陜西火力發電廠脫硫脫硝工藝


陜西火力發電廠脫硫脫硝工藝，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反應并生成無毒無污染的N2和H2O。選擇性是指在煙氣脫硝過程中煙氣脫硝催化劑有選擇性地將NOx還原為氮氣，而煙氣中的SO2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反應溫度為900℃，如果加入氨，部分氨會在高溫下分解。如果加入催化劑，反應溫度可以降低到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煙氣參數確定。


1)SCR脫硝反應


SCR脫硝系統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轉化為氮氣和水。在通常的設計中，使用液態無水氨或氨水(氨的水溶液)，無論以何種形式使用氨，首先使氨蒸發，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反應器上游的煙氣中。


在SCR反應器內，NO通過以下反應被還原：


4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O


6NO+4NH3→5N2+6H2O


當煙氣中有氧氣時，反應第一式優先進行，因此，氨消耗量與NO還原量有一對一的關系。


在鍋爐的煙氣中，NO2一般約占總的NOX濃度的5%，NO2參與的反應如下：


2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O


6NO2+8NH3→7N2+12H2O


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


在絕大多數鍋爐的煙氣中，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。有一小部分氨不反應而是作為氨逃逸離開了反應器。一般來說，對于新的催化劑，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，氨逃逸量就會增加，為了維持需要的NOX脫除率，就必須增加反應器中NH3/NOX摩爾比。當不能保證預先設定的脫硝效率和(或)氨逃逸量的性能標準時，就必須在反應器內添加或更換新的催化劑以恢復催化劑的活性和反應器性能。從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。


2)SCR系統組成及反應器布置


SCR反應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：反應器布置在空氣預熱器前溫度為350℃左右的位置，此時煙氣中所含有的全部飛灰和SO2均通過催化劑反應器，反應器的工作條件是在"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，適合于多數催化劑的反應溫度，因而它被廣泛采用。


(2)熱段/低灰布置：反應器布置在靜電除塵器和空氣預熱器之間，這時，溫度為300～400℃的煙氣先經過電除塵器以后再進入催化劑反應器，這樣可以防止煙氣中的飛灰對催化劑的污染和將反應器磨損或堵塞，但煙氣中的SO3始終存在。采用這一方案的最大問題是，靜電除塵器無法在300～400℃的溫度下正常運行，因此很少采用。河北煙氣脫硝設備總包環保公司4.由于反應溫度窗的緣故，反應時間以及噴氨點的設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塵、無SO2的"干凈"煙氣中，由于不存在飛灰對反應器的堵塞及腐蝕問題，也不存在催化劑的污染和中毒問題，因此可以采用高活性的催化劑，減少了反應器的體積并使反應器布置緊湊。當催化劑在"干凈"煙氣中工作時，其工作壽命可達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題是，當將反應器布置在濕式FGD脫硫裝置后，其排煙溫度僅為50～60℃，因此，為使煙氣在進入催化劑反應器之前達到所需要的反應溫度，需要在煙道內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行費用。河北循環流化床脫硫脫硝環保公司


對于一般燃油或燃煤鍋爐，其SCR反應器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預熱器之間，因為此區間的煙氣溫度剛好適合SCR脫硝還原反應，氨被噴射于省煤器與SCR反應器間煙道內的適當位置，使其與煙氣充分混合后在反應器內與氮氧化物反應，SCR系統商業運行業績的脫硝效率約為70%～90%。


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SCR系統主要設備。


1、反應器/催化劑系統主要設備：反應器、催化劑、吹灰器。


2、煙氣/氨的混合系統主要設備：稀釋風機、靜態混合器、氨噴射格柵(AIG)、空氣/氨混合器。


3、氨的儲備與供應系統卸料壓縮機、氨蒸發器(電/蒸汽)、氨罐、緩沖罐、稀釋槽。


4、煙道系統擋板(有旁路)、膨脹節、導流板、煙道。


5、SCR的控制系統DCS、PLC、儀表、盤柜等。


SCR的控制系統


1、控制系統方案控制系統納入機組DCS，獨立的控制系統。


2、主要受控系統吹灰系統，氨的卸載、儲存和供應系統，煙氣擋板調節系統，脫硝主體控制系統。


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、反應器布置空間


4、SCR煙氣阻力要求


SCR催化劑設計中要考慮其它因素


1、催化劑的壽命


2、SO2到SO3的轉化率


3、使用NH3的煙氣最低溫度


4、高溫下催化劑的燒結


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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