脱硝系统培训教材
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脱硝系统培训
催化车间技术课
脱硝系统培训
编写人：艾合买提
独山子石化公司炼油厂催化车间
脱硝原理 流程介绍 主要设备说明 氨的性质及危害
一、脱硝原理
再生烟气脱硝系统采用选择性催化还原工艺（SCR),是 引进奥地利STRABAG公司的SCR技术及催化剂的管理等 技术 。其原理是在催化剂作用下，选择性的与烟气中 NOX的还原反应，生成N2和H2O，发生的主要反应为： 4NO＋4NH3＋O2 → 4N2＋6H2O NO＋NO2＋2NH3 → 4N2＋3H2O SCR法由于还原反应温度要求低，运行温度范围为 250~420℃，具有对炉膛影响小、脱硝效率高、氨逃逸率 低等特点 ，SCR法在工业上得到了广泛应用。
二、流程介绍
1.液氨供应
还原剂液氨由炼油厂工业水车间供应，设液氨储罐 1台，容积15m3，设计压力为1.9MPa。储罐四周安装有工 业水喷淋管线及喷嘴，当罐体温度过高时自动淋水装置 启动，对罐体自动喷淋降温；当有微量氨气泄漏时也可 启动自动喷淋装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。 液氨储罐内的液氨通过液氨泵送至液氨蒸发器。
号：
旁通泵,水平的，磁力耦合器。
最大流量： 200 kg/h
输送压头： 0.3 MPa
入口压力： < 1.45 MPa
设计压力： 2.5 MPa
材质：
碳钢
马达：
1.1 kW
保护等级： Ex II A T1
6. 废液泵
液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统，由氨气稀释罐吸收成 氨废水后排放至废水池，通过废液泵输送到工厂含油污水地下管网系统（ 含硫污水系统）。
2.氨液蒸发
液氨蒸发器为专利设备，集成式液 氨蒸发器将液氨的蒸发器和缓冲罐 集成为一体。液氨蒸发所需要的热 量采用低压蒸汽加热来提供。蒸发 器上装有压力控制阀将氨气压力控 制在一定范围，当出口压力过高时 ，则切断液氨进料。在氨气出口管 线上也装有温度检测器，当温度过 低时切断液氨，使氨气至缓冲槽维 持适当温度及压力，蒸发器也应装 有安全阀，可防止设备压力异常过 高，水浴温度为70℃～90℃ 。
脱硝系统培训
编写人：艾合买提
独山子石化公司炼油厂催化车间
脱硝原理 流程介绍 主要设备说明 氨的性质及危害
一、脱硝原理
再生烟气脱硝系统采用选择性催化还原工艺（SCR),是 引进奥地利STRABAG公司的SCR技术及催化剂的管理等 技术 。其原理是在催化剂作用下，选择性的与烟气中 NOX的还原反应，生成N2和H2O，发生的主要反应为： 4NO＋4NH3＋O2 → 4N2＋6H2O NO＋NO2＋2NH3 → 4N2＋3H2O SCR法由于还原反应温度要求低，运行温度范围为 250~420℃，具有对炉膛影响小、脱硝效率高、氨逃逸率 低等特点 ，SCR法在工业上得到了广泛应用。
二、流程介绍
1.液氨供应
还原剂液氨由炼油厂工业水车间供应，设液氨储罐 1台，容积15m3，设计压力为1.9MPa。储罐四周安装有工 业水喷淋管线及喷嘴，当罐体温度过高时自动淋水装置 启动，对罐体自动喷淋降温；当有微量氨气泄漏时也可 启动自动喷淋装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。 液氨储罐内的液氨通过液氨泵送至液氨蒸发器。
号：
旁通泵,水平的，磁力耦合器。
最大流量： 200 kg/h
输送压头： 0.3 MPa
入口压力： < 1.45 MPa
设计压力： 2.5 MPa
材质：
碳钢
马达：
1.1 kW
保护等级： Ex II A T1
6. 废液泵
液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统，由氨气稀释罐吸收成 氨废水后排放至废水池，通过废液泵输送到工厂含油污水地下管网系统（ 含硫污水系统）。
2.氨液蒸发
液氨蒸发器为专利设备，集成式液 氨蒸发器将液氨的蒸发器和缓冲罐 集成为一体。液氨蒸发所需要的热 量采用低压蒸汽加热来提供。蒸发 器上装有压力控制阀将氨气压力控 制在一定范围，当出口压力过高时 ，则切断液氨进料。在氨气出口管 线上也装有温度检测器，当温度过 低时切断液氨，使氨气至缓冲槽维 持适当温度及压力，蒸发器也应装 有安全阀，可防止设备压力异常过 高，水浴温度为70℃～90℃ 。
脱硝培训课件
