2022年火力发电厂-脱硝运行规程 .docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 火力发电厂脱硝系统运行规程* 公司2022 年元月份修订名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录第一章 烟气脱硝工艺概述 1.1 脱硝工艺一般性原理 1.2 SCR工艺描述 其次章 脱硝系统2.1 脱硝系统设计技术依据 2.2 影响 SCR脱硝因素 2.3 煤质、灰份和点火油资料 2.4 装置的工艺流程 第三章 脱硝系统运行操作与调整3.1 系统概述 3.2 氨区主要设备介绍 3.3 SCR区设备 3.4 脱硝装置的启停及正常操作 3.5 脱硝装置试运行规定 第四章
2、 日常检查爱护 4.1 警报指示检查 4.2 脱硝装置掌握台检查 4.3 观看记录器 4.4 观看化学分析装置 4.5 巡检的检查项目 4.6 检修时的留意事项 4.7 定期检查和爱护 4.8 氨处置留意事项 第五章 常见故障分析5.1 警报及爱护性互锁动作 第六章 氨站紧急事故预案6.1 目的 6.2 氨站危急源分布及消防安全设施特点 6.3 操作留意事项 6.4 紧急事故预案 附录1 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 烟气脱硝工艺概述1.1 脱硝工艺一般性原理氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一;通常
3、所说的氮氧化物 NOx有多种不同形式: N2O、NO、NO 2、N2O3、N2O4 和 N2O5,其中 NO和NO 2是重要的大气污染物;我国氮氧化物的排放量中 70来自于煤炭的直接燃烧, 电力工业又是我国的燃煤大户, 因此火力发 电厂是 NOx 排放的主要来源之一;讨论说明,煤中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解,继而进一步氧化而生成 NOx;掌握 NOx排放的技术措施可分为一次措施和二次措施两类:一次措施是通过各种技术手 段降低燃烧过程中的 NOx生成量如采纳低氮燃烧器 ;二次措施是将已经生成的 NOx通 过技术手段从烟气中脱除如 SCR;烟气脱硝是目前发达国家普遍采纳的削减NOx排放的方法
4、,应用较多的有挑选性催化复原法 Selective catalytic reduction,以下简称SCR和挑选性非催化复原法Selective non-catalytic reduction SCR的创造权属于美国,日本领先于,以下简称 SNCR;其中, SCR的脱硝率较高;20 世纪 70 岁月实现其商业化应用;目前该技术在发达国家已经得到了比较广泛的应用;日本有 93%以上的烟气脱硝采纳 SCR,运行装置超过 300 套;我国火力发电厂普遍采纳 SCR技术进行脱硝;烟气中 NOx主要含量为 NO,有极少量的 NO 2;环保监测以 NO 2 的排放指标为标准;挑选性非催化复原法 SNCR,
5、是在无催化剂存在条件下向炉内喷入复原剂氨或尿素,将NOx复原为 N2和H2O;复原剂喷入锅炉折焰角上方水平烟道 900 1000,在NH3/NOx摩尔比 23情形下,脱硝效率 3050;在 950左右温度范畴内,反应式为:4NH3+4NOO24N2+6H2O 式 1 1当温度过高时,会发生如下的副反应,又会生成 NO:4NH3+5O24NO+6H 2O 式1 2当温度过低时, 又会减慢反应速度, 所以温度的掌握是至关重要的;该工艺不需催化剂,但脱硝效率低, 高温喷射对锅炉受热面安全有肯定影响;存在的问题是由于温度随锅炉负荷和运行周期而变化及锅炉中NOx浓度的不规章性,使该工艺应用时变得较复杂;
