燃煤电厂脱硝技术-值长班ding.pdf

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1、燃煤电厂脱硝技术燃煤电厂脱硝技术李晓芸李晓芸华北电力大学能动学院华北电力大学能动学院二二00八年四月八年四月主要内容一、火电厂烟气脱硝技术概述一、火电厂烟气脱硝技术概述二、常用烟气脱硝工艺设备易出现的问题二、常用烟气脱硝工艺设备易出现的问题三、三、SCR催化剂催化剂一、火电厂烟气脱硝技术概述一、火电厂烟气脱硝技术概述1.烟气脱硝工艺分类烟气脱硝工艺分类按相态分按相态分湿法：气相氧化液相吸收法、液相氧化吸收法等湿法：气相氧化液相吸收法、液相氧化吸收法等干法：干法：SCR法、法、SNCR法等。法等。按反应机理分按反应机理分还原法还原法(Reduction)分解法（分解法（Decomposition

2、）吸收法吸收法(Absorption)等离子体活化法（等离子体活化法（Plasma activation）生化法生化法(Biochemical)等。等。2.还原法的烟气脱硝技术还原法的烟气脱硝技术还原法的脱硝原理还原法的脱硝原理主要化学反应过程：主要化学反应过程：4NO+4NH3+O24N2+6H2O 6NO+4NH3 5N2+6H2O 6NO2+8NH3 7N2+12H2O 2NO2+4NH3+O23N2+6H2O 还原法的的两种工艺：还原法的的两种工艺：SCR法（法（选择性催化还原法选择性催化还原法）加催化剂加催化剂 SNCR法（法（选择性非催化还原法）选择性非催化还原法）不加催化剂不加催

3、化剂SCR法和法和SNCR法的温度窗比较法的温度窗比较选择性催化还原法（SCR）工艺流程图选择性催化还原法（SCR）工艺流程图主要设备主要设备吸收剂喷射装置：吸收剂喷射装置：喷射泵喷射泵喷射格栅喷射格栅喷嘴喷嘴催化反应器：催化反应器：催化剂催化剂清灰装置清灰装置导流装置导流装置选择性非催化还原法（SNCR）工艺流程选择性非催化还原法（SNCR）工艺流程图图主要设备主要设备吸收剂贮存吸收剂贮存输送装置：输送装置：贮氨罐贮氨罐输送泵输送泵喷射装置喷射装置喷嘴喷嘴贮氨罐二、常用烟气脱硝工艺设备易出现的问题二、常用烟气脱硝工艺设备易出现的问题SCR工艺易出现的设备问题工艺易出现的设备问题催化剂活性降低

4、或失效；催化剂活性降低或失效；SNCR工艺易出现的设备问题工艺易出现的设备问题腐蚀。腐蚀。1.SCR催化剂概述催化剂概述三、三、SCR催化剂催化剂催化剂的结构类型催化剂的结构类型平流型催化剂结构2.催化剂活性催化剂活性催化剂的活性随温度、压力、烟气流量、催化剂配方、催化剂的活性随温度、压力、烟气流量、催化剂配方、催化剂受损害的情况而变化。随着使用时间的延续，催化催化剂受损害的情况而变化。随着使用时间的延续，催化剂的活性将会不断降低。剂的活性将会不断降低。脱硝率和氨逃逸量是催化剂设计的两个重要指标。在脱硝率和氨逃逸量是催化剂设计的两个重要指标。在欧共体国家，大部分欧共体国家，大部分SCR系统的催

5、化剂是按系统的催化剂是按NOx排放浓度排放浓度为为200mgN m3和逃逸氨小于等于和逃逸氨小于等于5ppm作设计的。为作设计的。为此，一般要求在此，一般要求在80催化剂寿命期间内逃逸氨量保持在催化剂寿命期间内逃逸氨量保持在0.52ppm之间，在剩余的之间，在剩余的20寿命期间，随着催化剂活寿命期间，随着催化剂活性损失达到性损失达到2535，逃逸氨量将增大到，逃逸氨量将增大到5ppm。催化。催化剂的设计寿命剂的设计寿命即在上述条件下的运行时间即在上述条件下的运行时间为为1600020000小时。小时。导致导致SCR工艺催化剂失活的因素工艺催化剂失活的因素 砷中毒砷中毒 碱金属和碱土金属中毒碱金

