氮氧化物對人體的危害選擇性催化還原系統（巴威公司）.ppt

1、美國巴威北京巴威 選擇性催化還原系統 SCR SYSTEM,概述 B&W 發(fā)展 B&W SCR典型設計 SCR裝置對鍋爐設計的影響 SCR裝置的設計接口,CONTENTS,General,一. 概述,對環(huán)境的影響 的形成機理 的控制技術,General,NOX 對人類健康和環(huán)境的影響,低空臭氧的產生 光化學煙霧的形成 酸雨 各種潛在的致癌物質,NOX+Hydrocarbon +O2 +Sunlight + Others,General,環(huán)境中NOX 來源,火電廠污染物排放標準 (GB13223-2003),2004年以后的新項目（第三時段） 必須預留煙氣脫除氮氧化物裝置空間 鍋爐NOx最高容許

2、排放濃度（燃煤）： 煤質 NOx最高容許排放濃度（mg/NM3) Vdaf20% 450 10%Vdaf20% 650 Vdaf10% 1100,General,A. 熱力型 NOX 主要反應 N2+ONO+N N+O2NO+O N+OHNO+H 相關因素 高溫環(huán)境 燃料與空氣的充分混合 無煙煤燃燒中，熱力型NOx可到一半以上,General,NOX 形成機理,B. 燃料型 NOX 燃料中的有機氮化合物在燃燒過程中氧化生成的氮氧化物,相關因素 與燃料和空氣的混合程度密切相關 與燃燒區(qū)域的溫度關系不大 煙煤燃燒中，約80的NOx為燃料型,General,NOX 形成機理,C. 快速型 NOX 在

3、燃燒的早期生成 形成過程 氮和燃料中的碳氫化合物反應 N2CH化合物HCN化合物 HCN化合物氧化生成NO HCN化合物O2NO 對于燃煤鍋爐，快速型NOx所占份額一般低于5。,General,NOX 形成機理,燃燒中NOx生成的控制 煙氣中NOx的脫除,NOX 的控制 技術,General,控制原理 降低燃燒溫度 控制燃料和空氣的混合速度與時機 主要控制手段 燃燒器設計參數（風速、風溫、旋流強度等）優(yōu)化 煤粉濃縮技術 OFA分級送風技術 注意事項 鍋爐的燃燒效率 煤粉的著火和穩(wěn)燃,燃燒中NOX 生成的控制,General,A. 選擇性非催化還原法 (SNCR) 主要反應 氨 4NO + 4N

4、H3 + O2 4N2 + 6H2O 尿素 2NO + (NH2)2CO + 1/2O2 2N2 + 2H2O + CO2 反應溫度: 760 1090C 最佳反應溫度：8701050C 脫硝效率 對于城市固體垃圾爐轉化效率在3050%之間，大型電站鍋爐的轉化效率控制在2040%之間。,煙氣中NOx脫除 & SCR,General,General,NOx脫除技術,SNCR的優(yōu)點：投資費用低 SNCR的缺點： 脫硝效率較低 對電站鍋爐控制要求高，可靠性差 氨的逃逸率較大,General,NOx脫除技術,B. 選擇性催化還原法 (SCR) 主要反應 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H

5、2O 2NO2 + 4NH3 + O2 3N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2O 反應溫度 230450 一般應用溫度：320400 轉化效率在7090%之間。,NOx脫除技術SCR,General,NOx脫除技術,a) 高塵系統首選）低塵系統,General,B&W Development,1982 全面展開的研發(fā) 1986 第一臺裝置投運 1992 300等級的SCR裝置投運 1995 我國第一臺裝置投運 1995 600MW等級的SCR裝置投運 2003 900MW等級的SCR裝置投運 北美市場占有率第一,二. B&W SCR的發(fā)展,臺灣電力臺中 5-8 Un

6、it 4 x 550 MW,B&W Development,NOX (ppm),400 300 200 100,Year Plant MW OEM,86 A 42 B&W,94 B 230 CE,94 C 335 CE,96 D 151 B&W,99 E 40 B&W,00 F 80 Riley,01 G 750 B&W,01 H 335 CE,75,15,100,18,90,9,147,14,150,11,400,40,90,10,90,9,80%,82%,90%,90%,93%,89%,90%,天然氣,90%*,NOX (ppm),B&W Development,B&W Developme

7、nt,B&W Development,B&W Development,B&W Development,B&W Development,Typical B&W SCR System,的系統構成 反應器/催化劑 煙氣/氨的混合 氨的儲備與供應系統 煙道系統 的控制系統,三. B&W SCR典型設計,Typical B&W SCR System,的系統構成,脫硝的主要反應,4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 3N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2O,Typical B&W SCR System,反應器/催化劑,催化劑型式

8、,波紋板式,蜂窩式,板式,Typical B&W SCR System,反應器/催化劑,催化劑主要的供應商,Typical B&W SCR System,反應器/催化劑,板式 Argillon Babcock Hitachi (BHK) 波紋板式 Haldor Topsoe Hitachi Zosen (Hitz),蜂窩式 Cormetech Argillon Ceram,Typical B&W SCR System,板式和蜂窩式催化劑的比較,反應器/催化劑,催化劑選型主要因素,煙氣中飛灰的含量 煙氣中飛灰顆粒尺寸 反應器布置空間 煙氣阻力要求,Typical B&W SCR System,反