6、在同等脱硝率的情形下, 该工艺的 NH3耗量要高于 SCR工艺,从而使 NH3的逃逸量增加;对于 SCR工艺,挑选的复原剂有尿素、氨水和纯氨等多种复原剂CH4、H2、CO和NH3,可以将 NOx复原成 N2,特殊是 NH3可以按下式挑选性地和 NOx反应:4NH3+4NO+O 24N2+6H2O 式 1 32NO 2+4NH 3+O23N2+6H2O 式1 4通过使用适当的催化剂, 上述反应可以在 200450的范畴内有效进行; 在 NH3/NOx为 1摩尔比的条件下,可以得到 80%90%的脱硝率;在反应过程中,NH3有挑选性地和 NOx反应生成 N2和 H2O,而不是被 O2 所氧化;4N
7、H3+5O24NO+6H 2O 式 1 5挑选性反应意味着不应发生氨和二氧化硫的氧化反应过程;然而在催化剂的作用下 ,烟气中的一小部分 SO2会被氧化为 SO3,其氧化程度通常用 SO2/SO3转化率表示;在有水的条件下 ,SCR中未参加反应的氨会与烟气中的SO3反应生成硫酸氢铵NH4HSO 4 与硫酸铵2 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【NH42SO4】等一些不期望产生的副产品;其副反应过程为 : 2SO2+1/2O22SO3 式 1 62NH3+SO 3+H2ONH42SO4 式 1 7NH3+SO 3+H
8、2ONH4HSO 4 式 1 81.2 SCR工艺描述 SCR 烟气脱硝装置的工艺流程主要由氨区系统、氨喷射系统、催化剂、烟气系统、反 应器等组成;核心区域是反应器,内装催化剂;外运来的液氨储存在氨储存罐内,通过氨蒸发槽蒸发为氨气,并将氨气通过喷氨格栅AIG的喷嘴喷入烟气中与烟气混合,再经静态混合器充分混合后进入催化反应器;当到达反应温度且与氨气充分混合的烟气气流经 SCR反应器的催化层时, 氨气与 NOx发生催化氧化复原反应, 将 NOx复原为无害的 N2和 H2O;1.2.2 在SCR系统设计中,最重要的运行参数是烟气温度、烟气流速、氧气浓度、水蒸汽浓度、钝化影响和氨逃逸等; 烟气温度是挑
9、选催化剂的重要运行参数,催化反应只能在肯定的温度范畴内进行,同时存在催化的最正确温度,这是每种催化剂特有的性质,因此烟气温度直接影响反应的进程;而烟气流速直接影响 NH3与NOx的混合程度,需要设计合理的流速以保证 NH3与NOx充分混合使反应充分进行;同时反应需要氧气的参加,当氧浓度增加催化剂性能提高直到到达渐近值,但氧浓度不能过高;氨逃逸是影响 SCR系统运行的另一个重要参数, 实际生产中通常是多于理论量的氨被喷射进入系统,反应后在烟气下游余外的氨称为氨逃逸,NOx脱除效率随着氨逃逸量的增加而增加,在某一个氨逃逸量后到达一个渐进值; 另外水蒸气浓度的增加使催化剂性能下降,催化剂钝化失效也不
10、利于 SCR系统的正常运行,必需加以有效掌握;催化剂催化剂是 SCR技术的核心;SCR装置的运行成本在很大程度上取决于催化剂的寿命,其使用寿命又取决于催化剂活性的衰减速度;催化剂的失活分为物理失活和化学失活;典型的 SCR催化剂化学失活主要是碱金属如 Na、K、Ca等和重金属如 As、Pt、Pb等引起的催化剂中毒;碱金属吸附在催化剂的毛细孔外表,金属氧化物如 MgO、CaO等中和催化剂外表的SO3生成硫化物而造成催化剂中毒;砷中毒是废气中的三氧化二砷与催化剂结合引起的; 催化剂物理失活主要是指高温烧结、磨损和固体颗粒沉积堵塞而引起催化剂活性破坏; SCR催化剂类型及其使用温度范畴: 氧化铁基催
