电厂脱销培训—选择性催化还原SCR脱硝技术.docx

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1、电厂脱销培训一选择性催化还原（SCR）脱硝技术第一节SCR基本化学反应选择性（SCR）的概念：选择性催化还原（SCR）采用催化剂促进还原剂（氨水或尿素）与烟气中的NOX反应如下。催化剂通常为二氧化钛、五氧化二帆、三氧化铝的混合物。4N0+4NH3+02-*4N2+6H202N02+4NH3+02-3N2+6H20SCR脱销效率高达90%,但是其初投资和日常操作费用很高。主要原因是SCR系统中需要设置专门设计的反应器；为防止烟气中的飞灰造成催化剂失效，需要安装清洁和吹灰系统，燃料中含有钠、钾、磷、锐、铭、碑等元素能造成催化剂中毒。催化剂需要周期性更换；催化剂十分昂贵。另外，催化作用提高SO,向S

2、O,转换，未反应的氨与S（容易反应生成硫酸氢氨和硫酸镀，极易造成下游受热面的粘污。岫与烟气均匀混合后一起通过一个填充了催化剂（如V2OTiO2）的反应器，NOx与NH3在其中发生还原反应，生成反和HQ。反应器中的催化剂分上下多层（一般为34层）有序放置。SCR装在省煤器后或空预器前，温度区间290400。下图所示即为典型的SCR系统布置图。SCR系统布置图第二节SCR还原剂对于SCR工艺，选择的还原剂有尿素、氨水和纯氨。尿素法是先将尿素固体颗粒在容器中完全溶解，然后将溶液泵送到水解槽中通过热交换器将溶液加热到反应温度后与水反应生成氨气；氨水法是将25%的含氨水溶液通过加热装置使其蒸发形成氨气和

3、水蒸气；纯氨法是将液氨在蒸发器中加热成氨气，然后与稀释风机的空气混合成氨气体积含氨量5%的混合气体后送入烟气系统。还原剂优缺点比较如下表氨的原料优点缺点液氨反应剂纯度最高、原料成本最低、设备成本最低高危险性的原料、运输和存储问题氨水(19%-29%)容易运输、浓度低于20%时不划分为高危险性的原料、比液氨危险性低需要更大的运输设备以及更频繁的运输需要更大的储存罐、蒸发成本尿素安全的原料（化肥）、干态或湿态容易运输工艺复杂、成本昂贵、存储的问题从脱销还原剂到氨站的安全性、技术成熟性和应用广泛性，初投资和运行费用等方面对几种脱销还原剂进行比较，结果表明：纯氨法的建造运行成本较低，一般情况下，易采用

4、纯氨为脱销还原剂。第三节SCR催化剂催化反应中装填的催化剂是SCR工艺的核心，催化原理是NM快速吸附在催化剂表面的B酸活性点与NO反应形成中间产物，分解成N2和H20,在02的存在下，催化剂的活性点很快得到恢复，继续下一个循环。催化剂反应步骤可分解为：1、NH3扩散到催化剂表面。2、NH3在催化剂上发生化学吸附。3、NO扩散到催化剂表面。4、No与吸附态的NH3反应，生成中间产物。5、中间产物分解成最总产物N2和H20。6、N2和H20离开催化剂表面向外扩散。催化剂按照型式主要分为板式、蜂窝式、波纹式三种如下图，其中板式、蜂窝式八WR渺555$：；M,y,yf)”K栉卜/孙:壮孙卜出卜/卜妙母

5、母母中:那:麻力必蛇檄就她以垃蜂窝式催化剂波纹板式催化剂第四节SCR催化剂的堵塞磨损一、飞灰对催化剂的堵塞及磨损SCR突出的问题是烟气中的灰尘浓度普遍较高，高灰对SCR带来的最大的挑战是催化剂堵塞风险和磨损风险，无论何种形式的催化剂都有被高灰堵塞或磨损的可能。催化剂的磨损和各种因素有关，包括烟气中的含尘浓度、烟气流速、入射角、粒径、运行时间和催化剂的硬度。煤燃烧后所产生的飞灰绝大部分为细小灰粒，由于烟气流经催化反应器的流速较低，一般为6ms左右，气流呈层流状态，细小灰粒聚集于SCR反应器上游，到一定程度后掉落到催化剂表面，如下图所示。由此，聚集在催化剂表面的飞灰就会越来越多，最终形成搭桥造成催

