1、1煙氣脫硝技術2一、火力發電廠煙氣脫硝技術概述二、煙氣脫硝技術的工程應用分析 三、催化劑的生產和在脫硝系統中的應用四、CFD模擬技術在脫硝系統中的應用五、脫硝技術及應用內 容31、脫硝技術的分類 燃燒前脫氮 生物脫氮技術等 燃燒過程中的NOx脫除 低氮燃燒技術、循環流化床潔凈燃燒技術（CFBC）、 整體煤氣化聯合循環（IGCC）、潔凈煤發電技術 煙氣脫硝技術 氣相反應法、液體吸收法、吸附法、液膜法、微生物法 火力發電廠：選擇性催化還原技術（SCR）、 選擇性非催化還原技術（SNCR） 混合SCR-SNCR技術一、火力發電廠煙氣脫硝技術概述4 NOx脫除原理在燃燒過程中脫除 控制燃燒條件,從而控

2、制NOx的生成控制燃燒溫度，控制燃料和空氣的混合速度與時機。 采用該原理的主要技術包括低氮燃燒器、OFA分級送風等。在燃燒后脫除 4 NO + 4 NH3 + O2 - 4 N2 + 6 H2O6 NO2 + 8 NH3 + O2 - 7 N2 + 12 H2O采用以上原理產生并應用較多的有選擇性催化還原技術(SCR)、選擇性非催化還原技術(SNCR) 、SCR/SNCR混合法技術等。 條件1:溫度900-1100;條件2:使用催化劑,溫度320-400 .5項目NOx控制技術脫硝效率%NOx控制極限低NOx燃燒技術低NOx燃燒器2040各種低NOx燃燒技術組合，可將NOx排放濃度降低到約35

3、0mg/Nm3 空氣分級2040燃料再燃5070燃燒優化系統1030受制于硬件設備煙氣脫硝技術SCR9050mg/Nm3以下SNCR2040取決于入口NOx濃度SNCR/SCR4090脫硝技術比較62、國際主流脫硝技術簡介脫硝技術技術特點國內技術應用公司日本BHK反應器頂部的三角翼形式；管式混合器技術；反應器入口的整流板技術板式催化劑生產技術大唐科技等日本三菱反應器頂部為四方結構華電工程等意大利TKC反應器頂部為四方結構；重慶遠達、清華同方等德國FBE反應器頂部為四方結構；采用渦流混合器國電龍源等丹麥TOPSOE反應器頂部為四方結構；波紋板催化劑生產技術大唐科技等7波紋板式板 式主要成分：Ti

4、O2、V2O5、 WO3蜂窩式3、脫硝催化劑的種類與應用8 催化劑三大主要原料: TiO2(80%)、 MoO3(5%10%)、V2O5(0.5%1.2%) 承載材料： TiO2 (或Al2O3,Fe2O3,SiO2) 80活性成分： V2O5 1%5%wt MoO3、WO3 5%10%wt催化劑特性：具有將NOx、NH3轉換成N2、H2O的能力 SO2/SO3轉化率低 最佳反應溫度為315370催化劑組成成分9催化劑元件10催化劑結構數據催化劑體積130100base815645適于燃煤機組含塵煙氣干凈煙氣節 距10mm3437mm4456mm5474mm7983mm1000AP（m2/m3

5、）11催化劑模塊制造廠催化劑型式產品規格mm日 立板 式948x1881xHArgillon板 式954x1882xHCometech蜂窩式960 x1910 xH東方凱特瑞蜂窩式970 x1930 xH 便于安裝 縮短催化劑從反應器內搬出的時間12催化劑性能比較性能參數板 式蜂窩式波紋板式基 材不銹鋼金屬板整體擠壓玻璃纖維板氧化率中高中壓力損失低高中抗腐蝕性好一般一般抗堵塞性好中中134、脫硝用還原劑比較項目尿素氨水液氨反應劑費用中高低能耗成本中高中安全性有毒有害無害安全管理費用無中高存儲條件高壓常壓常壓，干態儲存方式液態液態微粒狀設備投資高中低占地小大大初投資低高高設備安全要求有法律規定需