11、化剂沸石催化剂活性碳催化剂催化剂氧化钛基催化剂温度范畴270400380430300430100150 SCR催化剂的选取是依据锅炉设计与燃用煤种、SCR反应塔的布置、SCR入口的烟气温度、烟气流速与 NOx浓度分布以及设计脱硝效率、答应的氨逃逸量、答应的 SO2/SO3转化率与催化剂使用寿命保证值等因素确定的;氧化钛基催化剂的基体成分为活性TiO2, 同时添加增强活性的 V2O5金属氧化物 , 在需要进一步增加活性时通常仍要添加 WO 3;此外, 仍需添加一些其他组分以提高抗断裂和抗磨损性能; 依据烟气中 SO2的含量 , 氧化钛基催化剂中 V2O5组分的含量通常为 1%5%,在燃3 名师归
12、纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 用高硫煤时 , 为了掌握 SO2向SO3的转化率 , V2O5的含量通常不超过 2%;TiO2具有较高的活 性和抗 SO2的氧化性; V2O5是重要的活性成分 , 催化剂的 V2O5含量较高时其活性也高 , 因此 脱硝效率较高 , 但V2O5含量较高时 SO2向SO3的转化率也较高;添加 WO 3就有助于抑制 SO2的 转化 , 可将SO2的转化率掌握在 1%以下;燃煤电厂锅炉 SCR催化剂的主流结构形式有平板式和蜂窝式2种;平板式催化剂通常采用金属网架或钢板作为基体支撑材料 , 制作成
13、波纹板或平板结构 , 以二氧化钛 TiO 2 为基体 , 加入氧化钒 V 2O5 与氧化钨 WO 3 活性组分 , 匀称分布在整个催化剂外表 , 将几层波纹板或波纹板与平板相互交叉布置在一起;蜂窝式催化剂就是将氧化钛粉 TiO 2 与其他活性组分以及陶瓷原料以均相方式结合在整个催化剂结构中 匀称后形成模压原料 , 采纳模压工艺挤压成型为蜂窝状单元 化剂模块;平板式与蜂窝式催化剂通常是制作成独立的催化剂单元, 依据肯定配比混合、搓揉 , 最终组装成标准规格的催, 由假设干个催化剂单元组装成标准化模块结构 , 便于运输、安装与处理;平板式催化剂的板间距与蜂窝式催化剂的孔径主要依据飞灰特性确定;与蜂
14、窝式催化剂相比, 平板式催化剂不易发生积灰与腐蚀, 常用于高飞灰烟气段布置, 但平板式催化剂由多层材料构成 , 涂在其外层的活性材料在受到机械或热应力作用时简单脱落;此外, 其活性表层也简单受到磨损;SCR系统所显现的磨损和堵塞可以通过反应器的优化设计设置烟气整流器加以 缓解;为了扰动烟气中的粉尘, 保证催化剂外表的洁净, 通常在反应器上面安装声波吹 灰器;1.2.3.4 SCR反应塔中的催化剂在运行一段时间后其反应活性会降低, 导致氨逃逸量增大; SCR催化剂活性降低主要是由于重金属元素如氧化砷引起的催化剂中毒、飞灰与硫 酸铵盐在催化剂外表的沉积引起的催化剂堵塞、飞灰冲刷引起的催化剂磨蚀等
15、3方面的 缘由;为了使催化剂得到充分合理利用, 一般依据设计脱硝效率在SCR反应塔中布置 24层催化剂;工程设计中通常在反应塔底部或顶部预留12层备用层空间 , 即2+1或3+1方案;采纳 SCR反应塔预留备用层方案可延长催化剂更换周期 , 一般节约高达 25%的需要更 换的催化剂体积用量 , 但缺点是烟道阻力缺失有所增大;SCR反应塔一般初次安装 23层催化剂 , 当催化剂运行 23年后, 其反应活性将降低到新催化剂的 80%左右 , 氨逃逸也相应增大 剂;在运行 67年后开头更换初次安装的第 第2层催化剂;, 这时需要在备用层空间添加一层新的催化 1层;运行约 10年后才开头更换初次安装的
16、更换下来废弃催化剂一般可进行再生处理、回收再利用或作为垃圾堆存填埋;一般对催化剂进行再生处理后得到的催化剂的脱硝成效和使用寿命接近于新催化剂 , 再生处理费用约为新催化剂的 40%50%;不同的催化剂具有不同的适用温度范畴;当反应温度低于催化剂的适用温度范畴下限时,在催化剂上会发生副反应,NH3与 SO3 和 H2O反应生成 NH42SO4 或 NH4HSO 4,削减与NOx的反应,生成物附着在催化剂外表, 堵塞催化剂的通道和微孔, 降低催化剂的活性;另外,假如反应温度高于催化剂的适用温度,催化剂通道和微孔发生变形,导致有效通道和面积削减,从而使催化剂失活;温度越高催化剂失活越快;1.2.4
