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文檔簡介
煙氣脫硝技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)與工程實例演示文稿1當(dāng)前第1頁\共有60頁\編于星期四\4點2當(dāng)前第2頁\共有60頁\編于星期四\4點過程化學(xué)SCR的化學(xué)反應(yīng)機理比較復(fù)雜,但主要的反應(yīng)是NH3在一定的溫度和催化劑的作用下,有選擇地把煙氣中的NOx還原為N2。
4NH3+4NO+O2→4N2+6H204NH3+2NO2+O2→3N2+6H20
通過選擇合適的催化劑,反應(yīng)溫度可以降低,并且可以擴展到適合電廠實際使用的290~430℃范圍。催化劑有貴金屬催化劑和普通金屬催化劑之分。貴金屬催化劑由于它們和硫反應(yīng),并且昂貴,實際上不予采用,而普通催化劑效率不是太高,也比較貴,并且要較高的溫度(300-400℃)。最常用的金屬基含有氧化礬、氧化鈦。3當(dāng)前第3頁\共有60頁\編于星期四\4點4當(dāng)前第4頁\共有60頁\編于星期四\4點在貴金屬、堿金屬氧化物或沸石等催化劑的作用下,利用氨還原劑在285~400℃下,將NOx還原為無害的N2放空。也可能發(fā)生NH3的氧化反應(yīng):
5當(dāng)前第5頁\共有60頁\編于星期四\4點6當(dāng)前第6頁\共有60頁\編于星期四\4點催化劑SCR脫硝工藝的核心是催化劑,噴入的氨與煙氣中的NOx在催化劑表面上反應(yīng)生成氮氣和水蒸汽。通常采用的催化劑全是以多孔二氧化鈦作為載體,起催化作用的活性成份五氧化二釩和三氧化鎢分布在其表面。脫硝催化劑具有不同的型號、不同的通道尺寸(通常叫節(jié)距)、壁厚和化學(xué)成份,根據(jù)實際運行工況進行選型。節(jié)距和壁厚受煙氣中灰量的影響,燃煤鍋爐脫硝系統(tǒng)一般采用大通道、最小壁厚0.8mm的催化劑。7當(dāng)前第7頁\共有60頁\編于星期四\4點8當(dāng)前第8頁\共有60頁\編于星期四\4點9當(dāng)前第9頁\共有60頁\編于星期四\4點1、反應(yīng)溫度:當(dāng)采用催化劑來促進NH3和NOx的還原反應(yīng)時,其反應(yīng)溫度取決于所選用催化劑的種類:金屬氧化物如氧化鈦為支撐材料(載體),
V2O5為催化劑:最佳反應(yīng)溫度為260~450℃;活性焦炭為催化劑,反應(yīng)溫度為100~150℃;貴金屬Pt或Pd為催化劑,反應(yīng)溫度為175~290℃根據(jù)所采用催化劑的不同,催化劑室應(yīng)布置在煙道中相應(yīng)溫度的位置。SCR關(guān)鍵參數(shù)10當(dāng)前第10頁\共有60頁\編于星期四\4點反應(yīng)溫度:用Pt做催化劑,溫度控制在225-255℃之間。溫度過高,會產(chǎn)生NO的副反應(yīng),溫度低于220℃,尾氣會有未反應(yīng)的氨。11當(dāng)前第11頁\共有60頁\編于星期四\4點2、空間速度(SV)在反應(yīng)器設(shè)計中,空間速度(SV)是關(guān)鍵參數(shù)??臻g速度是指單位催化劑容積單位時間內(nèi)通過的煙氣量,單位為h-1。即:
SV=Q/V式中Q—煙氣流量,m3/h;
V—催化劑體積,m3
