水泥行业脱硝技术课件.ppt

1、目 录国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状050010001500200025003000200020022004200620082010单位：单位：万万吨吨二氧化硫烟尘氮氧化物以煤为主的化石能源消耗以煤为主的化石能源消耗大气污染物大量排放大气污染物大量排放 我国大气环境的煤烟型污染严重，并出现向混合型污染转变的趋势，烟尘、SO2 、 NOX、Hg排放总量已居世界第一，SO2 和 NOX 的排放量均超过环境自净能力； 环境状况形势十分严峻，经济发展、群众健康、社会稳定受到严重威胁。我国主要城市PM2.5细颗粒年均浓度与国外城市比较（单位：g/m3)（2009，刘炳江）全球氮氧化物

2、浓度分布（左图）（2004年，德国IUP Heidelberg）全国酸雨（2009年，中国环境状况公报）1936142314.15.23.75太原北京上海广州洛杉矶亚特兰大蒙特利尔多伦多我国主要城市PM2.5细颗粒年均浓度与国外城市比较（单位：g/m3)（2009，刘炳江）国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现污染现状状国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状中国中国NOXNOX排放量排放量 2009 2009年，年， 1692.71692.7万吨，万吨， 2010 2010年年, 2273.6, 2273.6万吨，万吨， 2011 2011年年, 2444.12, 2444.12

3、万吨万吨 到到20202020年，年， 将将30003000万吨，超过美万吨，超过美国成为国成为NOXNOX排放量居世界第一的国家。排放量居世界第一的国家。20122012年国家新的大气排放标准通过国务年国家新的大气排放标准通过国务院常务会议的批准。同是要求院常务会议的批准。同是要求20122012年的年的NOXNOX排放零增长。排放零增长。正在修订标准；正在修订标准； NOXNOX排放排放 300-500300-500国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状我国水泥工业近些年废气污染排放量表我国水泥工业近些年废气污染排放量表1 1年度 烟粉尘排放量 SO2排放量NOX排放量 CO2

4、排放量 排放量（万吨） 2006515105.8359.487.27 200744494. 8368. 487.98 200836886.3776.48 8.15200935888.71699.72010227.302011244.73 从表中可以看出，氮氧化物排方量、随水泥总产量的增加而加大，我国水泥行业氮氧化物的排放占全国总排放量的10，是氮氧化物的重要排放源；居火力发电和汽车尾气排放之后的第三位。国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状各国水泥大气排放标准比较表各国水泥大气排放标准比较表排放物美国日本德国欧盟(2000/76/EC)2000/76/EC)NO2400400360

5、360200/400 200/400 800/500(08800/500(08年年1 1月月1 1日新建厂）日新建厂）SO2200 200 400 200CO 10010010090 HF 551HCl 303010Pb铅 51.0（Tl+Cd+Pb+A计） Cu铜 50.5（以Be+Cr+Sn+Sb+Cu+MnNi+V ）Hg汞 0.20.05Ti铊 0.1 5-粉尘 50 30100 1525 30国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状欧州水泥工业的氮氧化物排放 在欧洲,工业占30% 的氮氧化物的排放 交通是主要产生者 水泥行业的贡献是 2 - 3 %国内外水泥工业国内外水泥工

6、业NOx污染现状污染现状德国水泥行业NOX排放标准的发展历程旧厂新厂在德国，2012年以前的NOX排放标准都是将烟气转化为10%氧含量的干态状态来衡量的。国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状美国水泥工业有害气态污染物排放限额 污染物 既有排放源（2008年6月前） 新增排放源（2008年6月后）汞 0.025 g/t熟料 0.009 g/t熟料 全碳氢化合物 24 mg/Nm311 mg/Nm3颗粒物 0.018 kg/t熟料 (5-10 mg/Nm3 )0.0045 kg/t熟料(1-3 mg/Nm3 )氯化氢 3 mg/Nm3 3 mg/Nm3 烟尘阻光度 20% NOx N

7、Ox 0.68 kg/t0.68 kg/t熟料（熟料（230 230 mg/Nm3 ） SO2 0.18 kg/t熟料 国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状国外技术现状及发展趋势（国外）（1）目前欧美各国水泥工业在（新型干法）上采用SNCR法削减NOx排放的大致共有100余台，其中德国就有50多台，占德国现有PC窑总数的80%以上。德国在应用SNRC方面具有较多实践经验和研究成果。国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状日本住友水泥厂采用协同控制日本住友水泥厂采用协同控制NOXNOX主要采取以下3种方法：一是空气二级燃烧，二是采用高效率的TMP燃烧器，三是尾部添加尿素。