6、要基本上不需要優點沒有溢出危險，設備占地面積小，對周圍環境要求低液體溢出后的擴散范圍小于液氨，濃度范圍容易控制還原劑和蒸發液氨成本低，體積小缺點還原劑能耗大，系統設備投資和還原劑成本較高還原劑成本、蒸發能量、儲存設備成本較高，較大的注入管道。溢出的氨水對人體影響同于液氨。較高的安全管理投資以防止液氨溢出污染，風險較大145、煙氣脫硝技術工程設計要點 催化劑的選型 要點：煙氣參數、煤/灰的性質、機組的參數、 經濟性分析 反應器、煙道的設計 關鍵因素：場地條件、催化劑體積、CFD模擬 結果等等 煙氣流場的CFD模擬 等比例實物模型試驗驗證15二、煙氣脫硝技術工程應用分析1、NOx的危害2、當前對N

7、Ox的排放要求3、NOx在電站鍋爐的生成過程4、不同煤質和爐型對煙氣中NOx的影響5、燃煤電站主流煙氣脫硝技術的對比6、脫硝系統對鍋爐運行的影響7、工程應用過程中應當注意的問題161、NOx的危害 氮氧化物的危害性表現在： 對人體健康的直接危害 參與形成區域細粒子污染和灰霾的重要原因，使大氣能見度降低 使酸雨污染由硫酸型向硫酸和硝酸復合型轉變NOx排放的增長加劇了區域酸雨的惡化趨勢，同時其跨國界的“長距離輸送”，增加了我國NOx排放的國際壓力17國家和地區 排放限值 國家和地區 排放限值新標準 200加拿大460北京100新西蘭410上海200泰國940重慶4501100中國香港670廣東65

8、0印尼850美國135朝鮮720日本200菲律賓1090歐盟200中國臺北720澳大利亞460主要國家和地區新建大型燃煤電廠氮氧化物排放濃度限值（mg/m3）2、當前對NOx排放的要求摘自：火電廠大氣污染物排放標準編制說明（征求意見稿）18摘自：火電廠大氣污染物排放標準（征求意見稿）火力發電鍋爐及燃氣輪機組氮氧化物（以二氧化氮計）排放濃度單位：mg/m3時段第 1 時段第 2 時段第 3 時段實施時間2010年1月1日2015年1月1日2010年1月1日2015年1月1日2010年1月1日燃煤鍋爐Vdaf20%650450燃油鍋爐及燃氣鍋爐天然氣200150200150150燃油或其他氣體燃料

9、400 6502）200 2003)400200200燃氣輪機組天然氣80805050燃油或其他氣體燃料150150120120注：1）該限值為全廠第1時段火力發電鍋爐平均值。 2）1996年12月31日前建成投產或通過建設項目環境影響報告書審批的燃油鍋爐。 3）燃油鍋爐執行該限值。第三時段位于除重點地區外的其他地區的火力發電鍋爐須預留煙氣脫除氮氧化物裝置空間19113個環境保護重點城市名單直轄市：北京、天津、上海、重慶；省會城市：石家莊、太原、呼和浩特、沈陽、長春、哈爾濱、南京、杭州、合肥、福州、南昌、濟南、鄭州、武漢、長沙、廣州、南寧、?？?、成都、貴陽、昆明、拉薩、西安、蘭州、西寧、銀川、

10、烏魯木齊；計劃單列城市：大連、青島、寧波、廈門、深圳；其他城市：秦皇島、唐山、保定、邯鄲、長治、臨汾、陽泉、大同、包頭、赤峰、鞍山、撫順、本溪、錦州、吉林、牡丹江、齊齊哈爾、大慶、蘇州、南通、連云港、無錫、常州、揚州、徐州、溫州、嘉興、紹興、臺州、湖州、馬鞍山、蕪湖、泉州、九江、煙臺、淄博、泰安、威海、棗莊、濟寧、濰坊、日照、洛陽、安陽、焦作、開封、平頂山、荊州、宜昌、岳陽、湘潭、張家界、株洲、常德、湛江、珠海、汕頭、佛山、中山、韶關、桂林、北海、三亞、柳州、綿陽、攀枝花、瀘州、宜賓、遵義、曲靖、咸陽、延安、寶雞、銅川、金昌、石嘴山、克拉瑪依。摘自：國家環境保護“十一五”規劃，2007年11月