②快速NOx（Prompt NOX）它是燃料中的碳氢化合物CHx与空 气中的N2，在过量的空气系数为0.7～0.8时，由于缺氧燃烧生成，其 生成地点不是发生在火焰面的下游，而是在燃烧初期的火焰面内部， 而且反应时间极短，在实际燃烧装臵中，快速NOX量很少，就煤粉炉 而言，小于5%。
③燃料NOx（Fuel NOx）它是燃料中所含氮化合物在燃烧过程中 氧化而生成的氮氧化物，它占总生成量的60%～80%。
NO+O3→NO2+O2
2NO+O3→N2O5 N2O5+H2O→2HNO3 浓缩以后可获得60%的HNO3，或者将酸溶液用氨中和，制取肥料。 这种方法不会带入其他外来杂质，但是臭氧要用高电压制取，因此耗电 量大，费用也高，尚未工业化。
b、ClO2气相氧化吸收还原法 用ClO2将烟气中的NO氧化为NO2，然后用NaSO3水溶液吸收，使 NOx还原为N2，其反应为： 2NO+ClO2+H2O→NO2+HNO3+HCl NO2+2NaSO3→1/2N2+2Na2SO4 此法可以脱硫脱硝同时进行，只要反应塔中加入NaOH就可以实现。
燃烧方式、燃烧工况有关。NOx生成量强烈依赖于燃烧的温度水平，此 外
与风煤比、传热及煤、空气和燃烧产物的混合程度有关。正因为这样，
可以改变锅炉的燃烧方式、运行条件等来降低氮氧化物的生成量。
4、NOx排放控制措施 对于煤粉炉而言，主要的污染物是粉尘、SO2、NOx，其中前两者一些 比较成熟的解决办法，而对于 NOx 污染则主要从两个方面入手：一是采 用 低NOX燃烧技术，降低炉内NOX的生成量；二是在烟道尾部加装脱硝装 置，把烟气中的NOx转化为N2或有用的肥料。 （1）低NOx燃烧技术 低氮燃烧技术是通过燃烧技术降低NOx的生成量的技术，主要途如 下： ①选用氮含量低的燃料，包括燃料脱氮。 ②降低过剩空气系数，组织过浓燃烧，来降低燃料周围氧浓度， 即 低过量空气燃烧技术（LEA）。 ③在适宜的过剩空气条件下，降低温度峰值，以减少“热力”NOx 的生成。
③燃料NOx（Fuel NOx）它是燃料中所含氮化合物在燃烧过程中 氧化而生成的氮氧化物，它占总生成量的60%～80%。
NO+O3→NO2+O2
2NO+O3→N2O5 N2O5+H2O→2HNO3 浓缩以后可获得60%的HNO3，或者将酸溶液用氨中和，制取肥料。 这种方法不会带入其他外来杂质，但是臭氧要用高电压制取，因此耗电 量大，费用也高，尚未工业化。
b、ClO2气相氧化吸收还原法 用ClO2将烟气中的NO氧化为NO2，然后用NaSO3水溶液吸收，使 NOx还原为N2，其反应为： 2NO+ClO2+H2O→NO2+HNO3+HCl NO2+2NaSO3→1/2N2+2Na2SO4 此法可以脱硫脱硝同时进行，只要反应塔中加入NaOH就可以实现。
燃烧方式、燃烧工况有关。NOx生成量强烈依赖于燃烧的温度水平，此 外
与风煤比、传热及煤、空气和燃烧产物的混合程度有关。正因为这样，
可以改变锅炉的燃烧方式、运行条件等来降低氮氧化物的生成量。
4、NOx排放控制措施 对于煤粉炉而言，主要的污染物是粉尘、SO2、NOx，其中前两者一些 比较成熟的解决办法，而对于 NOx 污染则主要从两个方面入手：一是采 用 低NOX燃烧技术，降低炉内NOX的生成量；二是在烟道尾部加装脱硝装 置，把烟气中的NOx转化为N2或有用的肥料。 （1）低NOx燃烧技术 低氮燃烧技术是通过燃烧技术降低NOx的生成量的技术，主要途如 下： ①选用氮含量低的燃料，包括燃料脱氮。 ②降低过剩空气系数，组织过浓燃烧，来降低燃料周围氧浓度， 即 低过量空气燃烧技术（LEA）。 ③在适宜的过剩空气条件下，降低温度峰值，以减少“热力”NOx 的生成。
脱硝系统培训教材
一、氮氧化物危害性：
2021/2/8
2
在火电机组锅炉燃烧排放的多种大气污染物中，氮氧化物是最近三十多年来受到 世界极大关注的一种污染物，NO占95%以上，氮氧化物的排放对人体的致毒作用、 对植物的损害以及在酸雨和光化学烟雾的形成、对臭氧层的破坏中所起的作用已经 得到了科学的证明。随着今后电力工业的发展，NOx排放量将越来越大。如果不加 强控制，NOx对我国大气环境污染所造成的严重后果将不堪设想。 二、概述
2021/2/8
7
• 在上述反应中，反应式(3-1)～(3-4)是NOx被还原生成为N2和水的反应，是希望发生 的反应，是这一过程的主要反应。由于NO是烟气中NOx的主要成分，所以主反应中 (2-1)式所代表的反应又是最主要的反应。