??臻g速度表示煙氣混合物在催化劑容積內(nèi)的停留時間。其速度大小與以下因素有關(guān):脫硝效果、煙溫、允許氨泄漏量和煙氣及煙塵成分等。空間速度大,則NOx脫除率下降。燃煤電廠中,空間速度一般取為2000~3000h-1。空間流速越低,煙氣在催化床內(nèi)停留時間越長,則脫硝率越高。12當(dāng)前第12頁\共有60頁\編于星期四\4點3、面積流速:面積流速等于煙氣流量與催化劑幾何表面積的比值。
AV=Q/Acat
式中Q—煙氣流量,m3/s;
Acat—催化劑幾何表面積,m2
。典型煙氣脫硝的AV值在5~7m/s。13當(dāng)前第13頁\共有60頁\編于星期四\4點4、催化劑活性SCR中,催化劑活性經(jīng)常描述為AV的函數(shù),用K表示:K=-AV*ln(1-η)η:脫硝率;對于已知幾何表面積的催化劑,其活性可以通過測量煙氣流量和脫除率來計算得到。催化劑活性降低將導(dǎo)致脫硝率下降,同時導(dǎo)致氨逃逸量增大。14當(dāng)前第14頁\共有60頁\編于星期四\4點催化劑的活性不同來源于催化劑設(shè)計,比如催化劑中的V含量,V含量大,活性肯定高.催化劑活性一般以脫硝效率來衡量,其實它是同時考慮到催化劑比表面積、催化劑結(jié)構(gòu)、成分等因素,在一定工況下(也就是說一定ASR值、空速、溫度等)催化劑表現(xiàn)出來的脫硝活性。工程中一般催化劑體積通過經(jīng)驗公式來確定,進而利用煙氣流量和催化劑體積來確定空速。
15當(dāng)前第15頁\共有60頁\編于星期四\4點5、允許氨泄漏量:氨泄漏量即是未反應(yīng)的NH3的量,要求未反應(yīng)的NH3盡量小。否則未反應(yīng)的NH3在有水參與下,與煙氣中SO3反應(yīng)生成粘性液體NH4HSO4,會引起煙氣下游裝置(如空預(yù)器)的腐蝕、玷污與堵塞。NH3的用量應(yīng)適當(dāng),如NH3的量太少,不能滿足脫硝的需要;NH3的量太大,造成NH3損失,而且產(chǎn)生氨泄漏問題。工業(yè)上采用NH3/NOx摩爾比來衡量,一般控制在1.1~1.5。目前,NH3泄漏量(反應(yīng)器出口處NH3的濃度)控制在5ppm以下,建議小于3ppm。16當(dāng)前第16頁\共有60頁\編于星期四\4點6、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率SO2/SO3轉(zhuǎn)化率高,對下游設(shè)備有害,應(yīng)控制在1%以內(nèi)。影響因素主要有:反應(yīng)溫度、催化劑成分、氨的加入量等。加入三氧化鎢可以減少SO2/SO3轉(zhuǎn)化率。17當(dāng)前第17頁\共有60頁\編于星期四\4點7催化劑的運行壽命催化劑的運行壽命是指催化劑的活性自系統(tǒng)系統(tǒng)投運開始能夠滿足脫硝設(shè)計性能的時間。也就是從開始運行到需要更換的累積運行時間。通常催化劑的運行壽命為24000h左右.18當(dāng)前第18頁\共有60頁\編于星期四\4點19當(dāng)前第19頁\共有60頁\編于星期四\4點工程實例20當(dāng)前第20頁\共有60頁\編于星期四\4點21當(dāng)前第21頁\共有60頁\編于星期四\4點臺山電廠目前有5×600MW燃煤機組,托普索公司為其5號機組設(shè)計了SCR脫硝系統(tǒng),預(yù)期在2006年啟動運行。托普索公司為其脫硝系統(tǒng)提供催化劑、系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計,包括實體模型試驗?;驹O(shè)計數(shù)據(jù)如下:600MWe煙氣流量1,900,000Nm3/hr兩層DNX催化劑