11、2020092010年全國污染防治工作要點以火電行業為重點，開展工業氮氧化物污染防治，在京津冀、長三角和珠三角地區，新建火電廠必須同步建設脫硝裝置，2015年年底前，現役機組全部完成脫硝改造，研究扶持政策，提高氮氧化物污染防治技術水平213、 NOx在電站鍋爐的生成過程氮氧化物是化石燃料與空氣在高溫燃燒時產生的，NOx包括NO、N02、N2O、N203、N204、N205等。按燃燒過程中NOx的生成機理，NOx可分成： 熱力型NOx 燃料型NOx 快速型(瞬時反應型)NOxNO約占9095NO2、NxOy約占5-1022燃料燃燒時，空氣中的氮在高溫下發生氧化反應。隨著反應溫度的升高，其反應速率

12、按指數規律增加。當1400時,每增加100,反應速率增大6-7倍。 熱力型NOx23 燃料型NOx由燃料中含氮有機物在燃燒中氧化而成。在600800時就會生成燃料型NOx ，在生成燃料型NOx過程中，首先是含有氮有機化合物熱裂解產生N、CN、HCN等中間產物基團，然后再氧化成NOx ，它在煤粉燃燒NOx產物中占6080。24 快速型(瞬時反應型)NOx快速型NOx是1971年通過實驗發現的。在碳氫化合物燃料濃度大的反應區附近會快速生成NOx。由于燃料揮發物中碳氫化合物高溫分解生成的CH自由基可以和空氣中氮氣反應生成HCN和N，再進一步與氧氣作用以極快的速度生成NOx ，其形成時間只需要60ms

13、，所生成的量與爐膛壓力0.5次方成正比,與溫度的關系不大。這種反應主要發生在內燃機的燃燒過程中；對燃煤鍋爐，其生成量很小。25燃燒過程中三種生成機理對NOx量的貢獻示意圖26用戶名稱機組容量（MW）煤種煙氣NOx含量（mg/Nm3）山西陽城發電廠1600無煙煤1300哈爾濱第一熱電廠2300煙煤400長春第三熱電廠2350褐煤495湖南華銀金竹山發電廠2600無煙煤1100蘭州西固熱電廠2330煙煤400山東黃島發電廠2660煙煤400南京下關發電廠2600煙煤400不同煤種時煙氣中NOx含量比較 4、不同煤質和爐型對煙氣中NOx的影響27不同爐型對NOx含量影響燃燒系統NOx排放值（mg/m

14、3）固態排渣爐6001200直流燃燒器6001000旋流燃燒器8501200液態排渣爐9001300直流燃燒器9001300旋流燃燒器1300200028配置先進的低氮燃燒裝置后的燃煤發電鍋爐氮氧化物排放濃度統計表爐型燃燒器布置方式NOx排放濃度（mg/Nm3）煙煤褐煤貧煤無煙煤煤矸石煤粉爐切圓范圍250450450650平均值3484505761100墻式范圍300450450500平均值382496W火焰范圍平均值1100循環流化床鍋爐范圍150210200250190200200240平均值199350217198216摘自：火電廠大氣污染物排放標準編制說明（征求意見稿）295、燃煤電站

15、主流煙氣脫硝技術的對比 選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction）SCR技術 非選擇性催化還原（Selective Non-Catalytic Reduction） SNCR技術 混合SCRSNCR技術30SCR選擇性催化還原法 (Selective Catalytic Reduction）SCR技術：還原劑（NH3）在催化劑的作用下，將煙氣中NOx還原為氮氣和水?！斑x擇性”指氨有選擇地將 NOx 進行還原的反應。SCR技術由日本于70年代投入商業運行，至80年代中期歐洲也成功地實現了SCR的商業運行。SCR裝置一般布置在鍋爐省煤器出口與空氣預熱器入口之間，催

16、化反應溫度在320400。 SCR系統特點： 結構簡單，運行方便； 運動設備少，可靠性高； 無副產品； 脫硝效率高,8090%； 使用廣泛。31NOXNH3N2H2O4 NO + 4 NH3 + O2 4 N2 + 6 H2O7 N2 + 12 H2O6 NO2 + 8 NH3基本反應方程式副作用方程式SO2 + 1/2 O2NH3 + SO3 + H2OSO3 NH4 HSO4氮氧化物與氨的化學反應（SCR)32a) 高含灰布置方案選擇性催化還原法（SCR）常規布置方式b) 低含灰/尾部布置方案33SCR脫硝實例34煙氣噴入：氨 尿素燃燒器二次風9001100區域選擇性非催化還原法( SNC

