烟气脱硝技术介绍讲述课件.ppt

1、.1烟气脱硝技术烟气脱硝技术(SCR)介绍介绍.2目目 录录 一、烟气脱硝的背景与现状 1.1 氮氧化物的危害与来源 1.2 国内NOX的排放及污染现状 二、有关脱硝产业的环保法规、标准和政策 2.1 相关的环保法规 2.2 国内外烟气NOX排放标准 2.3 有关氮氧化物控制的措施、政策三、国内外氮氧化物控制技术研究和产业化情况 3.1 低NOx燃烧技术 3.2 烟气处理技术 3.3 SCR脱硝技术四、脱硝市场分析 4.1 国内脱硝市场现状 .3一、背景与现状一、背景与现状1.1 氮氧化物的危害与来源1.2 国内NOX排放及污染现状1.3 国内脱硝产业启动的背景.41.1.1自然源：闪电过程、

2、土壤中生物及非生物过程。1.1.2人为源：高温条件下的化石燃料燃烧，如电厂、冶炼厂和汽车尾气。燃烧源NOx的排放形式主要为NO（大约95）。1.1氮氧化物的来源与危害氮氧化物的来源与危害.5 1.1.2危害危害 对人体健康影响：对人体健康影响：NO2 吸入对心、肝、肾都有影响，对神经系统有麻醉作用。对环境的影响：对环境的影响：NOx在大气中，发生复杂的光化学反应，形成光化学烟雾污染；同时氮氧化物也破坏臭氧层；造成温室效应；氮氧化物在大气中最终被氧化成硝酸和硝酸盐颗粒，造成酸雨。酸性物质对酸雨的贡献为：硫酸6070，硝酸30。.61.2国内国内NOx的排放和污染现状的排放和污染现状 中国NOx排

3、放总量 中国NOx排放各行业份额.7中国中国NOx排放总量排放总量 年度 总计（万吨）资料来源 1990850王文兴等 19951000Kilmont 19981100田贺忠 20001200Aardenne 20031600田贺忠.8 1997年中国年中国NOx排放各行业份额（万吨）排放各行业份额（万吨）行业 排放量百分比 工业 461.52 39.56 电力 428.54 36.74 交通 130.86 11.22 建筑 7.23 0.62 商业 8.12 0.70 居民 27.83 2.93 其他 102.46 8.78 总计1166.56 100.00.91.3中国脱硝产业化的背景中国

4、脱硝产业化的背景 2000年国务院颁布大气污染防治法 2003国家环保总局颁布新的火电厂 大气污染物排放标准 2005年作出了关于落实科学发展加 强环境保护的决定.10二、脱硝产业的环保法规、标准和政策二、脱硝产业的环保法规、标准和政策 2.1相关的环保法规 2.2国内外烟气NOx排放标准 2.3有关NOx控制的措施、政策.112.1相关的环保法规相关的环保法规 大气污染防治法第30条第4款规定：企业应当对燃料燃烧过程产生的氮氧化物采取控制措施。关于落实科学发展关加强环境保护的决定中指出：以降低二氧化硫排放总量为重点，推进大气污染治理。要求制订燃煤电厂氮氧化物治理规划，开展试点示范。.12 2

5、.2中国燃煤电厂烟气中国燃煤电厂烟气NOX排放标准排放标准（mg/m3）时 段*第1 时段 第2 时段 第3 时段实施时间 2005年1月1日 2005年1月1日 2004年1月1日 燃煤锅炉 Vdaf10%1500 1300 1100燃煤锅炉Vdaf=10%20%1100 650650燃煤锅炉 Vdaf 20%1100650450燃油锅炉200燃气轮机组（燃油）150燃气轮机组（燃气）80*第1时段1996年建成，第2时段1997年建成，第3时段2004年建成，第2时段改扩建项目满5年后执行第3时段的排放标准。.13措施：措施：推广低氮燃烧技术改造，新建装置采用分级燃烧技 术和低NOX燃烧器

6、。逐步要求20万千瓦及以上机组 实施SCR。目前执行的排污收费。参照二氧化硫排污收费标准 0.63元/kg。收费从2005年7月1日开始。政策：政策：电厂脱硝项目的示范工程，给予一定的资助，老装 置SCR改造给予国债支持。配套实施氮氧化物排放总量控制与排放交易政策、电价政策。2.3有关有关NOX控制的措施、政策控制的措施、政策.14三、国内外三、国内外NOx控制技术和产业化状况控制技术和产业化状况3.1 低NOx燃烧技术 控制燃烧产生的NOx，采取的措施是：(1)降低过量空气系数和氧气浓度，使煤粉在缺氧条件下燃烧；(2)降低燃烧温度，防止产生局部高温区；(3)缩短烟气在高温区的停留时间等。3.

