燃煤电厂SCR脱硝技术及应用

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燃煤电厂SCR脱硝技术及应用 脱硝技术及应用 燃煤电厂李又红 匡国强

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摘 要 围绕燃煤电站烟气排放污染，着 重阐述目前发达国家普遍采用的减少NOx 排放的最有效果的方法是选择性催化还原 法(简称SCR),详细介绍SCR烟气脱硝 技术的原理、工艺流程、运行控制等方面， 以及对安装SCR的建议。 关键词 燃煤电厂； 烟气脱硝； 选择性催化还原

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Selective Catalytic Reduction Denitrification Technology and its Application in Caol-Fired Power Plant Li You-hong Kuang Guo-qiang (Changsha Power Station Co.,Ltd of Hunan CHD, Changsha 410203 China) Abstract According the pollution of caol-fired power plants flue gas, selective catalytic NOX reduction is widely used in the developed countries ,which is an important method in the denitrification.The paper emphasized to introduce the technical principle、ctaft process、running controls and make suggestions in setup. Key words Coal fired power plant; Flue gas denitrification ;Selective Catalytic Reduction

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引

言

环境污染日趋严重，尤其对一次能源消费以燃煤为主 的中国来说更加明显，环境容量的不足已经在经济上使我 们付出了高昂的代价。据有关部门发布的资料显示，从环 境容量上计算，我国的NOX排放容量为1880亿吨，如不 赶紧采取措施，到2020年NOX排放量为3500万吨，而我 国NOx的排放中，燃煤电站锅炉排放NOx占了相当大的比 重，因此对燃煤电站锅炉烟气中NOx的排放进行控制已成 为非常紧迫的任务。目前发达国家普遍采用的减少NOx排 放的最有效果的方法是选择性催化还原法(简称SCR)。

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SCR脱硝技术现状 1、 SCR脱硝技术现状 选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术发明于 美国，首先应用在日本，但在欧洲得到光大。它 是目前世界上发达国家普遍采用的减少NOx排放 的方法，也是脱除NOx最有效的方法，这一技术 在欧洲、美国、日本等发达国家的燃煤电厂得到 广泛的应用，同时取得了很好的效果。目前世界 上采用该技术最大的改造电站锅炉容量为265MW, 最大的新建锅炉容量达1000MW,可以说该技术 发展到今天已经相当成熟了，目前在我国国内采 用技术引进、技术合作、合资方式来发展这项技 术。

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SCR脱硝工艺 SCR脱硝工艺

2.1 技术原理 该脱硝技术又称干法烟气脱硝，其工艺采用选 择性催化还原方法。在装有催化剂的反应器里与 还原剂(主要使用原料为氨)反应实现脱出氮氧 化合物，其原理是在催化剂(使用钛和铁氧化物 类催化剂)的作用下，向温度约300℃~420℃的 300 420 烟气中喷入氨，将NOx还原成无污染的N2和H2O。 主要反应方程： 4NO+4NH3+O2 →4N2+6H2O 2NO2+4 NH3+O2→3N2+6H2O 1NO2+1NO+2NH3→2N2+3H2O

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2.2工艺流程 SCR烟气脱硝主要有烟气系

统、SCR反应器 与催化剂、催化剂填装系统、氨供应和储存系统、 电气仪表与控制系统等组成。液氨由槽车运送到 液氨储罐，液氨储罐输出的液氨在蒸发器内蒸发 为氨气，并将氨气加热到常温后送到氨气缓冲罐 储存备用，氨气缓冲罐的氨气经调压阀减压后通 过喷氨格栅的喷嘴喷入烟气中与烟气充分混合， 再经静态混合器充分混合后进入催化反应器反应， 在一定发温度范围内，在催化剂的作用下，氨气 与NOx发生催化氧化还原反应，将NOx还原成N2 和H2O。