• 反应式(3-5)～(3-17)是不希望发生的反应，是该选择性还原过程的副反应。这些反应 虽然在整个化学过程中所占的比例不大，但其中有些反应的生成物属于对环境或对设 备有害的物质。比如其中式(3-8)～(3-11)的反应所生成的N2O是一种温室气体，能产 生温室效应影响气候，而且还对臭氧层有破坏作用。反应式(3-12)～(3-16)所代表的 化学反应中，烟气中的SO2被氧化成SO3，继而再和过量氨反应生成硫酸铵((NH4)2 SO4)或硫酸氢铵（NH4HSO4），这两种物质对下游设备造成的损害也是不能忽视 的问题，所以这些反应都是应该力图抑制的。反应式(3-17)表示可进一步与CO2或 HF产生的副反应。
• （1）4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O • （2）6NO+4NH3 → 5N2+6H2O • （3）6NO2+8NH3 →7N2+12H2O • （4）2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O • （5）4NH3+3O2→2N2+6H2O • （6）4NH3+5O2→4NO+6H2O • （7）4NH3+7O2→4NO2+6H2O • （8）2NH3+2O2→N2O +3H2O
2021/2/8
2
在火电机组锅炉燃烧排放的多种大气污染物中，氮氧化物是最近三十多年来受到 世界极大关注的一种污染物，NO占95%以上，氮氧化物的排放对人体的致毒作用、 对植物的损害以及在酸雨和光化学烟雾的形成、对臭氧层的破坏中所起的作用已经 得到了科学的证明。随着今后电力工业的发展，NOx排放量将越来越大。如果不加 强控制，NOx对我国大气环境污染所造成的严重后果将不堪设想。 二、概述
2021/2/8
7
• 在上述反应中，反应式(3-1)～(3-4)是NOx被还原生成为N2和水的反应，是希望发生 的反应，是这一过程的主要反应。由于NO是烟气中NOx的主要成分，所以主反应中 (2-1)式所代表的反应又是最主要的反应。
• 反应式(3-5)～(3-17)是不希望发生的反应，是该选择性还原过程的副反应。这些反应 虽然在整个化学过程中所占的比例不大，但其中有些反应的生成物属于对环境或对设 备有害的物质。比如其中式(3-8)～(3-11)的反应所生成的N2O是一种温室气体，能产 生温室效应影响气候，而且还对臭氧层有破坏作用。反应式(3-12)～(3-16)所代表的 化学反应中，烟气中的SO2被氧化成SO3，继而再和过量氨反应生成硫酸铵((NH4)2 SO4)或硫酸氢铵（NH4HSO4），这两种物质对下游设备造成的损害也是不能忽视 的问题，所以这些反应都是应该力图抑制的。反应式(3-17)表示可进一步与CO2或 HF产生的副反应。
• （1）4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O • （2）6NO+4NH3 → 5N2+6H2O • （3）6NO2+8NH3 →7N2+12H2O • （4）2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O • （5）4NH3+3O2→2N2+6H2O • （6）4NH3+5O2→4NO+6H2O • （7）4NH3+7O2→4NO2+6H2O • （8）2NH3+2O2→N2O +3H2O
脱硝培训教材
文件编号：GCL-Eng-TX033-TRAIN-001广州恒运热电（C）厂有限责任公司小型SCR脱硝技改项目脱硝系统培训教材中环（中国）工程有限公司2010年06月目录前言 ...................................................... 错误!未定义书签。
1、SCR设计基础及性能指标.................................... 错误!未定义书签。
工艺系统简介............................................. 错误!未定义书签。
主要设计基础数据......................................... 错误!未定义书签。
2、SCR反应系统的组成及工艺描述.............................. 错误!未定义书签。
SCR反应系统概述......................................... 错误!未定义书签。
选择性催化还原(SCR)法.................................... 错误!未定义书签。