17、复原剂1.2.4.1 复原剂 NH 3 的用量一般依据期望到达的脱硝效率,通过设定NH3 和 NOx的摩尔比来掌握;催化剂的活性不同,到达相同转化率所需要的 4 NH3/NOx摩尔比不同;各种催名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 37 页精选学习资料 - - - - - - - - - 化剂都有肯定的 NH3/NOx摩尔比范畴,当摩尔比较小时,NH3 和 NOx的反应不完全, NOx的转化率低;当摩尔比超过肯定范畴时,NOx的转化率不再增加,造成复原剂NH3的浪费,泄漏量增大,造成二次污染;1.2.4.2 NH3与烟气的混合程度也特别重要,如混合不均,即使输入量大,NH3和
18、 NOx也不能充分反应, 不仅不能到达有效脱硝的目的,仍会增加 NOx的泄漏量; 当速度分布均匀,流淌方向调整得当时, NOx转化率、液氨泄漏量及催化剂的寿命才能得到保证;采用合理的喷嘴格栅,并为NH3和废气供应足够长的混合通道,是使NH3 和废气匀称混合的有效措施;1.2.4.3 SCR烟气脱硝系统以氨作为复原介质, 供氨系统包括氨的储存、蒸发、输送与喷氨系统;氨的供应有 3种方式 : 液氨 纯氨 NH3, 也称无水氨或浓缩氨 , 氨水 氨的水溶液 , 通常为 25%32%的氢氧化铵溶液 与尿素 40%50%的尿素颗粒溶液 ;目前 , 电厂锅炉 SCR装置普遍使用的是液氨;液氨属化学危急物质
19、 , 对液氨的运输与 卸载等处理有特别严格的规程与规定;采纳氨水虽可以躲开适用于液氨的严格规定氨 , 但经济性差 , 需要额外的设备和能量消耗 , 并需采纳特殊的 水可在常压下运输和储存喷嘴将氨水喷入烟气;喷氨系统采纳液氨作为复原剂时 , 在喷入烟气管道前需采纳热水或蒸汽对液氨进行蒸发;氨 被蒸发为氨气后 , 通常从送风机出口抽取一小部分冷空气 约占锅炉燃烧总风量的 0.5%1.0% 作为稀释风 , 对其进行稀释混合 , 形成浓度匀称的氨与空气的混合物 通常 将氨体积含量掌握在 5%以内 , 通过布置在烟道中的网格状氨喷嘴匀称喷入 SCR反应塔前 的烟气管道;大型燃煤电厂锅炉烟气管道尺寸特别巨
20、大, 如前所述 ,SCR喷氨系统设计是运行中的关键技术之一 , 是如何保证 SCR反应塔入口的烟气流速和 NOx浓度的分布与喷入氨的浓度 分布相一样 , 以得到较高的脱硝效率并防止氨逃逸的关键;为了提高 SCR装置的运行性能 , 同时防止飞灰腐蚀与堵塞问题 , 要求烟气匀称进入 SCR反应塔;实行的技术措施是采纳烟气导流挡板与均流装置尽可能使反应塔入口烟气 的温度、速度与 NOx浓度匀称分布; SCR反应塔的最正确外形与烟气导向挡板和均流装置 的最正确结构 , 通常是通过烟气冷态流淌模型试验并结合三维两相流淌数值模拟运算结 果来确定的;同时, 依据烟气速度分布与 NOx的分布 , 需要采纳掩盖
21、整个烟道截面的网格型多组喷嘴设计 , 把氨与空气的混合物匀称地喷射到烟气中, 并采纳多组阀门以尽量单独掌握各喷嘴的喷氨量;为使氨与烟气在 SCR反应塔前有较长的混合区段以保证充分混合 , 应尽可能使氨从远离反应塔入口处喷入; SCR脱硝效率是通过喷氨量来调整的 , 因此喷氨部位的选取同 NH3/NOx比摩尔比一样重要;加氨部位应在NOx浓度及烟气流速分布匀称的地方;加氨量是依据 SCR入口 NOx浓度和答应的 NOx排放浓度 , 通过反馈信号来修正喷氨量的;NH3/NOx摩尔比表示需要的喷氨量的多少; 脱硝效率一般随 NH3/NOx摩尔比的增大而增大 ,但当 NH3/NOx摩尔比大于时 , 氨
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