6、化剂堵塞。烟气中除了细小灰粒，也可能存在部分粒径较大的爆米花状飞灰颗粒，一般大于催化剂孔道尺寸，会直接造成催化剂堵塞。为了防止飞灰搭桥堵塞催化剂孔道，可在每层催化剂上方安装吹灰器，还可在第一层催化剂上方安装隔栅网，用于拦阻、破碎大尺寸的爆米花状飞灰。飞灰的影响大颗粒：堵塞催化剂人口降低效率，增加压降通常较容易除蒋小颗粒：催化剂堵塞图示堵塞催化剂活性孔洞，较难精二、CaS04对催化剂的堵塞飞灰中的CM)和S03反应生成CaS0“从而导致催化剂微孔堵塞，该中毒机理分四步进行：第一步，Cao颗粒附着在催化剂的微孔上；第二步，S03从烟气流中扩散到Cao颗粒并且将其包裹；第三步，S(渗透到CaO颗粒内

7、部；第四步，S03扩散到Cao颗粒内部后，反应生成CaS0“使颗粒体积增大大约14%,从而把催化剂微孔堵死，使NH,和NO无法扩散到微孔内部，导致催化剂失活。三、防止催化剂堵塞磨损措施1、合理设计系统捕捉大粒径灰在烟道恰当的部位设置灰斗和挡灰屏，也可以通过控制烟气上升段气流流速适当控制大粒径灰。如在省煤器的灰斗中加装隔板、挡板和垂直屏，在垂直流动方向上，加装隔板和有角度的屏。2、选择合理的空塔流速在反应器中，如果烟气流速过高，则大粒径灰对催化剂端部的冲击也随之增大，同时对壁面的磨损也会增加，反之，如果烟气流速设计过低，当锅炉在低负荷运行时，则容易在烟道拐角处积灰，造成催化剂堵塞。3、确保流场分

8、布均匀通过数值模拟和冷态模型试验对实际流场进行优化设计，以确保到达第一层催化剂的流场分布均匀。4、选择硬度较高的催化剂。5、端部硬化工艺由于催化剂的磨损主要发生在侧面边缘部分，即迎灰部分，可在催化剂单元的入口区域进行硬化以提供更多的保护。第五节SCR催化剂的失活和中毒SCR烟气脱硝催化剂失活的主要原因有催化剂热烧结、催化剂碑中毒以及催化剂碱金属中毒。一、 催化剂的热烧结热烧结是催化剂失活的重要原因之一，而且催化剂的烧结过程是不可逆的，烧结导致催化剂活性降低，不能通过催化剂再生的方式恢复。一般在烟气温度高于400时,烧结就开始发生,按照常规催化剂的设计,烟气温度低于420-430oC,催化剂的烧

9、结速度处于可接受范围。烟气温度高于450C,催化剂的寿命就会在较短时间内大幅度降低，目前SCR烟气脱硝催化剂多为V2O5、WO,、Ti(催化剂，其中V2O5为活性成分，MQ为稳定成分，Ti(h为载体物质，用于SCR烟气脱硝催化剂的TiO?的晶型为锐态型，被烧结后转化成金红石型，从而导致晶体粒径成倍增大，以及催化剂活性位数量锐减，催化剂失活。适当提高催化剂中M的含量，可以提高催化剂的稳定性，从而提高其抗烧结能力。在锅炉炉膛吹灰器不能正常吹灰，脱销系统入口烟气温度大幅度升高等故障情况下，为了避免催化剂的烧结失活，应当果断降低锅炉负荷，以保护脱销催化剂。二、催化剂的碑中毒种中毒是导致SCR烟气脱硝催

10、化剂失活失活的主要原因之一。催化剂碑中毒分物理中毒和化学中毒两种，主要是烟气中的气态As2O3引起的。由于气态As2O3分子远小于催化剂的微孔尺寸，气态As2O3分子进入催化剂微孔并且在微孔内凝结，从而导致其堵塞，这是催化剂碑中毒的物理机理；催化剂碑中毒的化学机理是气态AS2O3分子扩散到催化剂活性位上并且发生化学反应，生成不具备催化剂能力的稳定化合物，从而导致催化剂的失活。通过优化催化剂的微孔结构可以减少碑中毒影响，此外，烟气中的Ca2可以将气态As2O3固话成Ca3（ASOj（碑酸三钙），因此燃烧高钙煤的锅炉，脱销催化剂受碑中毒的影响较小。二、 催化剂的碱金属（含K、Na等金属）中毒SCR