17、R) SNCR原理是在爐內噴射氨、尿素等化學還原劑使之與煙氣中的NOx反應，將其轉化成氮(N2)及水(H2O) 。 有效反應溫度范圍9001100之間。 由于SNCR反應的溫度范圍較窄， 鍋爐變負荷時脫硝效率降低。 SNCR脫硝效率對大型燃煤機組在 2540%；無副產品 反應式：4NO+4NH3+O24N2+6H2O 4NH3+5O24NO+6H2O 4NH3+3O22N2+6H2O35SNCR系統溫度對脫硝效率實驗結果的影響36SCR與SNCR比較類 別SCRSNCR溫 度300- 420900- 1100NH3/NOx摩爾比0.41.00.82.5脫硝效率6090 %2550 %NH3逃逸

18、率35ppm520ppm催 化 劑需 要不 需 要應用范圍廣 泛窄投 資高低運行成本中 等中 等37工程應用特點 SNCR不需催化劑，工程造價大大降低； SNCR 完全布置在鍋爐本體上，不需要占地面積； SNCR特別適用于老機組的改造和小機組脫硝。 SNCR可以和SCR配合使用，達到更好的效果。 38 混合SNCR-SCR煙氣脫硝技術混合SNCR - SCR 工藝具有兩個反應區，通過布置在鍋爐爐墻上的噴射系統，首先將還原劑噴入第一個反應區爐膛，在高溫下還原劑與煙氣中NOx發生非催化還原反應，實現初步脫氮。然后未反應完的還原劑進入混合工藝的第二個反應區反應器，進一步脫氮。混合SNCR - SCR

19、 工藝最主要的改進是省去了SCR 設置在煙道里的復雜AIG（氨噴射）系統，并減少了催化劑的用量。39 6、脫硝系統對鍋爐運行的影響 對空氣預熱器的影響 對引風機和煙道的影響 對鍋爐性能與安全性的影響 對鍋爐總體布置的影響40煙氣中部分SO2轉化成SO3煙氣中SO3的增加，引起酸腐蝕和酸沉積堵灰程度增加SO3與逃逸的氨反應產生硫酸氫氨和硫酸氨NH3+SO3+H2ONH4HSO4/(NH4)2SO4NH4HSO4 沉積溫度150230，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煙/風壓差增加，空氣預熱器漏風略有增加對空氣預熱器的影響41轉子導向軸承裝置徑向密封傳熱元件扇形板漏風控制系

20、統調節門軸向密封調節門 調節裝置傳動圍帶支撐軸承轉子外殼轉子調節門可拆卸傳熱元件盒調節器空氣預熱器結構42換熱元件選用合適的板型空氣預熱器由高、中、低溫段改為高、低溫兩段，取消中溫段，避免中、低段之間NH4HSO4沉積。在空預器冷段采用鍍搪瓷元件采用多介質吹灰器，加強吹灰頻率嚴格控制氨的逃逸率保證較低的SO2/SO3的轉化率(20000m3/a超過800套Argillon德國板式、蜂窩式5000m3/a（蜂窩式）12000m3/a（板式）超過540套Envirotherm GmbH(KWH)德國蜂窩式已被中國東方鍋爐收購并組建東方凱瑞特Topsoe丹麥 波紋板式三條生產線Seshin Elec

21、tronics韓國蜂窩式3000m3/a摘自：SCR煙氣脫硝催化劑簡介 2008年第十屆中國科協年會論文集65廠商名稱技術來源催化劑形式生產能力備注東方凱特瑞德國KWH蜂窩式4500m3/a已投產大拇指日本觸媒化成蜂窩式6000m3/a未投產瑞基環保不明蜂窩式6000m3/a已投產龍源日本觸媒化成蜂窩式2500m3/a已投產重慶遠達美國康寧公司蜂窩式5000m3/a未投產中天環保不明蜂窩式4000m3/a未投產青島華拓韓國SK蜂窩式不明未投產中國亞吉隆德國亞吉隆板式10000m3/a未投產國內催化劑供應商66四、CFD模擬技術在脫硝系統中的應用67CFD軟件（Computational flu