8、日本规定水泥氮氧化物的国家排放标准为480ppm，而住友住友工厂的实际排放浓度在340ppm以下。国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状美国马里兰州佐盟桥镇 Lehigh 水泥厂 Lehigh 水泥厂（5000吨）采用干化污泥颗粒作为替代燃料，同时采用SNCR技术对烟气进行脱硝处理。处理后NOx由0.80 kg/t熟料下降至0.60kg/t熟料，实现了达标排放，但运行成本增加0.58美分/t熟料，约为3.65元人民币/t熟料。国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状国外SCR项目的建设原因(Mannersdorf) 水泥厂的脱硝主要是使用SNCR技术(选择性非催化还原)

9、但是对于NOx限制在小于350mg/m3的项目并不经济大量消耗还原物质NH3泄露 作为使用更多废物代码和替代燃料的论证 案例：拉法基集团建立了第一个SCR水泥厂 国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状意大利Monselice SCR高尘法案例参数） 德国Mergelstetten SCR案例2006年5月运行至今国内技术现状及发展趋势以一次控制技术为主，采用低氮燃烧器、分级燃烧和优化窑和分解炉的燃烧制度等方式。目前，少数企业开始SNCR法的尝试，如：a、都江堰拉法基水泥有限公司，在第一条生产线上是采用洪堡公司的分节燃烧的分解炉。另外已开施在其它二条生产线上采用SNCR技术进行治理，

10、 2011年底已投入使用；b、中材湘潭水泥企业脱硝工程已投运, 采用空气分级燃烧技术和选择性非催化还原技术改造，两项技术设计脱硝能力分别为30%和60%；c.陕西川威，广西西普南雁水泥有限公司，南方衢江水泥正在采用SNCR技术试验。黔贵电厂兴义5000吨/日水泥厂采用SCR技术，年底投运。国内外水泥工业国内外水泥工业NOx污染现状污染现状四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱四、主要的烟气脱硝硝技术技术燃料燃料NONOX X的产生及控制措施的产生及控制措施 燃料中的氮在燃烧过程中与含氧物质反应形成NOX, 燃料中的氮并非全部转化

11、成NOX,依据燃料和燃烧方式的不同而存在一个转化率,一般为15-30%.因此因此, ,控制燃料控制燃料NONOX X的产生的措施有的产生的措施有: : 减少过量空气系数 控制燃料与空气的前期混合. 提高入炉的局部燃烧浓度. 利用中间生成物反应降低NOX四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术NONOX XNOXNOXNOXNOX四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术目前目前NOx减排的主要技术减排的主要技术降低NOX主要措施烟气脱硝SCR低氮燃烧技术炉膛喷射脱硝SNCR四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术 低氮燃烧技术低氮燃烧技术是

12、控制是控制NOX最经济的手段最经济的手段 1）技术原理）技术原理 主要是通过加装低氮燃烧器或改造低氮燃烧器及燃烧系统，根据运行需要，调整配风方式，控制优化燃烧过程，抑制减少NOx产生。 2）技术优势）技术优势 工艺成熟、系统简单，改造难度小，投资和运行费用低。 四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术 3）低氮燃烧发展历经三代）低氮燃烧发展历经三代 第一代技术不对燃烧系统作大的改动。 第二代技术以空气分级燃烧器为特征。 第三代技术则是在炉膛内同时实施空气、燃料分级的燃烧方式。 4）应用状况）应用状况 2000年，约5000万kW火电机组采用低NOx燃烧技术，占当年火电总装容量的21.05%

13、，2010年底这一比例高达70%。10年内增长了三倍，预计到十二五末，将会达到95%以上。 四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术四、主要的烟气脱硝技术主要的烟气脱硝技术主要的烟气脱硝技术Ammonia Injection GridCatalyst LayerDuctGuide VaneCERAM;CERAM;粘合剂纤维蜂窝式催化剂挤压成型整体成型装成模块干燥，烧结，切割V2O5捏合制浆TiO2,WO3,等烟气流动特性烟气流动特性 一般来讲,在反应器第一层催化剂的上部条件是： 速度的最大标准偏差：平均值的15%； 氨/氮摩尔比的最大标准偏差：平均值的10%。 温度的

14、最大偏差：平均值正负10。 通过导流板、整流格栅等烟气调整手段来实现. 导流板、整流格栅等烟气调整设备的设计和位置必须通过CFD计算模拟和模型试验来确定。流场模拟实验模型流场模拟实验模型催化剂设计方面需要考虑的问题催化剂设计方面需要考虑的问题 SCR设计方面最值得考虑的一个关键因素可能就是中国煤种的高灰份(通常15-25%)，远远大于日本、欧洲和美国 (通常小於5%)，并且就一个具体的电厂来说，煤质还非常不稳定，经常变化。煤中的碱性化合物（特别是Ca、Na、K的氧化物），重金属、砷、硅、硫和磷都会造成SCR催化剂的大面积失活和堵塞； 而高灰份、大量的、大尺寸的烟尘颗粒也可能造成SCR催化剂的严