550mg/Nm3NOx灰量14g/Nm3高達94的脫硝率氨逃逸<3ppmSO2氧化率<0.75該項目在選用催化劑時特別考慮了灰中高鈣成分(28.9CaO)的影響,美國PRB煤項目中遇到過類似的高含鈣量的設(shè)計情況。氧化鈣會與煙氣中SO3反應(yīng)生成石膏CaSO4而覆蓋催化劑表面,由于托普索脫硝催化劑具有三種孔徑分布,具有非常高的抵抗“中毒”的能力,包括由灰中高含鈣量所引起的“中毒”,即使表面有大量的石膏覆蓋,還會有到達活性位的可用通道。22當(dāng)前第22頁\共有60頁\編于星期四\4點該系統(tǒng)設(shè)計保證脫硝效率為94%,氨逃逸只有3ppm,實現(xiàn)這一設(shè)計需要催化劑具有高性能且對氨/NOx混合的要求更高。當(dāng)要求高脫硝效率和低氨逃逸時,系統(tǒng)設(shè)計要素達到適宜平衡是非常關(guān)鍵的。對脫硝效率和氨逃逸量的要求越嚴格,對氨和煙氣(NOx)混合的要求越高。托普索公司開發(fā)了專有混合裝置----星形混合器,由一些形狀為帶四角星的圓盤組成。星形混合器按照一定的角度安裝在煙氣中,使盤后氣流形成渦流。該裝置實現(xiàn)了短距離內(nèi)的最佳混合效果,且壓損很小。星形混合器,并結(jié)合認真地流場模擬,可以使系統(tǒng)在達到94%脫硝效率、3ppm氨逃逸量所需的理想混合效果的同時,系統(tǒng)壓損小于339Pa(不包括催化劑層壓降)。23當(dāng)前第23頁\共有60頁\編于星期四\4點24當(dāng)前第24頁\共有60頁\編于星期四\4點臺山項目推薦的催化劑型號是DNX-864,適用于煙塵含量高的環(huán)境。特別是對燃煤鍋爐的SCR系統(tǒng)。DNX-864催化劑的水力直徑為6.4mm(圓形的水力半徑相當(dāng)于幾何半徑的1/2),相當(dāng)于孔徑7.2mm。催化劑將以VE422EE和VE422EES模塊的形式提供,包括16個催化盒。模塊的尺寸大約為L×W×H=1.88m×0.95m×1.45m,重量大約為900kg。模塊包括一個頂部鋼絲網(wǎng)柵格,此柵格由足夠的強度支撐。煙氣吹掃系統(tǒng)以過熱蒸汽為吹掃介質(zhì)(吹灰器),用來防止催化劑表面堵塞。過熱蒸汽源布置在SCR脫硝設(shè)備附近。25當(dāng)前第25頁\共有60頁\編于星期四\4點氨的存儲和處理系統(tǒng)用于卸載并存儲無水氨(純度為99.6%或更高),作為SCR的反應(yīng)劑。此系統(tǒng)由兩臺卸料壓縮機、兩個儲氨罐、一個廢氨稀釋槽、氨氣泄漏檢測器和報警系統(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)、安全系統(tǒng)及相應(yīng)的管道、管件、支架、閥門,附件及附件組成。每個儲氨罐的實際儲存容量為79?(22.2kg/?,55℃),并且鍋爐BMCR鍋爐最大連續(xù)負荷工況下純氨的消耗量可以滿足10天(20小時/天)的用量。儲氨罐的上部至少留有全部容量的15%的汽化空間。26當(dāng)前第26頁\共有60頁\編于星期四\4點氨注入系統(tǒng)的設(shè)計方法是蒸發(fā)、稀釋和注入作為脫硝劑的無水液氨。此系統(tǒng)包括液氨蒸發(fā)槽和氨氣積壓器、稀釋風(fēng)機、氨控制閥、氨/空氣混合器,注氨格柵,以及相應(yīng)閥門、管道及其附件、支撐組成。液氨靠自身的壓力從儲氨罐輸送到蒸發(fā)槽,液氨在蒸發(fā)槽中被輔助蒸汽加熱蒸發(fā)。濃縮的氨氣被空氣稀釋后,確保安全操作并且不具有可燃性。稀釋后的氨氣通過安裝在SCR反應(yīng)器入口煙道的注氨格柵注入。