11、脱销催化剂的碱金属中毒是烟气中的碱金属在催化剂活性位上发生反应，生成不具备催化能力的化合物，从而导致催化剂失活。由于SCR烟气脱硝反应基本发生在催化剂的表层，催化剂的碱金属中毒程度取决于碱金属在催化剂表层的冷凝情况。碱金属在溶液状态下具有很强的流动性，因此溶液状态下的碱金属对催化剂影响更大。在燃煤锅炉的SCR系统中，催化剂受碱金属中毒的影响较小，因为碱金属通常不是以液态形式存在，但是若有水蒸气在催化剂上凝结，则会加快催化剂的碱金属中毒。对于结构保持完整、仍有较高活性的催化剂，一般由催化剂厂家采用专用设备进行清洗，经检验合格后可继续使用；已经残破但仍有较高活性的的催化剂可以由催化剂原料提供商回收

12、，经粉碎提炼出催化剂制造所需原料，再提供给催化剂厂家制造新催化剂；对于没有经济价值的旧催化剂，一般采用破碎后填埋的方法来处理。第六节SCR脱硝的优缺点1、优点：应温度较低；效率高，可达90%以上；工艺设备紧凑，运行可靠；还原产物为N2,无二次污染。2、缺点：催化剂易中毒；高分散性粉尘可覆盖催化剂表面，使其活性降低；氨逃逸2.5mg）3,催化生成S03,副产物（NHJ2SO和NHIHSO工投资和运行费用较高。第七节SCR对空气预热器的影响一、SCR对空气预热器的腐蚀在脱硝系统催化剂（V2O5）的作用下，烟气中0.5-5%的SO2转化为SO,烟气酸露点温度随之升高，尤其空气预热器低温段温度较低，容

13、易产生结露而形成弱酸并粘结灰后，会造成直接对换热元件材料的腐蚀，同时，锅炉尾部烟气脱硝后生成的逃逸Na与SO3反应生成NHIHSO-NH1HSO1熔点147,沸点350,很容易黏附在低温段换热元件表面，发生锈盐堵塞现象，造成阻力增加，传热效率降低，影响机组稳定运行。锅炉烟气流过SCR装置使得空预器烟气出入口的压差也随之增加约1000-1500Pa,风侧与烟气侧之间的压差也相应增加，导致空预器的漏风率增加约0.5-1.0%,如下图所示。SCR对空气预热器的影响所对应的措施：1、严格控制氨的喷入量，防止氨气过量太多造成氨逃逸。2、保持催化剂活性。SCR脱硝装置运行一段时间后,催化剂活性会逐渐衰减，

14、当不能满足设计值时，脱硝效率将会降低，氨的逃逸量将会增加，此时必须清洗或更换催化剂。3、加强对脱硝区域的吹灰，这样不仅可以避免催化剂表面积灰太多而导致烟道阻力增加，而且还可以保持催化剂表面清洁，使氨气充分反应，从而减少氨逃逸量。4、采用多介质吹灰器5、换热元件选用合适的板型6、严格控制漏氨率7、采用较低的SCh到S03的转化率，在电厂脱硝系统中SO2/SO3的转化率要求1%o8、空预器低温段采用搪瓷表面传热元件：一方面是搪瓷表面可以隔断腐蚀物与金属接触，其表面光洁，易于清洗；另一方面是搪瓷稳定性好，耐磨损，使用寿命一一般不低于50000小时。9、为防止空预器脏污使换热效果降低，或空预器堵塞导致停炉的事件发生，正常运行时采用蒸汽定期进行吹扫。采用吹扫蒸汽压力1.2MPaT.5MPa,吹扫蒸汽温度350的吹灰汽源，防止堵塞。10、空预器堵塞严重时采用高压水清洗。高压水采用压力10-20MPa,温度60-7OC的水源进行冲洗，将会很大程度防止空气预热器NHMSo1的粘结和堵塞。