6、属和碱土金属中毒 堵塞堵塞 冲蚀冲蚀热损伤热损伤3.催化剂的失活与防治催化剂的失活与防治（1）砷中毒与防治）砷中毒与防治中毒机理中毒机理煤炭中所含的砷在燃烧温度高于煤炭中所含的砷在燃烧温度高于14000C时会氧化生成时会氧化生成气态三氧化二砷，当烟气在省煤器中冷却下来时，气态三氧化二砷，当烟气在省煤器中冷却下来时，As2O3就会与飞灰反应生成稳定的化合物，在催化剂上凝结就会与飞灰反应生成稳定的化合物，在催化剂上凝结,覆盖覆盖活性成分或堵塞毛细孔。活性成分或堵塞毛细孔。As2O3气体还很容易和氧气以及催化剂中的活性成分气体还很容易和氧气以及催化剂中的活性成分五氧化二矾发生反应，在催化剂表面形成五

7、氧化二砷，导五氧化二矾发生反应，在催化剂表面形成五氧化二砷，导致催化剂活性的破坏。致催化剂活性的破坏。防治方法防治方法 减少飞灰再循环的比例 减少飞灰再循环的比例 吹灰时中断飞灰再循环 吹灰时中断飞灰再循环 调整燃煤的成分和改变燃烧方式 调整燃煤的成分和改变燃烧方式 提高过剩空气量和燃用低 提高过剩空气量和燃用低As煤煤 选用抗砷催化剂 选用抗砷催化剂（2）碱金属和碱土金属中毒与防治碱金属和碱土金属中毒与防治中毒机理中毒机理碱金属能与催化剂的活性成分直接发生反应碱金属能与催化剂的活性成分直接发生反应碱土金属的游离氧化物和催化剂表面吸附的碱土金属的游离氧化物和催化剂表面吸附的SO3反反应，主要生

8、成物是应，主要生成物是CaSO4垢，覆盖在催化剂表面阻止催垢，覆盖在催化剂表面阻止催化还原。化还原。防治方法防治方法碱金属和碱土金属中毒的防治有时会与防止砷中毒产碱金属和碱土金属中毒的防治有时会与防止砷中毒产生矛盾，需要通过实验室试验和工业试验建立涵盖各种因生矛盾，需要通过实验室试验和工业试验建立涵盖各种因素的设计参数体系。素的设计参数体系。（3）催化剂的堵塞与清除）催化剂的堵塞与清除堵塞原因堵塞原因烟气中的粉尘和其它化合物（硫酸铵烟气中的粉尘和其它化合物（硫酸铵/硫酸硫酸氢铵）沉在催化剂的表面。氢铵）沉在催化剂的表面。清除方法清除方法热力再生：硫酸铵的沉积现象可通过提高热力再生：硫酸铵的沉积

9、现象可通过提高温度来消除。温度来消除。加装导流和筛网：减少飞灰颗粒的沉积。加装导流和筛网：减少飞灰颗粒的沉积。吹扫：清除已沉积的灰颗粒（可利用气力、吹扫：清除已沉积的灰颗粒（可利用气力、水力、振动等方法）。水力、振动等方法）。催化剂的堵塞催化剂的堵塞加装筛网加装筛网（4）催化剂冲蚀与防护催化剂冲蚀与防护产生机理产生机理燃煤电厂烟气中的粉尘冲刷和酸性气体腐蚀的共同燃煤电厂烟气中的粉尘冲刷和酸性气体腐蚀的共同作用将使催化剂受到损伤，这种现象统称为冲蚀。作用将使催化剂受到损伤，这种现象统称为冲蚀。防治方法防治方法使用烟气导流器使烟气流动速度矢量垂直于催化剂是使用烟气导流器使烟气流动速度矢量垂直于催化

10、剂是减少磨损的措施之一。在反应器的设计中，要求高粉尘烟减少磨损的措施之一。在反应器的设计中，要求高粉尘烟气的流动方向与催化剂表面法线成气的流动方向与催化剂表面法线成10度或更小。为减少腐度或更小。为减少腐蚀，可将脱硝设备放置在脱硫设备之后。蚀，可将脱硝设备放置在脱硫设备之后。（5）催化剂热损伤催化剂热损伤损伤机理损伤机理温度的高低波动太大，催化剂各部分热应力分布不温度的高低波动太大，催化剂各部分热应力分布不均匀，造成机械应变导致部分脱落。或是由于温度太高，均匀，造成机械应变导致部分脱落。或是由于温度太高，导致催化剂中的某些成分出现粒晶形态的改变，从而导致导致催化剂中的某些成分出现粒晶形态的改变，从而导致催化性能的改变。催化性能的改变。防治方法防治方法严格控制运行温度，或开发具有高热稳定性的催化剂。严格控制运行温度，或开发具有高热稳定性的催化剂。