稀释空气系统描述......................................... 错误!未定义书签。
仪用空气系统描述......................................... 错误!未定义书签。
吹灰系统描述............................................. 错误!未定义书签。
消防及安全系统描述....................................... 错误!未定义书签。
3、工艺系统设计参数.......................................... 错误!未定义书签。
脱硝系统工艺参数......................................... 错误!未定义书签。
脱硝系统培训资料
尿素溶液制备储存及水解制氨供应 系统
• 包括尿素溶解罐、尿素溶液输送泵、尿素 溶液储罐、高流量循环泵、过滤器、水解 器、背压控制阀、疏水箱、疏水泵、地坑 泵、蒸汽减温减压设备等。
脱硝系统主要设备
• 尿素溶解罐、尿素溶液储罐、尿素溶液混 合泵、尿素溶液供应与循环装置、伴热系 统、冲洗系统、加热蒸汽及疏水回收系统、 还原剂厂房通风系统、水解系统、氨喷射 格栅、
• 催化剂化学寿命大于24000运行小时，机械 寿命大于8年，并可再生利用。
系统的构成
• 脱硝反应区系统、尿素溶液制备储存系统、 尿素溶液供应与循环系统、水解制氨供应 系统、氨喷射系统（不包括SCR反应器烟道 内的喷氨栅格）和其他辅助系统和设备组 成。
尿素溶液制备储存和水解制氨供应 系统
• 本工程采用尿素来制备脱硝还原剂，采用尿素 水解工艺，乙方按照厂内2台炉（脱硝效率不 低于85%）尿素溶液制备储存、循环供应、水 解制氨供应系统的原则设计、供货、安装及运 营管理。
脱硝
脱硝工艺系统设计
• 脱硝工艺采用SCR法 • 脱硝设备容量按脱硝效率不低于85%考虑，SCR按入口
NOx浓度300mg/Nm3（6%含氧量，干基，标态）设计， 且出口NOx含量不超过45mg/Nm3，催化剂层按“2+1”设计。 • 脱硝系统需满足30~100%BMCR全负荷脱硝。 • 氨SO逃2/S逸O3不转大化于率2小.28于m1g%/N。m3（标态，干基，6%O2，）， • 脱硝装置不设置烟气旁路和省煤器高温旁路系统。 • 脱硝反应器布置在锅炉省煤器和空预器之间。 • 脱硝还原剂采用尿素水解制氨工艺制取。尿素溶液的制 备、储存、尿素溶液供应与循环、水解制氨、喷射系统 以入口NOx浓度300mg/Nm3来进行设计。
烟气脱硝技术培训教材
▪ 热力型NOX：在高温燃烧时产生，高于1500℃生成量会比较 多。
▪ 燃料型NOX：燃料中固有的氮化合物经过复杂的化学反应后 生成，燃料型NOX 约占整个生成的NOX70～95%。
▪ 氮氧化物排放的经验值：
老燃煤电厂无低氮燃烧器 900～1000mg/Nm3；
新建电厂有低氮燃烧器 于500mg/Nm3。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
•
4、选择性催化还原脱硝工艺SCR
•特点： •SO2 + O2→SO3 转化率小于1％； •氨消耗量低，脱硝后氨逃逸率低：1
～3ppm，对后续设备影响较小；
•脱氮效率80－90％，甚至更高（可
达95％）
• 温度窗口宽：300~420℃，对主机
负荷、煤种变化适应性强。
•
世界范围内的NOx污染现状
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
•大气NO2浓度世界地图 •欧洲宇航局Envisat卫星 2003年1月至2004年6
月
•
2、NOx污染物的概述
▪ 电厂NOx的产生主要是由燃料（煤、燃气、燃油等）燃烧产 生的。
▪ NOx是指NO、N2O、NO2、N2O4等的混合物，其中最主要的氮氧 化物有NO和NO2。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
•
5、选择性非催化还原脱硝工艺SNCR
路漫漫其修SNCR
▪ SNCR技术是非触媒的炉內噴射工艺。
▪ SNCR是由美国Exxon公司首先开发成 功、首先在日本得到商业应用；
▪ SNCR无需催化剂，选择的还原剂与 SCR相同，也为NH3、氨水或尿素
▪ SNCR以还原剂在锅炉上方和水平烟 道喷入，与烟气中的NO x有选择的反 应生成无害的N2和H2O；
