早晚运输，防止日光曝晒。C、公路运输时要按规定路线行驶，禁止在居民区和人口稠密区停留。,7、脱硝还原剂的选择,重大危险源(液氨罐区)距居民区的卫生防护距离,7、脱硝还原剂的选择,尿素热解工艺的反应如下：,脱硝还原剂的选择 液氨蒸发 氨水蒸发 尿素分解,7、脱硝还原剂的选择,尿素溶液/空气雾化/尿素微滴,氨/空气混合气体/去AIG,热空气,热解室,尿素热解技术关键技术 尿素热分解环境流场技术 流场计算及设计 化学反应动力学计算及设计 尿素喷射器技术 两相流喷射技术 液滴的控制技术 热解工艺的热源配置 天然气/柴油（高碑店）预热风（一次风/二次风）电加热器+预热风（玉环）锅炉内管式加热器（已完成设计，等待项目实施）锅炉内直喷分解技术（正在进行工业化试验）,7、脱硝还原剂的选择,尿素溶液,氨/空气混合气体/去AIG,热空气,压缩空气,冲洗水,尿素溶液循环管道,尿素,斗提机,固体尿素斗,尿素溶液罐,输送循环装置,输送泵,去另一台机组,计量分配装置,热解室,溶解罐,一次风,电加热器,？,300/810KPa,380V,高温风机,7、脱硝还原剂的选择,尿素热解工艺的特点,采用尿素热解工艺的SCR脱硝装置提供了与液氨SCR同等的脱硝性能。后部采用与液氨SCR同样的AIG和催化剂设计，项目需要增加热解室。负荷变化的响应时间跟随能力快，为530秒。停止加氨后,无多余氨驻留泄出的困扰。无高压设备、无腐蚀。十分安全。,7、脱硝还原剂的选择,7、脱硝还原剂的选择,各种制氨工艺的技术与安全性比较,1、SCR、SNCR、SCR/SNCR等烟气脱硝技术，都是目前世界上应用较广，成熟可靠的脱硝技术；2、根据不同的环保要求和机组实际情况，对各种可能采用的技术进行综合技术经济比选，适当考虑环保要求的发展，选择安全、可靠、安全、经济的脱硝技术方案；3、要根据当地实际情况，慎重的选择还原剂，在确保安全的前提下，进行环保项目的实施；,8、如何选择脱硝技术路线,Q&A,如果您需要任何技术层面的帮助，请联系：杨雪北京洛卡环保技术有限公司电话：邮箱：,