7、2 烟气脱硝技术 对完全燃烧后的烟道气用化学还原、物理吸附、化学吸收、生物降解的方法达到降低NOx的目的。.153.1低低NOx燃烧技术燃烧技术 （1）低过量空气燃烧（2）空气分级燃烧（3）燃料分级燃烧（4）烟气再循环（5）低NOx燃烧器 锅炉设计及制造单位在使用此类技术时具有各方面的优势,无能是新建锅炉还是老机的改造。.16低低NOx燃烧技术应用燃烧技术应用 低NOX燃烧技术脱氮效率为3060%。国内应用较早的是分级燃烧技术和低NOX燃烧器（LNB）。国内新建的300MW及以上火电机组已普遍采用分级燃烧技术，对现有的100300MW机组用LNB技术改造。采用LNB技术，只需换燃烧器，燃烧系统

8、和炉膛结构不需作大的更改，NOX的削减率约30%，费用省。采用空气分级和燃料分级相结合的低NOX的燃烧技术，需对燃料粉煤的制粉系统、炉膛的送风系统和燃烧器改进，NOX的削减率为3045%。其特点是投资低，效果明显、设计难、优化摸索和改造时间较长。.173.2烟气脱硝技术烟气脱硝技术 3.2.1选择性非催化还原选择性非催化还原 SNCR 3.2.2选择性催化还原烟气脱硝技术选择性催化还原烟气脱硝技术SCR、3.2.3 电子束法 3.2.4 湿法脱硝的液体吸收法 3.2.5 微生物净化法.18烟气脱硝应用烟气脱硝应用 SCR和SNCR脱硝技术已经非常成功地应用在工业装置，SNCR和SCR它们都是将

9、还原剂注入烟道气中，与NOX进行选择性反应,NOX被还原成氮气和水。还原剂通常采用氨(NH3)或尿素。化学反应式为：OHNONHNO22236444.19.203.2.1选择性非催化还原脱硝技术选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)SNCR不需催化剂,反应温度：7501000,加入过量的氨（NH3/NOX=1.5），最佳反应温度：900950，反应停留时间约：0.25S，NOX与NH3选择性反应在锅炉的炉膛中进行。SNCR该法具有工艺简单、价格低廉的特点，但是由于还原介质与烟气的混合控制困难，氨逃逸量大，实际应用脱硝效率较SCR低，约2540%。相同的脱NOX效率30%时，SNCR装置投资费用为

10、SCR的1/31/4。.21SNCR工艺喷氨示意图工艺喷氨示意图燃烧器NH3或尿素第二喷射点第一喷射点第三喷射点.22SNCR技术关键技术关键将还原剂（氨水或无水氨）喷入炉膛内正确的位置，且随着锅炉负荷变化调整喷射位置。要求SNCR技术在设计阶段对每台对象机组实施计算机模拟分析，从而设计出随温度场变化的运行控制系统。.233.2.2 SCR技术技术 在催化剂钒-钛(V2O5/TiO2)或钒-钛-钨(V2O5/TiO2/WO的帮助下，NOX的选择性反应可在较低的温（250450）下进行，加入氨（NH3/NOX=0.8）,最佳反应温度375400 催化剂的外观多制成蜂窝型或板式。该法工艺的可控性较

11、 好，实际应用脱硝效率可超过85%，但是脱硝的成本约是 SNCR工艺的3倍左右。催化剂上的活性中心迅速地吸附氨和气相一氧化氮，烟气的较高温度促进了氨的活性游离基的产生并为反应提供了活化能。.24脱硝效率与温度的关系脱硝效率与温度的关系370400是最佳温度区是最佳温度区.25各种脱硝技术比较各种脱硝技术比较技术方法 脱NOX效率 投资运行费用 改造可实施性 空气分级燃烧 2540%较低低 较难 燃料分级燃烧 2540%较低低 难 低 NOX燃烧器 2540%较低低 易 SNCR技术2040%低 中等 一般 SCR技术最高90%高中等 可靠.26SCR 过程描述过程描述省煤器旁路，在低负荷时调节

12、进入SCR反应器前的烟气温度在375400SCR反应器375400锅炉空气加热器一次风机电除尘器省煤器.27新增钢支架去电除尘器空预器省煤器省煤器旁路风门氨喷注系统SCR反应器氨从氨罐来风门SCR旁路烟道.28吹灰器风门旁路烟道空气换热器氨喷射点风门热空气去锅炉.29技术原理技术原理SCR的化学反应原理 （主反应）（副反应）3222/1SOOSOCatalyst064442323HNHONHNOCatalyst 改进催化剂的配方的方向是降低不期望发生的副反应进行，即二氧化硫（SO2）转化为（SO3），会使烟气增加催化剂中毒，生成的硫酸铵将导致空预器和SCR催化剂的堵塞。.30三种三种SCR工艺