27當(dāng)前第27頁\共有60頁\編于星期四\4點蒸發(fā)槽裝置設(shè)計安裝在正常的氨靠自身壓力流動的傳輸回路,從儲罐的底部獲得液氨并把蒸汽氨輸送到緩沖槽。所有的管道聯(lián)接應(yīng)該是滿焊。螺栓聯(lián)接是不允許的。在這個回路中所有的管道焊接應(yīng)該消除應(yīng)力。
蒸發(fā)槽提供汽水分離器、溫度控制器、帶附件的蒸汽控制閥和氨溫度控制所必需的低-高溫度報警器、溫度計、壓力指示器、料位計等。28當(dāng)前第28頁\共有60頁\編于星期四\4點氮氣吹掃系統(tǒng)
當(dāng)存有氨的設(shè)備或管道在一段時期內(nèi)不使用時氮氣吹掃系統(tǒng)可以將氨清除。根據(jù)設(shè)計要求,氮氣儲存在專用的氮氣存儲裝置中。29當(dāng)前第29頁\共有60頁\編于星期四\4點SCR反應(yīng)器和催化劑運行在冷啟動的時候,脫硝裝置應(yīng)該先由暖空氣預(yù)熱。催化劑應(yīng)被預(yù)熱至煙氣露點以上,以避免啟動時催化劑出現(xiàn)結(jié)露。燃料油的不完全燃燒會導(dǎo)致催化劑底部的沉積,產(chǎn)生阻塞孔隙的危害,從而降低活性。催化劑上的未完全燃燒成分的氧化,會導(dǎo)致局部過熱的現(xiàn)象。30當(dāng)前第30頁\共有60頁\編于星期四\4點重新啟動
在反應(yīng)器停機后,如果反應(yīng)器的溫度仍然在煙氣露點以上,則無需預(yù)熱催化劑就可進行重新啟動。否則,按照冷啟動的步驟進行啟動。氨氣噴注系統(tǒng)的啟動
當(dāng)催化劑反應(yīng)器出口溫度高于硫酸氫氨露點溫度10℃時,氨氣注入系統(tǒng)可以啟動(參照以下運行溫度的限制)。
31當(dāng)前第31頁\共有60頁\編于星期四\4點正常操作
催化劑運行溫度
DNX催化劑有良好的抗熱沖擊的性能,并且可以承受鍋爐正常溫度的變化,催化劑的運行不會受到鍋爐啟動,負荷變化,以及停轉(zhuǎn)的影響。煙氣中不含有硫的情況下,DNX催化劑的正常運行溫度為220-450℃。溫度低的條件下,活化性能就低,但低溫一般發(fā)生在低的鍋爐負荷情況下,此時將不會降低脫硝效率。在高溫的情況下,將出現(xiàn)催化劑的燒結(jié)現(xiàn)象。當(dāng)溫度大于450℃時,將導(dǎo)致催化劑的損毀,從而降低脫硝效率。
設(shè)計運行溫度
持續(xù)運行最低溫度:317℃持續(xù)運行最高溫度:420℃
32當(dāng)前第32頁\共有60頁\編于星期四\4點運行溫度的限制
為了避免由于硫酸氫氨(ABS)沉積引起的催化劑暫時失活,連續(xù)運行時入口處溫度應(yīng)高于硫酸氫氨的露點溫度。露點溫度由氨氣和SO3的濃度決定,以及入口處NOx的濃度和脫硝效率。
33當(dāng)前第33頁\共有60頁\編于星期四\4點ABS的沉積將首先發(fā)生在催化劑的空隙里。沉積的過程是可逆的,當(dāng)運行溫度提升到露點以上ABS將蒸發(fā),催化劑活性將恢復(fù)。
只有當(dāng)長期在低于露點的溫度下運行時,催化劑活性會被永久地改變。硫酸氫氨的沉積會產(chǎn)生粘性,粘住飛灰。當(dāng)長時間在露點以下運行時,建議增加吹灰的頻率。