脱硝培训资料
第一部分、运行方式
一、运行方式概述
• 在SCR烟气脱硝系统中，SCR反应器与还 原制备区(即氨制备区)的联系，在工艺上只 有喷氨格栅的人口，在控制上只有脱硝控 制系统的氨量需求信号。脱硝控制系统根 据烟气NO浓度、设计脱硝率和烟气量的计 算得出氨量需求信号对喷氨管道上的阀门 进行调节，调整合适的喷氨量。通常， SCR烟气脱硝的运行操作包括正常的起动、 停止和自动保护停止。
3.SCR烟气脱硝系统的自动安全停止
• 当烟气温度超过420℃时，对催化 剂模块的损坏非常大，应立即停止锅 炉运行。在到达420℃前，停止氨气 喷入(超过390℃时)，执行自动停止 SCR烟气脱硝系统来避免损害催化剂 模块；当温度降到310℃以下，延时 10min，自动停止SCR烟气脱硝系统 来避免损害催化剂模块。
二、SCR烟气脱硝系统的启动
• 不设置旁路的SCR烟气脱硝系统与锅炉同时 启动，启动前在锅炉预通风阶段使用空气先加 热催化剂。SCR烟气脱硝系统冷态启动时，锅 炉处于冷态状况，烟气的最大升温速率控制在 3～4℃/min。同时，监测SCR反应器入口及 出口的温度，正常运行时温度差在1O℃以下。 当催化剂温度升到310℃后，维持10min，氨 气供给系统即开始，通过喷氨格栅向SCR反应 器喷氨，SCR烟气脱硝系统进入正常运行阶段。 反应区温度应保持在400℃ 以下。
• （1）由于烟气流量不易于直接准确测量， 因此烟气流量通常是通过锅炉空气流量和 锅炉燃烧等数据计算得到的（数据由机组 DCS提供）。由于测量信号存在滞后性的 问题，锅炉空气流量被用来快速检测负荷 变化。
• （2）计算出的NOx流量乘以摩尔比是所需 的氨气流量。摩尔比是根据系统设计的脱 硝效率计算得出的，在固定摩尔比控制方 法中为预设常数。
一、运行方式概述
• 在SCR烟气脱硝系统中，SCR反应器与还 原制备区(即氨制备区)的联系，在工艺上只 有喷氨格栅的人口，在控制上只有脱硝控 制系统的氨量需求信号。脱硝控制系统根 据烟气NO浓度、设计脱硝率和烟气量的计 算得出氨量需求信号对喷氨管道上的阀门 进行调节，调整合适的喷氨量。通常， SCR烟气脱硝的运行操作包括正常的起动、 停止和自动保护停止。
3.SCR烟气脱硝系统的自动安全停止
• 当烟气温度超过420℃时，对催化 剂模块的损坏非常大，应立即停止锅 炉运行。在到达420℃前，停止氨气 喷入(超过390℃时)，执行自动停止 SCR烟气脱硝系统来避免损害催化剂 模块；当温度降到310℃以下，延时 10min，自动停止SCR烟气脱硝系统 来避免损害催化剂模块。
二、SCR烟气脱硝系统的启动
• 不设置旁路的SCR烟气脱硝系统与锅炉同时 启动，启动前在锅炉预通风阶段使用空气先加 热催化剂。SCR烟气脱硝系统冷态启动时，锅 炉处于冷态状况，烟气的最大升温速率控制在 3～4℃/min。同时，监测SCR反应器入口及 出口的温度，正常运行时温度差在1O℃以下。 当催化剂温度升到310℃后，维持10min，氨 气供给系统即开始，通过喷氨格栅向SCR反应 器喷氨，SCR烟气脱硝系统进入正常运行阶段。 反应区温度应保持在400℃ 以下。
• （1）由于烟气流量不易于直接准确测量， 因此烟气流量通常是通过锅炉空气流量和 锅炉燃烧等数据计算得到的（数据由机组 DCS提供）。由于测量信号存在滞后性的 问题，锅炉空气流量被用来快速检测负荷 变化。
• （2）计算出的NOx流量乘以摩尔比是所需 的氨气流量。摩尔比是根据系统设计的脱 硝效率计算得出的，在固定摩尔比控制方 法中为预设常数。
脱硝系统培训课件
反应器的类型与工作原理
反应器类型
反应器设计
反应器是脱硝系统的核心部件，根据 工艺和条件的不同，反应器可分为多 种类型，如炉内喷射型、催化剂型等 。
反应器的设计应考虑工艺流程、操作 条件、催化剂种类等因素，以确保其 高效、稳定运行。
工作原理
反应器的工作原理是通过还原剂与烟 气中的氮氧化物发生还原反应，生成 氮气和水蒸气，从而达到脱硝的目的 。
电缆连接
正确连接所有电缆，确保电气 安全。
管道连接
确保管道连接牢固，无泄漏。
系统的调试与运行
系统检查
检查所有设备是否正常工作。
性能测试
进行性能测试，确保系统达标。
参数设置
根据实际情况调整系统参数。
运行优化
根据实际运行情况优化系统性能。
常见故障的排查与处理
故障识别
快速识别故障类型和原因。
故障排除
根据故障类型采取相应措施进行排除 。
化工行业
化工行业生产过程中会产 生大量的氮氧化物，脱硝 系统可以有效降低其排放 ，保护环境。
