1、第九章 SCR装置在我国燃煤机组上设计需考虑的问题及应用实例,9.1 高灰条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题 9.2 液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题 9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,9.1 高灰燃煤SCR设计需考虑的问题,空气预热器和静电除尘器上游(高灰,热烟气侧),9.1 高灰燃煤SCR设计需考虑的问题,SCR催化剂的选取 SCR吹灰装置 SCR布置的考虑 SCR高灰的脱除 流场模拟与实体模型实验,9.1 高灰燃煤SCR设计需考虑的问题,SCR催化剂的选取 催化剂成分 形式:蜂窝式和板式较多 反应面积 脱硝效率 氨逃逸率 防磨:2025g/m3 防堵:板式
2、流通面积85%,蜂窝约80%,适当选取大的节距,9.1 高灰燃煤SCR设计需考虑的问题,SCR催化剂的选取 板式:不锈钢基材 蜂窝式:端部特殊处理,9.1 高灰燃煤SCR设计需考虑的问题,SCR吹灰装置 声波吹灰: 耙式蒸汽吹灰:0.71.0MPa,300350, 灰分大于2025g/m3优先选用耙式蒸汽吹灰器,9.1 高灰燃煤SCR设计需考虑的问题,声波吹灰,9.1 高灰燃煤SCR设计需考虑的问题,SCR布置的考虑,9.1 高灰燃煤SCR设计需考虑的问题,SCR布置的考虑 SCR旁路挡板门布置在垂直烟道中,优点是SCR混合距离长,布置简单,经济性好;缺点是会产生积灰斗效应,当旁路门打开时,易
3、造成空气预热器堵塞,导致停炉。 SCR旁路门布置在SCR入口烟道的上升段和SCR旁路烟道的水平段,优点是避免挡板上部积灰,可靠性和安全性好,缺点是成本高。,9.1 高灰燃煤SCR设计需考虑的问题,SCR高灰的脱除,9.1 高灰燃煤SCR设计需考虑的问题,流场模拟及实体模型试验 模型工作的目的 验证烟气与氨混合效果 优化烟道与反应器布置 优化流量控制装置 确保第一层催化剂入口烟气流速均匀一致 确保烟气垂直流动,使偏差最小化 确保不增加沉积灰量,9.1 高灰燃煤SCR设计需考虑的问题,流场模拟及实体模型试验 SCR旁路设置 系统压降 飞灰沉积 空预器入口速度分布,9.2 液态排渣条件下燃煤机组SC
4、R设计需考虑的问题,液态排渣炉的特点 与固态排渣炉相比,液态排渣炉的燃烧中心区维持1650以上,使处于熔化状态的灰粒在自重的作用下能沿炉膛下部四壁流向炉底的液态排渣池中 由于高的燃烧温度,灰的细度、黏性、表面电荷及灰中微量元素成分等方面与固态排渣炉的飞灰特征有较大的区别 另外,液态排渣炉若采用飞灰再循环,烟气中氧化砷(As2O3 )的浓度会更大,造成催化剂的活性降低。 因此,在液态排渣炉上实施SCR 技术时,对关键工艺的选择要特别重视。,9.2 液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题,液态排渣炉SCR设计原则 液态排渣炉由于其自身飞灰的特征,建议SCR设计中的空间速度(SV)取值应比固态
5、排渣炉大。 氨逃逸量随着NH3/NO比的增大和催化剂活性的降低而增大,它是影响催化剂设计的重要因素。 要达到较高的脱硝率,可选择大的催化剂体积和小的氨逃逸量,或者选择小的催化剂体积和大的氨逃逸量。催化剂体积增大意味着高投资、高压损、高能耗及建造体积大。 由于燃用煤种的变化及受多种运行参数的影响,NOx 进口浓度可能会有一定的波动, 因此,建议SCR装置的设计必须留有充足的余量。,9.2 液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题,液态排渣炉SCR设计应考虑的问题 SCR的布置方式 SCR设计参数(出口NOx、脱硝率、氨逃逸率和催化剂用量 砷中毒 催化剂类型及排列方式 吹灰器类型,9.2 液态
6、排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题,丹麦Avedore电站 基本情况 250MW燃煤电站 1993年Topsoe公司承建脱硝改造工程 NOx初始浓度450ppm 脱硝率80% 氨逃逸5ppm SO2/SO3转化率1% 3个催化剂层,节距7.4mm 无旁路,9.2 液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题,丹麦Avedore电站 运行状况 年运行:7900h 负荷在70%以上 蒸汽吹灰器每周运行一次 在大于90000h运行中,催化剂压降增加1015%,脱硝效率8092%,氨逃逸2ppm,SO2转化率0.1% 最初两层催化剂寿命31000h(设计16000h) 系统可靠性99% 备用催化
7、剂安装时间2天,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,我国SCR设备安装与运行情况,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,厦门嵩屿电厂4300MW燃煤SCR工程 2004年7月,上海电气石川岛电站环保有限公司(SEC-IHI)获得而其工程新扩建机组SCR总承包合同,与主体工程同步实施,其中3#机组与2005年12月顺利首通烟气。 2005年6月SEC-IHI在嵩屿一期2300MW旧机组改造增设SCR工程中有中标,配合机组大修,完成了SCR工程。 2006年6月4台SCR全部投运。,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,厦门嵩屿电厂4300MW燃煤SCR