由于催化劑包含有不同大小的孔隙,以及三氧化硫和氨氣的存在比例,硫酸氫氨的凝聚實際發(fā)生在一定的溫度范圍內(nèi)。催化劑中氨氣和三氧化硫的濃度取決于催化劑的活性。硫酸氫氨的凝聚,濃度比例,催化劑的穩(wěn)定活性的平衡的建立需要一段較長的時間。當(dāng)運行溫度在分散凝聚溫度以下時,穩(wěn)定狀態(tài)的活性為零。運行溫度長期低于硫酸氫氨凝聚溫度時將導(dǎo)致催化劑活性的明顯降低。這種情況下,即使將溫度升至露點以上也不能完全恢復(fù)活性。在低于ABS露點溫度的條件下連續(xù)運行的時間必須控制在300小時以內(nèi),同時每層催化劑各點的溫度必須在270℃以上。
34當(dāng)前第34頁\共有60頁\編于星期四\4點150160170180190200210220230240110100二氧化硫濃度/ppmNH3=1ppmNH3=2ppmNH3=5ppmNH3=10ppm硫酸氫銨的凝固點/℃NH4HSO4的凝固溫度及與煙氣中氨和二氧化硫的關(guān)系圖35當(dāng)前第35頁\共有60頁\編于星期四\4點反應(yīng)器潛值是表征反應(yīng)器脫硝能力的參量,其定義為催化劑活性與單位體積煙氣中催化劑表面積的乘積。鍋爐運行負荷變化,由于導(dǎo)致通過催化床的煙氣量、溫度、煙氣流速等發(fā)生變化,從而對ABS的形成產(chǎn)生影響。機組運行負荷對ABS形成的影響具體過程如下:(1)在鍋爐最大連續(xù)運行負荷(MCR)運行時,反應(yīng)器潛值高于要求達到目標脫硝率和最小溢氨量的最低潛值。(2)隨著鍋爐運行負荷的降低,由于煙氣流量降低,所以反應(yīng)器的潛值增大;(3)由于機組持續(xù)在低負荷條件下運行,反應(yīng)器運行溫度低于最低運行溫度,ABS形成并沉積在催化劑上,這將降低反應(yīng)器的潛值;(4)當(dāng)機組重新以滿負荷運行時,隨著煙氣流量的增加反應(yīng)器的潛值降低;(5)在滿負荷更高的煙氣溫度條件下,ABS升華并且反應(yīng)器潛值恢復(fù)為滿負荷時初始值。36當(dāng)前第36頁\共有60頁\編于星期四\4點負荷變化
催化劑可以抵抗溫度變化,以及由各種原因引起的鍋爐負荷變化。DNX催化劑可以承受每分鐘100℃的變化。37當(dāng)前第37頁\共有60頁\編于星期四\4點吹灰器的運行吹灰設(shè)備有兩種;一種是除去沉積在反應(yīng)器入口導(dǎo)向板灰塵的手動用吹灰器,另一種是防止和除掉SCR反應(yīng)器的粉塵等異物的4套往復(fù)運動形式的吹灰器。吹灰器的加熱介質(zhì)為最少溫度250℃和5kg/cm2以上的過熱蒸汽,只有滿足這兩個條件時才能進行吹灰。
吹灰器蒸汽的最低條件:
蒸汽壓力:最小5kg/cm2
蒸汽溫度:最小250℃
用于吹灰的蒸汽只有符合以上的最低條件時,才能進行吹灰。38當(dāng)前第38頁\共有60頁\編于星期四\4點嵩嶼電廠一期SCR煙氣脫硝工藝M鍋爐氨槽車儲氨罐壓縮機穩(wěn)壓罐氣化器NOx反應(yīng)器稀釋風(fēng)機空預(yù)器混合器注氨格柵省煤器調(diào)節(jié)閥至除塵器39當(dāng)前第39頁\共有60頁\編于星期四\4點鍋爐氨槽車儲氨罐壓縮機穩(wěn)壓罐氣化器NOx反應(yīng)器稀釋風(fēng)機空預(yù)器混合器注氨格柵省煤器調(diào)節(jié)閥至除塵器