13、的布置特点工艺的布置特点布置形式反应器位置特点高尘高尘布置SCR反应器设置在省煤器的下游和空气预热器和粉尘控制装置上游之间 烟气温度在催化剂反应的最佳范围，烟气粉尘高，烟气流速高，催化剂用量较大，催化剂采用宽节距79 mm，每层催化剂上部安装吹灰器，防堵塞，SCR反应器底部设灰斗。低尘低尘布置SCR反应器布置在高温型电除尘器ESP和空预器APH之间烟气中飞灰相对较少，催化剂的节距为47mm，催化剂用量减少，烟气温度偏低，需使用省煤器旁路，对热效率有影响。尾部尾部布置SCR反应器布置在湿法脱硫装置（FGD）的下游 烟气温度低、需用天然气燃烧加热，增加操作费用。.31应用最普遍的应用最普遍的SCR

14、流程流程去脱硫电除尘器空预器SCR反应器氨储罐蒸汽压缩空气喷氨静态混合器.32燃煤锅炉燃煤锅炉SCR烟气脱硝工艺流程烟气脱硝工艺流程 省煤器旁路省煤器气态混合器NH3喷射格栅NH3罐风机氨静态混合器SCR反应器SCR反应器旁路空气换热器电除尘器引风机电加热汽化器风门1风门2风门3.33高尘布置的高尘布置的SCR工艺工艺省煤器旁路SCR反应器空气换热器喷氨格栅烟气去电除尘器.34高温除尘器SCR反应器空气换热器省煤器旁路低尘布置的低尘布置的SCR工艺工艺注氨格栅烟气去电除尘.35二次风换热器收尘设备脱硫设备还原剂喷射格栅 NH3SCR反应器GGH 烟道燃烧器去烟囱尾部布置的尾部布置的SCR工艺工

15、艺.36.37 SCR工艺主要设计操作条件及影响工艺主要设计操作条件及影响 名 称 控制范围 影 响 SCR反应器温度325420 最大允许波动93 温度低，脱硝率降；温度高，SO3副反应增加（通常1%）空速27003600 h-1 空速低，预热器、催化剂积灰，空速高，脱硝率降低及催化剂磨损 NH3/NOX比值 0.8 比值小，脱硝率降低；比值大，预热器积灰 NOX脱除效率60%80%催化剂配置23层，另增加1层空层 氨逃逸量25 ppm 逃逸量大，预热器积灰催化剂压力降50100 mmH2O 不积灰运行 单层催化剂寿命20000h全部催化剂更换周期为810年.38SCR装置的主要组成装置的主

16、要组成 烟气系统：烟气系统：省煤器旁路、风门、SCR反应器旁路、反应器进出口风门储注氨系统：储注氨系统：氨罐、电加热蒸发器、风机、气气混合器、喷氨格栅、吹灰系统：吹灰系统：风管及阀门反应器系统：催化剂、本体及支承电控及仪表电控及仪表。.39SCR催化剂催化剂蜂窝型 SCR催化剂是由高通透性的陶瓷和活性金属材料构成，在多孔的催化剂材料内部有活性中心平板式 以不锈钢网格为基材，负载上含有活性成分的载体，再压制而成 波纹板制作玻璃纤维加固的TiO2基板，再把基板放到催化剂活性液中浸泡 各种催化剂活性成份均为V2O5和WO3，比表面积3001200m2/m3 催化剂的费用估算大约占SCR系统总费用的2

17、0%或更多.40蜂窝型催化剂实物图蜂窝型催化剂实物图国际上供应的SCR催化剂的保证使用寿命为1000030000小时，燃油和燃气装置的SCR催化剂寿命超过32000小时。SCR催化剂都含有附加组分和载体，使其具有稳定的耐热性和强度，并增加表面积。.41加一层催化剂更换第一层更换第二层更换第三层更换第四层年.42氨喷入格栅氨喷入格栅.43国内国内SCR项目投资估算项目投资估算 国内单位KW投资成本与脱硝率、运行费用表 脱硝率（%）新机组投资成本（元/KW）新机组运行费用（元/kgNOX）老机组投资成本（元/KW）老机组运行费用（元/kgNOX）30502.04.0 1001.42.8 50100

18、3.05.0 1202.03.5 651204.06.0 1502.84.2 801505.07.0 2003.55.0.44四、国内脱硝市场分析四、国内脱硝市场分析 全国火电装机容量预测：至2005年末，全国火电总装机447GW，规划20062010年间新增火电装机容230GW。“十五”和“十一五”仍将重点对新建电厂和大容量已建电厂建设脱硫装置，但对于在光化学污染的火电厂同步建设脱硝装置，建好示范工程，并加强NOX的排放收费制度的执行。2005年1月执行新的火电厂烟气排放标准：.45德国德国20042004年新版国家标准年新版国家标准.46五、菲达五、菲达SCR技术研究及与国技术研究及与国外公司的合作外公司的合作 菲达公司是国家颁发的118家企业技术中心之一；菲达公司的国家级博士后科研工作站课题是国外SCR商业催化剂对于中国煤种的适应性性能验证研究，与南开大学联合已进行了二年的SCR工艺及催化剂研究；建有全国最大的烟气脱硝（SCR）热态模拟试验装置，可自主进行或接受委托进行各种催化剂的性能验证；菲达环保与德国FISIA BABCOCK公司关于引进SCR技术的谈判正进行中。.47