15、重磨损和堵塞，堵塞可以造成停炉。 氨站工艺流程示意图去脱硝系统氨缓冲罐氨蒸发器液氨贮槽氨压缩机接槽车液氨来自槽车1 SNCR1 SNCR脱硝技术原理 在炉膛8001250这一温度范围内、在无催化剂作用下，NH3或尿素等氨基还原剂可在有氧的气情况下、选择性地还原烟气中的NOx，据此发展了SNCR法。 主要反应为： 尿素为还原剂: 2NO+CO(NH2)2+ O22N2+CO2+2H2O 氨或氨水为还原剂: 4NH3 + 4NO +O2 4N2 + 6H2OSNCR性能依赖于所谓的“温度窗”，涉及以下参数： 还原剂和NOx反应的停留时间； 反应温度； 基线NOx浓度； .CO的浓度 还原剂的分布均

16、匀性； 氨逃逸。 为了达到高的为了达到高的NOxNOx还原效率并将氨逃逸降到最低程度，应该还原效率并将氨逃逸降到最低程度，应该满足下述条件：满足下述条件： 还原反应剂渗透能力强，液滴尺寸合理，分布均匀，与烟气中的NOx 混合良好； 在反应区内可维持适当的温度范围； 在反应区内可获得足够的停留时间； 控制系统具有良好响应特性，对负荷变化敏感。具有良好响应特性的对负荷变化敏感能跟随的自控系统。 2 SNCR2 SNCR脱硝技术应用脱硝技术应用 SNCRSNCR技术的应用已有二十几年技术的应用已有二十几年( (例如例如Fuel Tech). Fuel Tech). SNCRSNCR烟气脱硝技术的脱硝

17、效率一般为烟气脱硝技术的脱硝效率一般为15%45%15%45%，受锅炉，受锅炉结构尺寸影响很大，可用作低结构尺寸影响很大，可用作低NOxNOx燃烧技术的联合处理燃烧技术的联合处理技术。技术。 美国的美国的SNCRSNCR技术在燃煤电厂的工业应用是在技术在燃煤电厂的工业应用是在8080年代开始年代开始的，目前世界上燃煤电厂的，目前世界上燃煤电厂SNCRSNCR工艺的总装机容量在工艺的总装机容量在10GW10GW以上。以上。 下图为一个典型的下图为一个典型的SNCRSNCR模块化的工艺系统布置图，它由模块化的工艺系统布置图，它由还原储槽、多层还原剂喷入装置和与之相匹配的控制仪还原储槽、多层还原剂喷

18、入装置和与之相匹配的控制仪表等组成。表等组成。 3 SNCR3 SNCR脱硝技术的特点脱硝技术的特点 SNCRSNCR工艺不像工艺不像SCRSCR，不会使烟气中，不会使烟气中SOSO3 3浓度增加。浓度增加。NHNH3 3逃逸与逃逸与SOSO3 3会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上，产生尾部的受热面上，产生NHNH4 4HSOHSO3 3易造成空气预热器易造成空气预热器堵塞、腐蚀的危险降低许多。因此，堵塞、腐蚀的危险降低许多。因此，SNCRSNCR工艺的工艺的逃逸氨一般控制在逃逸氨一般控制在515 pmm515 pmm以下，而以下，而SCRSCR工艺则必

19、工艺则必须控制在须控制在15 ppm15 ppm。 4 SNCR4 SNCR技术的特点技术的特点 SNCRSNCR与与SCRSCR相比，系统简单，炉膛就是反应器；相比，系统简单，炉膛就是反应器； 投资少；投资少； 但脱硝效率低，一般大型锅炉上为但脱硝效率低，一般大型锅炉上为15-45%;15-45%;使用的广泛性使用的广泛性不及不及SCRSCR，由于，所佔空間小、不会产生，由于，所佔空間小、不会产生SOSO3 3，并且造成空，并且造成空气预热器的堵塞或腐蚀的可能性小，可用于对氮氧化物排气预热器的堵塞或腐蚀的可能性小，可用于对氮氧化物排放要求不高的锅炉。放要求不高的锅炉。 SNCRSNCR是一项