嵩嶼電廠SCR本體的技改工藝由催化反應(yīng)區(qū)和氨區(qū)兩大部分組成。其中催化反應(yīng)區(qū)由反應(yīng)器殼體、催化劑、稀釋風(fēng)機、注氨格柵(AIG)及吹灰器等設(shè)備組成。氨區(qū)則包括儲氨罐、氣化器、壓縮機及穩(wěn)壓罐等設(shè)備。40當(dāng)前第40頁\共有60頁\編于星期四\4點工藝流程為:槽車運來的液氨由壓縮機輸送到儲氨罐,液氨在氣化器內(nèi)經(jīng)45℃左右的水浴蒸發(fā)成氨氣,送到氨氣穩(wěn)壓罐。氨氣經(jīng)減壓后送入氨氣/空氣混合器中,與來自稀釋風(fēng)機的空氣混合,通過噴氨格柵(AIG)的噴嘴噴入煙道中,與煙氣均勻混合后進入催化反應(yīng)器。NH3與NOx在催化劑的作用下發(fā)生催化還原反應(yīng),NOx還原為無害的N2和H2O。考慮到該工程每年正常啟停次數(shù)在10次以下,借鑒國外的經(jīng)驗,取消旁路設(shè)置,避免了旁路擋板的密封和積灰問題,減少了投資和運行維護費用。另外,SCR反應(yīng)器也未設(shè)灰斗,SCR吹灰器吹出的積灰,直接由空預(yù)器的灰斗來承擔(dān)。41當(dāng)前第41頁\共有60頁\編于星期四\4點嵩嶼電廠一期增設(shè)SCR煙氣脫硝系統(tǒng)主要的工藝參數(shù)項目設(shè)計值項目設(shè)計值煙氣量(干標)/Nm3/h918639脫硝效率/%≥60入口NOx濃度(干標)/mg/Nm3450~707氨逃逸量/ppm≤3SCR運行溫度/℃280~380SO2轉(zhuǎn)化為SO3/%≤1AV值/Nm/s3.0SCR的壓降/Pa≤1000注:設(shè)計煤種含硫量Sar=0.63%42當(dāng)前第42頁\共有60頁\編于星期四\4點導(dǎo)流板10500導(dǎo)流板省煤器整流層運行層備用層膨脹節(jié)灰斗空預(yù)器一次風(fēng)機FL39650mmFL34550mmFL26500mmFL18690mmFL13990mmKLMOPN圖例新增的設(shè)備原有的設(shè)備改造的立柱原有的立柱混合器注氨格柵嵩嶼電廠一期工程增設(shè)SCR反應(yīng)器的布置圖43當(dāng)前第43頁\共有60頁\編于星期四\4點某1000MW機組SCR反應(yīng)器44當(dāng)前第44頁\共有60頁\編于星期四\4點某電廠SCR裝置概要數(shù)據(jù)如表所列。序號設(shè)備項目規(guī)范單位1SCR煙氣來源鍋爐燃氣催化劑數(shù)量6套/爐燃料煤(或煤:油=50:50)煙氣流量1779000m3/h(標)煙氣溫度370~420℃反應(yīng)區(qū)入口煙氣O23.3%(干基體積)H208.5%(濕基體積)NOx150mg/kg(干基)SOx700mg/kg(干基)SO35mg/kg(干基)煙塵19g/m3(標)反應(yīng)區(qū)出口煙氣NOx<50mg/kg(干基)當(dāng)前第45頁\共有60頁\編于星期四\4點序號設(shè)備項目規(guī)范單位反應(yīng)區(qū)出口煙氣NH35mg/kg(干基)脫硝效率66.7%形式日立干式催化劑脫NOx2卸氨壓縮機數(shù)量1臺出口壓力4kg/cm2流量215m3/h(標)功率15kW型號非潤滑式3液氨儲罐數(shù)量3↑溫度(設(shè)計)55℃壓力(設(shè)計)22.2kg/cm2容量122m34氨氣蓄壓器數(shù)量3個容積6.3m3運行溫度40℃運行壓力2kg/cm25液氨氣化器數(shù)量3個熱耗1532220kcal/(h·個)蒸汽壓力8kg/cm2氣化量470kg/(h·個)6稀釋槽數(shù)量1個溫度(設(shè)計)75℃壓力(設(shè)計)0.3kg/cm2流量6m3噴水壓力3.5kg/cm2型號垂直圓柱式當(dāng)前第46頁\共有60頁\編于星期四\4點SCR裝置對鍋爐設(shè)備的影響1、氨逃逸及其對下游設(shè)備的影響