9、應器/催化劑,催化劑反應器尺寸設計的主要依據,要求的脫硝效率 容許的NH3 逃逸率 煙氣流量以及進口NOx濃度 煙氣側壓力降,Typical B&W SCR System,反應器/催化劑,SCR 催化劑設計中要考慮其它因素,催化劑的壽命 SO2 到 SO3 的轉化率 使用NH3 的煙氣最低溫度 高溫下催化劑的燒結 As的毒化 堿土金屬（） 堿金屬（Na，K）的毒化 鹵素（）的毒化 飛灰磨損,Typical B&W SCR System,反應器/催化劑,SCR 催化劑安裝,Typical B&W SCR System,反應器/催化劑,Typical B&W SCR System,SCR 催化劑安

10、裝,反應器/催化劑,Typical B&W SCR System,SCR 催化劑安裝,反應器/催化劑,Typical B&W SCR System,SCR 催化劑安裝,反應器/催化劑,Typical B&W SCR System,SCR 催化劑的吹灰器,反應器/催化劑,Typical B&W SCR System,SCR 催化劑的吹灰器,反應器/催化劑,Typical B&W SCR System,催化劑壽命管理,反應器/催化劑,1.2,1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,0.0,0,3,6,9,12,15,添加催化劑,更換催化劑,催化劑相對活性,投運時間 (年),采用物理?；蛿抵的M（

11、）結合 確保NOX/NH3 分布均勻 確保煙氣速度均勻 減小煙氣溫度偏差 獲得最小的煙氣壓降 預測各種省煤器出口工況下的性能,Typical B&W SCR System,煙氣/氨的混合,煙氣流動模擬設計,煙氣速度的數值模擬,102030405060708090100110,Speed, ft/s,Side View,Enlargement,Plan View,Typical B&W SCR System,煙氣/氨的混合,Typical B&W SCR System,煙氣/氨的混合,氨的噴射柵格和靜態(tài)混合器,NH3 噴射柵格,靜態(tài)混合器,Photo courtesy of Siemens Fl

12、ow Model Tests brochure, 1998.,Typical B&W SCR System,煙氣/氨的混合,氨的噴射柵格,Typical B&W SCR System,煙氣/氨的混合,氨的流量分配閥門站,Typical B&W SCR System,煙氣/氨的混合,Typical B&W SCR System,獨特的氨的噴射柵格技術,數值模擬 物理?；囼?大量的工程應用實踐 /NOx良好的混合 /沿煙道截面均勻的分布 氨噴射孔不積灰,煙氣/氨的混合,Typical B&W SCR System,靜態(tài)混合器的應用,獲得高的脫硝效率 良好的低負荷脫硝性能 需要一定的布置和混合空間

13、 額外的煙氣阻力,煙氣/氨的混合,Typical B&W SCR System,靜態(tài)混合器,煙氣/氨的混合,靜態(tài)混合器,Photo courtesy of Koch-Glitsch, Inc.,Typical B&W SCR System,煙氣/氨的混合,Typical B&W SCR System,煙氣/氨的混合,靜態(tài)混合器 項目 B C D,Typical B&W SCR System,氨的儲備與供應系統,反應劑原料,無水氨的存儲罐,Typical B&W SCR System,氨的儲備與供應系統,氨的存儲系統,Typical B&W SCR System,氨的儲備與供應系統,氨的蒸發(fā)器,

14、Typical B&W SCR System,氨的儲備與供應系統,Typical B&W SCR System,煙道系統,要點 省煤器旁路 反應器旁路,Typical B&W SCR System,煙道系統,Typical B&W SCR System,SCR的控制系統,一. 控制系統方案 控制系統納入機組 獨立的控制系統 二. 主要受控系統 吹灰系統 氨的卸載、儲存和供應系統 煙氣擋板調節(jié)系統 脫硝主體控制系統,Impact of SCR on Boiler Design,對煙氣量的影響 對傳熱的影響 對煙氣阻力的影響 對空氣預熱器的影響,四. SCR裝置對鍋爐性能設計的影響,Impact

15、of SCR on Boiler Design,煙氣中部分SO2轉化成SO3 由于SO3的增加，由此酸腐蝕和酸沉積堵灰程度增加 NH3+SO3+H2ONH4HSO4/(NH4)2SO4 NH4HSO4 沉積溫度150200，粘度較大，加劇對空氣預熱器換熱元件的堵塞和腐蝕 空氣預熱器熱端壓差增加，空氣預熱器漏風略有增加,對空氣預熱器的影響,Impact of SCR on Boiler Design,換熱元件選用合適的板型 采用多介質吹灰器 空氣預熱器由高中低溫段改為高低溫兩段，取消中溫段，避免空預器在NH4HSO4沉積溫度區(qū)域分段。 在空預器冷段采用鍍搪瓷元件 嚴格控制漏氨率 采用較低的SO2到SO3的轉化率,對空氣預熱器的影響,對空氣預熱器采取的措施,上游的控制,SCR vs. Boiler,SCR煙道系統的布置 SCR設計輸入參數,五. SCR裝置的設計接口,SCR煙道系統的布置,SCR vs. Boiler,SCR煙道系統的布置,SCR vs. Boiler,SCR設計輸入數據,S