8、工程,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,厦门嵩屿电厂4300MW燃煤SCR工程 入口烟气量1010466 m3/h NOx:450707mg/m3 SCR脱硝在50100%BMCR工况下运行 脱硝效率6090% 不设旁路 氨区4台机组共用,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,厦门嵩屿电厂4300MW燃煤SCR工程,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,厦门嵩屿电厂4300MW燃煤SCR工程 合理的脱硝效率 反应器外部结构 内部布置优化,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,厦门嵩屿电厂4300MW燃煤SCR工程,9.3 SCR装置在
9、国内燃煤机组中的设计及应用实例,福建后石电厂SCR工程 福建漳州,SCR台塑美国公司(Plastics Corp USA)投资兴建,由华阳电业有限公司建设和运行。 电厂装机容量为6600MW。三大主机采用三菱公司产品,锅炉设备选用为三菱重工神户造船 设计制造的MO-SSRR 型超临界直流锅炉. 锅炉岛设置两台除尘效率达99. 85 %的双室五电场静电除尘器、烟气脱硝和烟气海水脱硫装置。 脱硫装置是目前国内电力系统内安装的最大的海水脱硫设施。烟气脱硝装置是我国大陆600MW机组安装的第一台烟气脱硝处理装置。,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,国华太仓发电有限公司SCR工程 江苏
10、省太仓市,2600MW,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,大唐南京下关搬迁扩建SCR工程 大唐南京电厂搬迁扩建的推荐厂址位于南京市东北方向,地处南京市远郊宁镇交界的栖霞区靖安镇马渡村内,距市中心约45km,处于长江镇扬河段世业洲汊道南岸。 2660MW超超临界机组 ,采用选择性催化还原法(SCR)脱硝工艺,SCR烟气脱硝系统采用高灰段布置方式,即SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和空气预热器之间,脱硝装置处理100烟气量,在锅炉正常负荷范围内烟气脱硝效率均不低于80%,反应器出口NOx浓度不高于80mg/Nm3(6%氧含量,干烟气)。,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及
11、应用实例,大唐南京下关搬迁扩建SCR工程,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,大唐南京下关搬迁扩建SCR工程,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,大唐南京下关搬迁扩建SCR工程 SCR工艺系统主要由脱硝反应器、烟道系统、氨储存制备供应系统、氨喷射系统、吹灰系统等组成。 本工程每台锅炉配置2台脱硝反应器,反应器的截面尺寸为13.9m10m,每台脱硝反应器设计成21层催化剂布置方式,其中上层为预留层。烟气经过与氨气均匀混合后垂直向下流经反应器,反应器入口设置气流均布装置,反应器主要由里面布置的催化剂、催化剂支撑梁、反应器壳体、密封板等组成。 大唐下关电厂2660MW
12、锅炉燃用的煤质含灰量较高,且灰中SiO2含量较高,飞灰具有相当大的磨损力。SCR入口烟气中烟尘浓度高达9.341g/Nm3,选择抗堵灰性能好的催化剂。,9.3 SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例,大唐南京下关搬迁扩建SCR工程 根据锅炉飞灰的特性选择板式催化剂,以不锈钢金属网作为中心支撑体,再在外面覆盖上催化剂活性成分。板式催化剂抗烟气中的灰粒子的冲刷和堵塞的能力较强,在同等活性下,有较低的SO2氧化率,较低的烟气阻力等特点. 每台锅炉配置2台脱硝反应器,每台脱硝反应器设计成21层催化剂布置方式,其中上层为预留层。每层含有710个模块。模块之间和与反应器壁之间采用密封板密封。 催化剂采用模块结构,规格统一、具有互换性,以减少更换催化剂的时间。催化剂设计考虑燃料中含有的微量元素可能导致的催化剂中毒。催化剂模块为采用钢结构框架,并便于运输、安装、起吊。,思考题,高灰条件下燃煤机组SCR设计需考虑的哪些问题? 液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的哪些问题? 结合下关电厂搬迁扩建工程和我国燃煤火电厂大气污染排放标准,简述SCR装置工艺流程和设计参数。,