由于氨與NOx的不完全反應(yīng),會有少量的氨與煙氣一道逃逸出反應(yīng)器,這種情況稱之為氨逃逸。氨逃逸可導(dǎo)致:
a)生成硫酸氨沉積在催化劑和空預(yù)器上,造成催化劑中毒和空預(yù)器的腐蝕;
b)造成FGD廢水及空預(yù)器清洗水中含NH3;
c)增加飛灰中的NH3化合物,改變飛灰的品質(zhì)。47當(dāng)前第47頁\共有60頁\編于星期四\4點2、SO2轉(zhuǎn)換成SO3對尾部煙道設(shè)備的影響
由于在催化反應(yīng)器中SO2將轉(zhuǎn)化成SO3,反應(yīng)器下游的SO3會明顯的增加,特別是在高含塵煙氣段布置系統(tǒng)中,除了可生成硫酸氨以外,在露點溫度下FGD再熱系統(tǒng)中會凝結(jié)過量的硫酸,從而對受熱面造成腐蝕。硫酸銨和硫酸氫銨會堵塞催化劑,造成脫硝效率下降和阻力增加。硫酸、硫酸銨、硫酸氫銨的混合物附著在空氣預(yù)熱器上,會造成空氣預(yù)熱器的腐蝕及堵塞,嚴重時必須停爐清理,否則影響鍋爐的正常運行。此外,SO2氧化為SO3后會引起的煙氣酸露點升高,使排煙溫度及空氣預(yù)熱器出口的溫度升高,降低鍋爐熱效率。同時SO3造成的藍羽使排煙的不透明度增加,而且SO3在排煙時已經(jīng)轉(zhuǎn)化成硫酸,直接造成酸雨污染。48當(dāng)前第48頁\共有60頁\編于星期四\4點49當(dāng)前第49頁\共有60頁\編于星期四\4點控制SO2的氧化SCR過程使用的釩基催化劑會對煙氣中SO2的氧化產(chǎn)生催化作用而形成SO3,SO3在省煤器段形成硫酸蒸汽,在空氣預(yù)熱器冷端177~232℃濃縮成酸霧,腐蝕受熱面。在SO2氧化率的控制方面,對于V2O5類商用催化劑,釩的擔(dān)載量不能太高,通常控制在1%左右可減少SO2氧化。另外,催化劑的形狀會對SO2氧化產(chǎn)生影響,丹麥Tops?e公司開發(fā)了系列波紋狀脫硝催化劑,由于其V2O5組分含量低,可有效減少SO2氧化率。同時,SCR反應(yīng)非常迅速,NO和NH3的濃度在催化劑的表面附近迅速下降。因此,增大催化劑的孔道密度來增加表面積能提高SCR的活性。同時,減少孔道的壁厚可降低SO2氧化。因為由于對方面可以采用提高催化劑活性組分(如WO3)含量的方法,抑制SO2氧化。50當(dāng)前第50頁\共有60頁\編于星期四\4點51當(dāng)前第51頁\共有60頁\編于星期四\4點3、SCR反應(yīng)器的運行靈活性及可用率
對經(jīng)常起停的電站來說,有一點對催化反應(yīng)器的運行十分關(guān)鍵,即要確保加氨所需的最低溫度300℃。為此省煤器和反應(yīng)器均應(yīng)設(shè)計有旁路。機組起動時,打開省煤器和反應(yīng)器的旁路,當(dāng)煙溫達到約300℃時,可關(guān)閉反應(yīng)器旁路并打開反應(yīng)器擋板。隨著省煤器前溫度的升高,可逐漸關(guān)閉省煤器旁路。帶部分負荷運行特性。當(dāng)機組帶部分負荷運行時,反應(yīng)器有可能達不到所要求的加氨溫度。這樣便給反應(yīng)器投用帶來了問題,特別是高含塵煙氣段布置方式。為此,對省煤器,用單獨的給水循環(huán)泵加旁路調(diào)節(jié)系統(tǒng);對煙氣再熱器,采用催化劑旁路,利用單獨的風(fēng)機進行煙氣再循環(huán)。