20、实践已经证明很久又可信的技术。是一项实践已经证明很久又可信的技术。 SNCRSNCR从从19741974年开始在美国商业应用，已在电厂锅炉，工业年开始在美国商业应用，已在电厂锅炉，工业锅炉，城市垃圾焚烧炉及其他燃烧装置上得到广泛运用。锅炉，城市垃圾焚烧炉及其他燃烧装置上得到广泛运用。5 SNCR 5 SNCR 的应用业绩的应用业绩 美国最长的商业运行案例尿素美国最长的商业运行案例尿素SNCRSNCR建于建于19881988，南加州，南加州的炼油厂的炼油厂185MW185MW燃煤锅炉，脱硝率燃煤锅炉，脱硝率65%65%； 19931993，新英格兰电力公司，新英格兰电力公司Salem Harbo

21、rSalem Harbor厂机组厂机组#1#1和和#2(84MW), #3(156MW)#2(84MW), #3(156MW)的脱硝率达到的脱硝率达到50-75%50-75%； 在亚洲，在亚洲，19921992安装在台湾高雄安装在台湾高雄50MW50MW燃煤锅炉上的燃煤锅炉上的SNCRSNCR系系统，将烟气的氮氧化物从统，将烟气的氮氧化物从300ppm300ppm降到了降到了120ppm120ppm； 在瑞典在瑞典Linkoping P1 Linkoping P1 热电厂，热电厂，275MW275MW燃煤锅炉上的燃煤锅炉上的SNCRSNCR系统达到了系统达到了65%65%的脱硝效率的脱硝效率;

22、 ; 在中国在中国江苏徐州阚山发电厂江苏徐州阚山发电厂2600MW及利港发电厂及利港发电厂2600MW机组上采用美国燃烧技术公司技术机组上采用美国燃烧技术公司技术,实施了实施了 SNCR工艺工艺;华能伊敏电厂华能伊敏电厂2600MW机组机组SNCR. 1 混合法的一般概念 混合法的工艺除了SNCR/SCR之外还有许多种。 联合使用的混合法还有SNCR或SCR联合和各类燃烧改良法的使用；各类燃烧改良法包括有低氮燃烧器(LNB)、空气分级燃尽风(Over Fire Air)、再燃技术(Reburn) 、 阶段性燃烧技术(Staged Combustion)及烟气再循环(Flue Gas Recir

23、culation) 等等。 混合法工艺还包括三联用法，例如: (低氮燃烧器+SNCR+SCR)或(空气分级燃尽风+SNCR+再燃技术的混合法)。 2 SNCR+SCR2 SNCR+SCR混合法 SNCR+SCR混合烟气脱硝技术是应用在燃煤电站锅炉上的相对成熟烟气脱硝技术。 混合SNCR+SCR是一种联体工艺，非SCR与SNCR工艺共用。它是在SCR工艺的基础上，结合了SCR技术高效、SNCR技术投资省的的特点而发展起来的一种新颖的、技术成熟的SCR改进工艺之一。 SNCR/SCR混合技术是SNCR工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用逃逸氨进行催化反应结合起来，进一步脱除NOx，没有设置复杂

24、的AIG系统。 资料介绍SNCR/SCR混合工艺的运行特性参数可以达到5080%的脱硝效率，氨的逃逸小于510 ppm。 3 SNCR/SCR3 SNCR/SCR混合法工艺说明 SNCR/SCR混合法工艺 见下图。 开发SNCR/SCR混合法目的在于利用SNCR和SCR工艺各自的优点，将它们的负面影响降到最小程度。 SNCR/SCR混合法以经过成功验证的脱硝工艺为基础，在大型电站锅炉上已经有相当的业绩.4 4 “SCR+SNCRSCR+SNCR”技术特点技术特点较较SCRSCR反应塔小，空间适应性强反应塔小，空间适应性强脱硝效率高脱硝效率高 和和SCRSCR工艺一样工艺一样, ,从经济考虑小于

25、从经济考虑小于80%80%催化剂用量少催化剂用量少 已经进行了已经进行了SNCRSNCR的一线脱除的一线脱除 脱硝系统阻力小脱硝系统阻力小 SOSO2 2/SO/SO3 3转化所引起的腐蚀和亚硫酸氢氨阻塞问题小转化所引起的腐蚀和亚硫酸氢氨阻塞问题小 无无SCRSCR旁路设计旁路设计还原剂喷射系统简单还原剂喷射系统简单 可拓宽可拓宽SNCRSNCR工艺反应工艺反应“温度窗温度窗”，提高，提高SCR/SNCRSCR/SNCR工艺脱硝效率工艺脱硝效率 5 5 国外运行业绩举例国外运行业绩举例 在南加州的燃机电厂，这样的SNCR+SCR混合技术脱硝率达到7291%； 在新泽西的一台320 MW x 2燃煤机组，SNCR+SCR混合技术脱硝率、在催化剂过度设计的情况下、达到98%。 在宾州的一台140 MW燃煤机组，SNCR+SCR混合技术脱硝率、在少量催化剂设计的情况下、达到55%脱硝率。 谢谢观赏THANKS