脱硝系统的历史与发展
历史
脱硝技术的研究始于20世纪70年代，随着环保意识的提高和排放标准的日益严格，脱硝技术得到了迅速的发展和 应用。
发展
目前，脱硝技术正朝着高效、低成本、环保的方向发展，新型的脱硝技术如选择性催化还原法（SCR）和选择性 非催化还原法（SNCR）等在国内外得到了广泛应用。同时，随着科技的不断进步，脱硝系统的性能和效率也将 得到进一步提高。
02
脱硝系统的组成与原 理
还原剂的选择与特性
还原剂种类
选择合适的还原剂是脱硝 系统的关键，常用的还原 剂包括氨气、尿素等。
还原剂特性
还原剂应具备反应活性高 、无毒、无害、稳定性好 等特性，同时还要考虑成 本和可获得性。
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• 脱硝反应器是SCR工艺的关键设备，它的安装位置有多种可能，可以安放 在省煤器之后——称之为高含尘烟气段布置；也可以安装在电除尘器之后— —称之为低含尘烟气段布置；还可以安装在脱硫装置之后即整个烟气净化系 统的尾端——称之为尾部烟气段布置。见图2-5。
2019/8/17
5
• 着环保要求的不断提高，燃烧的后处理越来越成为必然。 • 二级污染预防措施 • （2）二级污染预防措施是指在NOx的生成后的控制措施，即对燃烧后产生的含
NOx的烟气(尾气)进行脱氮处理，又称为烟气脱硝（Flue gas deNOx）或废气脱硝 （Waste gas deNOx）。
脱硝系统培训教材
2019/8/17
1
第一章 脱硝系统技术介绍
前言
国务院在2011.12.21日印发了国家环境保护“十二五”规划通知中规定 要求持续推进电力行业污染减排，新建燃煤机组要同步建设脱硝设施，未安 装脱硝设施的现役燃煤机组要加快淘汰或建设脱硝设施，烟气脱硝设施要按 照规定取消烟气旁路。加快燃煤机组低氮燃烧技术改造和烟气脱硝设施建设， 单机容量30万千瓦以上（含）的燃煤机组要全部加装脱硝设施。加强对脱 硝设施运行的监管，对不能稳定达标排放的，要限期进行改造。加快脱硝建 设步伐。因地制宜开展燃煤锅炉烟气治理，新建燃煤锅炉要安装脱硝设施， 现有燃煤锅炉要实施烟气脱硝，东部地区的现有燃煤锅炉还应安装低氮燃烧 装置。环境保护部部长周生贤与31个省、自治区、直辖市政府和新疆生产 建设兵团，以及华能、大唐、华电、国电、中电投、国家电网、中石油、中 石化(集团)公司主要负责人正式签署“十二五”主要污染物总量减排目标责 任书。据悉，对年度减排目标未完成或者重点减排项目未落实的地方和企业， 实行问责和一票否决。由此可以看出国家对火力发电厂燃煤机组烟气中污染 物排放控制相当严格，对新建机组要求全部建设烟气脱硫、脱硝装置，要求 安装在线连续监测装置，并与环保部门联网，所以我公司新建30万千瓦机 组若满足地方环境保护部门监督检查，机组必须同步建设烟气脱硝装置，大 气污染物排放需稳定达到2012年颁布的《火电厂大气污染物排放标准 （GB13223-2011）中污染物排放要求参数值。
• 一级污染预防措施主要是通过改进燃烧方式减少NOx的生成量。基于NOx的形成受 温度的影响极大这一规律，可以通过改进燃烧方式避开使NOx大量生成的温度区间， 从而实现NOx的减排。
• 主要有以下几种途径：
• 1）低氧燃烧或低过量空气系数（LEA）；
• 2）烟气再循环（FGR）；
• 3）降低空气预热器温度（RAP）；
料的锅炉的烟气治理。
2019/8/17
9
• 1、工艺程
• 选择性催化还原系统安装于锅炉省煤器之后的烟道上，NH3通过固定于氨 喷射格栅上的喷嘴喷入烟气中，与烟气混合均匀后一起进入填充有催化剂 的脱氮反应器。反应器通常竖直放置（也有个别水平放置的），NOx与 NH3在催化剂的作用下发生还原反应。反应器中的催化剂分上下多层，经 过最后一层催化剂后，使烟气中的NOx控制在排放限值以内，图2-4为该系 统的简单示意。图中的SCR反应器中有三层催化剂（其中一层备用），省 煤器旁路是用来调节温度的，即通过调节经过省煤器的与通过旁路的烟气 比例来控制反应器中的烟气温度，氨喷射器安装位置在SCR反应器的上游 足够远处以保证喷入的氨与烟气充分混合。
• 不添加催化利的方法称为“选择性非催化还原法”，简称SNCR法，是该方法的英文 名称Selected Non-Catalytic Reduction的缩写。
2019/8/17
8
• 添加催化剂的方法称为“选择性催化还原法”，简称SCR法，是该方法的英文名称 Selected Catalytic Reduction的缩写。SCR法和SNCR法的温度窗比较见下图