52當(dāng)前第52頁\共有60頁\編于星期四\4點4、SCR引起壓頭損失分析煙氣經(jīng)過催化劑層后產(chǎn)生的沿程阻力主要有兩方面的原因:一是催化劑模塊上的氣流孔磨擦阻力;二是與催化劑孔隙率相關(guān)的阻力。影響沿程阻力的因素有:催化劑的型式、高度、氣流孔徑尺寸以及煙氣的流速等。可以用公式(1)來估算催化劑層所引起的壓頭損失。
式中ΔP為壓降;fm為摩擦系統(tǒng),在方型孔中一般按fm=14.227/Re計算;n是與催化劑孔隙率相關(guān)的因子,在整體式催化劑中,n通常根據(jù)經(jīng)驗取值1.5;dh為催化劑氣流孔徑尺寸;L為催化劑層高;ρ為煙氣的密度;u為煙氣的線速度,即AV。一般情況下,燃煤煙氣的催化劑氣流孔徑尺寸dh約為6~8mm,設(shè)計的線速度在3~5m/s以上,如果按二層催化劑來設(shè)計,脫硝效率可達60%,增加的阻力為680Pa左右;如果按三層催化劑來設(shè)計,脫硝效率可達90%,增加的阻力為870Pa。催化劑運行一段時間后,受積灰、積鹽及煙氣沖刷磨損等因素的影響,煙氣通過催化劑層的阻力還會繼續(xù)增大,因此,還應(yīng)考慮一定的壓頭損失裕度。這樣,引風(fēng)機大約需增加1000Pa的壓頭來彌補增設(shè)脫硝裝置后所引起的風(fēng)壓損失。53當(dāng)前第53頁\共有60頁\編于星期四\4點壓降(Pa)2468101000750500煙氣線速度(m/s)250125015001750dh=2mmdh=4mmdh=6mm不同氣流孔徑煙氣線速度與壓降的關(guān)系圖技術(shù)對策:該工程改造后的引風(fēng)機仍采用動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機,其BMCR工況下的出力由原來的211.8m3/s變?yōu)?30.8m3/s,風(fēng)壓則由原來的3100Pa左右上升為4090Pa,電機功率由1600kW改為1800kW。54當(dāng)前第54頁\共有60頁\編于星期四\4點5、經(jīng)濟性影響
SCR的主要特點是工藝流程復(fù)雜,改造和運行費用高,如臺山電廠600MW機組的投資預(yù)算為工程靜態(tài)投資單位造價281元/kW,工程動態(tài)投資單位造價295元/kW,約占電廠基建投資的6~8;脫硝年運行成本為10129元/MWh,當(dāng)年脫硝效率為70%時,每噸NOx脫除成本8351元。優(yōu)點是脫硝效率高,通常脫硝效率可達90%以上,可以和其它爐內(nèi)脫硝技術(shù)聯(lián)合使用。
55當(dāng)前第55頁\共有60頁\編于星期四\4點56當(dāng)前第56頁\共有60頁\編于星期四\4點6、對煙道的影響與對策原鍋爐煙氣是從省煤器直接進入空預(yù)器,而加裝脫硝裝置后,增加了煙道和SCR反應(yīng)器,煙氣的走向和負壓產(chǎn)生了變化,因此,該工程對省煤器與空預(yù)器之間的煙道進行改造??紤]到省煤器出口處三向膨脹量均很大,施工時,在SCR進出口煙道等4個部位采用織物膨脹節(jié)吸收膨脹量。7、對鍋爐鋼結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的的影響與對策整個脫硝裝置的荷載約為1000多噸,同時涉及到SCR進口煙道與原有鍋爐鋼架的空間布置沖突問題。因此,需對爐后的鍋爐鋼結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)進行技術(shù)改
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