22、id Dynamics）是計算流體力學軟件的簡稱，是專門用來進行流場分析、流場計算、流場預測的軟件，相當于虛擬地在計算機上做試驗，用以模擬仿真實際的流動狀態。CFD = 流體力學熱學數值分析計算機科學流體力學：層流和湍流，牛頓流體和非牛頓流體熱學：熱力學和傳熱學數值分析：解析計算方程計算機科學：計算機語言、圖形技術、圖表計算機CFD模擬流場的建立確保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68實體物理模型（Flowmodel）根據脫硝裝置的設計方案，建立實物模型 實物模型包括從省煤器出口至空預器入 口的完整SCR流動路徑。 比例為1:15或1:10 驗證和優化

23、整個煙氣系統流場分布。 維持系統低的煙氣壓降。 69五、脫硝工藝流程及分系統介紹70省煤器混合器液氨蒸發槽氨氣緩沖罐空預器鍋爐脫硝裝置稀釋風機液氨儲罐選擇性催化還原法（SCR）系統工藝流程系統主要組成: SCR反應器及催化劑 煙道系統 氨儲存供應系統 氨噴射及混合系統(AIG) 控制系統 電氣部分71氨區主要設備組成卸料壓縮機儲氨罐氨蒸發槽氨氣緩沖罐氨稀釋槽廢水池管道及閥門等附件省煤器混合器液氨蒸發槽氨氣緩沖罐空預器鍋爐脫硝裝置稀釋風機液氨儲罐SCR工藝系統氨區（一）72 無色、有強烈刺激性氣味的氣體； 在標準狀況下，密度（ 0.771 kg/m3）小于空氣； 易液化，在常壓下冷卻至33.5或

24、在常溫下加壓至 700kPa800kPa氣態氨就液化成無色液體,液氨常用 作制冷劑； 屬于有毒類化合物，接觸要小心； 極易溶于水（1：700），溶液是堿性物質氨的一般性質73 SCR系統工藝流程液氨74液氨儲罐蒸發器內部結構氨氣緩沖罐氨蒸發槽氨稀釋槽75卸料壓縮機76氨區設計遵循的標準和規范 國家有關標準和規范：建筑設計防火規范 GBJ1687（2001修訂版） 石油化工企業設計防火規范 GB50160-92 石油化工儲運系統罐區設計規范 SH3007-1999 爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范 GB 50058-92 石油化工企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范SH3063-199977

25、氨區布置原則布置的原則（1）區域規劃（全年最小頻率風向的上風側） （2）確定罐區與周邊建筑物的防火間距（3）確定罐區與廠內主要道路及次要道路的防火間距（4）確定罐區內設備的防火間距（5）罐區要設防火堤（6）罐區要設摭陽逢（7）罐區要設冷卻噴淋（8）罐區要設消防通道78 SCR系統工藝流程尿素79SCR工藝系統氨與稀釋風的混合（二） 稀釋風與氨氣的混合作用 將氨稀釋到濃度為5； 使氨氣分布更加均勻； 增加動能，提高氨氣的擴散能力。我的爆炸濃度范圍為1528%,請讓我遠離這個數值吆！混合器液氨蒸發槽氨氣緩沖罐空預器鍋爐脫硝裝置稀釋風機液氨儲罐80稀釋風從送風機出口選取 降低造價 現場布置簡單81氨

26、/空氣混合器82保證氨和煙氣的均勻混合NH3/NOx沿煙道截面均勻的分布氨噴射格柵(AIG)NH3噴射格柵SCR工藝系統噴氨系統（三）83調整氨的流量分配閥門84NH3/NOx分布不均勻狀況的調節惡劣的流速分布將導致NH3/NOx的嚴重不均勻通過注氨量的局部微調達到NH3/NOx的均勻分布Cv=44%Cv=8%Center of boilerCenter of boiler端部閥門調節后端部閥門調節前85 承載催化劑 預留加裝備用層催化劑的空間- 保證煙氣均勻分布 密封裝置 吹灰器SCR工藝系統反應器和催化劑（四）煙氣進口氨的噴入煙氣出口催化劑層86SCR工藝系統反應器布置方式：一般采用21或31布置；備用層：將新催化劑安裝在預留催化劑位置，以減少催化劑更換量，并充分利用尚未完全失效的舊催化劑，從而減少催化劑更換費用，提高脫硝效率。 87催化劑的失活和中毒SCR催化劑的工作條件比較惡劣，存在著中毒失效問題， 必須定期更換，更換時間據具體情況而定。催化劑性能下降的原因 （1）微孔體積減少； （2）固體沉積物使微孔堵塞； （3）堿