一、氮氧化物危害性：
2019/8/17
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在火电机组锅炉燃烧排放的多种大气污染物中，氮氧化物是最近三十多年来受到 世界极大关注的一种污染物，NO占95%以上，氮氧化物的排放对人体的致毒作用、 对植物的损害以及在酸雨和光化学烟雾的形成、对臭氧层的破坏中所起的作用已经 得到了科学的证明。随着今后电力工业的发展，NOx排放量将越来越大。如果不加 强控制，NOx对我国大气环境污染所造成的严重后果将不堪设想。 二、概述
（9）2NH3+8NO→5N2O +3H2O • （10）4NO+4NH3+3O2→4N2O +6H2O • （11）12NO2+16NH3+73O2→14N2O +24H2O • （12）2SO2+O2→2SO3 • （13）NH3+SO3+H2O→NH4HSO4 • （14）2NH3+SO3+H2O→(NH4) 2SO4 • （15）2NH4HSO4→(NH4) 2SO4+ H2SO4 • （16）2NH4HSO4+4NH3→(NH4) 2SO4 • （17）NH3 +HCI→NH4CI
• （1）4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O • （2）6NO+4NH3 → 5N2+6H2O • （3）6NO2+8NH3 →7N2+12H2O • （4）2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O • （5）4NH3+3O2→2N2+6H2O • （6）4NH3+5O2→4NO+6H2O • （7）4NH3+7O2→4NO2+6H2O • （8）2NH3+2O2→N2O +3H2O
• 一、NOx的形成机理 • 在燃料的燃烧过程中，NOx的生成通过三种机理，三种机理所生成的NOx分别称作
燃料型NOx（ Fuel NOx）、温度型或热力型NOx（Thermal NOx）和快速型（或 速度型）NOx（Prompt NOx）： • 1．燃料型NOx • 燃料本身所含的氮的有机物诸如喹啉(C5H5N)、吡啶(C9H7N)等，在高温下释放出 氮和氧化合生成的NOx，称作燃料型NOx。 • 2．温度型或热力型NOx • 燃烧时空气中的Ｎ2在高温下氧化生成的NOx，称作温度型或热力型NOx。
• 根据不同种类催化剂的适宜工作温度范围，SCR可分为高温工艺、中温工 艺和低温工艺，其划分标准是：
• 高温SCR工艺的适宜温度范围为345～590℃；
• 中温SCR工艺的适宜温度范围为260～380℃；
• 低温SCR工艺的适宜温度范围为80～300℃。
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• 2、催化反应器的布置
• 湿法有气相氧化液相吸收法和液相氧化吸收法等，干法有选择性催化还原法 （SCR）、选择性非催化还原法(SNCR)等。
• 目前世界上使用最广泛的方法是选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法 (SNCR)。
• 二、选择性还原法 • 烟气脱硝的选择性还原法是利用氨（NH3）对氮氧化物（NOx）的还原功能，在一
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• 3．快速型（或速度型）NOx
• 碳氢燃料在燃料过多时燃烧所产生的NOx，称作快速型（或速度型）NOx， 对于大多数的矿物燃料，这类NOx含量较小。
• 温度、氧浓度、燃料含氮量和反应时间是燃烧过程中影响NOx生成量的主要 因素。在这些因素中，又以温度的影响最强。根据Zelkowski（1986）的研 究结果，在煤粉燃烧装置常规氧量运行条件下，NOx生成量与温度之间的关 系存在一个“边界温度”，高于该“边界温度”时，NOx生成量将随温度的 升高以指数规律增加，这个“边界温度”大约为1300℃。下图就是 Zelkowski给出的与温NO度x的的关生系成曲量线。
• 2、选择性催化还原与选择性非催化还原
• 任何一个化学反应都存在适宜反应发生的温度，通常把适宜发生反应的温度区间称为 “温度窗”，NH3对NOx的选择还原在有催化剂存在和没有催化剂存在的情况下，具 有不同的“温度窗”。在不添加催化剂的时候，较理想的NH3对NOx的还原温度窗为 850～10000C，低于该温度区间NOx的还原速度就会变得很慢，而且当温度在 1050～12000C时，氨本身还会被氧化成NO。通过添加不同种类的催化剂，上述温 度窗可以降低到250～4200C之间，甚至可以低到80～1500C。