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SCR脱硝反应器在锅炉尾部烟道的位置，有三种方案： 脱硝反应器在锅炉尾部烟道的位置，有三种方案： 脱硝反应器在锅炉尾部烟道的位置 1、高粉尘布置方案：在空气预热器前 、高粉尘布置方案：在空气预热器前300~420℃位 ~ ℃ 如图2.2.1; 置，如图 ；

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2、低粉尘布置方案：在静电除尘器和空气预热器之 、低粉尘布置方案： 如图2.2.2; 间，如图 ；

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3、尾部布置方案：布置在FGD(湿法烟气脱硫装置)之 、尾部布置方案：布置在 (湿法烟气脱硫装置) 如图2.2.3。 后，如图 。 布置示意图及工艺流程如下： 布置示意图及工艺流程如下：

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根据目前常用催化剂活性特点，其反应 最佳温度为300℃~420℃,而锅炉尾部烟 道温度正处于其最佳反应温度内，低粉尘 布置方案和尾部布置方案均须加装GGH加 热装置等，故催化脱硝技术(SCR)一般 推荐采用图2.2.1高粉尘布置方案进行工艺 设计。 2.3 工艺特点 脱硝反应器高粉尘布置的工艺特点如下 表

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序号 1 2 3 4 5 6 7 工艺

项 目

特

点

在锅炉省煤器和空预器之间的烟道加入反应器 4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O

反应式(氨) 反应温度 还原剂NOx转化率

300℃~420℃ NH3、尿或氨水 在NOx/NH 3(摩尔比)﹦0.85~0.90时，NOx转化率可达到90% 运行适应度高 1)不影响燃烧，不会对受热面可能产生腐蚀，不影响液态排渣炉 的排渣.2)对空预器可能产生腐蚀(NH4HSO4)3)增加烟气阻力， 约1000pa ﹤1% ﹤5%(6%O2 ),对不环境无影响 有运行损耗 高 高 多，约占95%

部分负荷工况 对锅炉的影响

8 9 10 11 12 13

SO2 /SO3转化率 氨逃逸率 催化剂 投资 运行费用 应用情况

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SCR烟气脱硝的运行成本很大程度上 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。 催化剂失活分为物理失活和化学失活。 典型化学失活包括碱金属(如Na、K、Ca 等)和重金属(如As、Pt、Pb等)与催化 剂表面上活性部位反应引起催化剂中毒。 物理失活主要指高温烧结、磨损、固体颗 粒沉淀和碱金属吸附在催化剂的毛细孔表 面堵

塞而引起催化剂活性破坏。

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2.4.1初次运行 在这烟气清洁系统温态试运完、催化剂安装之 后尽早初次运行反应器，也就是说，试运前的时 间越短越好。如果SCR设备的前部分使用了防腐 材料或涂层材料则必须保证他们不对催化剂有损 伤。 2.4.2 启动 催化剂具有较高的抗热冲击性，在其露点以下 通过催化剂孔道吸收铵盐、硫酸、水和其它凝结 性物质。这些物体的蒸发可能会使催化剂的孔道 破坏，一般情况下推荐升温速度如下表2.4.2:

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表2.4.2催化剂上游的烟气温度 升到170℃ 大于170℃

SCR启动升温速度烟气温度的上升速率 最大5℃/min 最大50℃/min

2.4.3运行温度各种催化剂有不同的适用温度范围，一般来说，反应器高粉尘布置SCR催化 剂适用温度为320℃~400℃。当反应温度低于催化剂适用温度下限时， NH3+SO3+H2O→NH4HSO4或2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4减少与NOX 反应，同时生成物附着在催化剂表面，堵塞孔道，降低催化剂活性。当反应温度 高于催化剂适用温度上限时，催化剂孔道易发生变形，导致有效通道和面积减少， 从而使催化剂失去活性。 同时需要控制在上游第一层催化剂前，在100%横截面内，温度分布不均匀 度不超过算术平均值20%。