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• 在上述反应中，反应式(3-1)～(3-4)是NOx被还原生成为N2和水的反应，是希望发生 的反应，是这一过程的主要反应。由于NO是烟气中NOx的主要成分，所以主反应中 (2-1)式所代表的反应又是最主要的反应。
• 反应式(3-5)～(3-17)是不希望发生的反应，是该选择性还原过程的副反应。这些反应 虽然在整个化学过程中所占的比例不大，但其中有些反应的生成物属于对环境或对设 备有害的物质。比如其中式(3-8)～(3-11)的反应所生成的N2O是一种温室气体，能产 生温室效应影响气候，而且还对臭氧层有破坏作用。反应式(3-12)～(3-16)所代表的 化学反应中，烟气中的SO2被氧化成SO3，继而再和过量氨反应生成硫酸铵((NH4)2 SO4)或硫酸氢铵（NH4HSO4），这两种物质对下游设备造成的损害也是不能忽视 的问题，所以这些反应都是应该力图抑制的。反应式(3-17)表示可进一步与CO2或 HF产生的副反应。
一般意义上的氮氧化物包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，但对大 气造成污染的主要是NO、NO2和N2O。燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和 NO2——被统称为NOx。在绝大多数燃烧方式中，产生的NO占90%以上，其余为 NO2。上个世纪40年代在英国、50年代在美国以及60年代在德国都有关于NOx的 危害的报道。60年代氮氧化物被国际社会确认为大气的主要污染物之一，随后在 对NOx的形成与危害机理进行深 • 入研究的基础上，开发了多种控制氮氧化物排放的实用技术。从最初的控制燃烧方 法，到后来的烟气脱硝技术，这些技术的应用为减缓火力发电厂排放氮氧化物对大 气环境造成的压力发挥了重要作用。
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• 着环保要求的不断提高，燃烧的后处理越来越成为必然。 • 二级污染预防措施 • （2）二级污染预防措施是指在NOx的生成后的控制措施，即对燃烧后产生的含
NOx的烟气(尾气)进行脱氮处理，又称为烟气脱硝（Flue gas deNOx）或废气脱硝 （Waste gas deNOx）。
脱硝系统培训教材
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第一章 脱硝系统技术介绍
前言
国务院在2011.12.21日印发了国家环境保护“十二五”规划通知中规定 要求持续推进电力行业污染减排，新建燃煤机组要同步建设脱硝设施，未安 装脱硝设施的现役燃煤机组要加快淘汰或建设脱硝设施，烟气脱硝设施要按 照规定取消烟气旁路。加快燃煤机组低氮燃烧技术改造和烟气脱硝设施建设， 单机容量30万千瓦以上（含）的燃煤机组要全部加装脱硝设施。加强对脱 硝设施运行的监管，对不能稳定达标排放的，要限期进行改造。加快脱硝建 设步伐。因地制宜开展燃煤锅炉烟气治理，新建燃煤锅炉要安装脱硝设施， 现有燃煤锅炉要实施烟气脱硝，东部地区的现有燃煤锅炉还应安装低氮燃烧 装置。环境保护部部长周生贤与31个省、自治区、直辖市政府和新疆生产 建设兵团，以及华能、大唐、华电、国电、中电投、国家电网、中石油、中 石化(集团)公司主要负责人正式签署“十二五”主要污染物总量减排目标责 任书。据悉，对年度减排目标未完成或者重点减排项目未落实的地方和企业， 实行问责和一票否决。由此可以看出国家对火力发电厂燃煤机组烟气中污染 物排放控制相当严格，对新建机组要求全部建设烟气脱硫、脱硝装置，要求 安装在线连续监测装置，并与环保部门联网，所以我公司新建30万千瓦机 组若满足地方环境保护部门监督检查，机组必须同步建设烟气脱硝装置，大 气污染物排放需稳定达到2012年颁布的《火电厂大气污染物排放标准 （GB13223-2011）中污染物排放要求参数值。
• 一级污染预防措施主要是通过改进燃烧方式减少NOx的生成量。基于NOx的形成受 温度的影响极大这一规律，可以通过改进燃烧方式避开使NOx大量生成的温度区间， 从而实现NOx的减排。
• 主要有以下几种途径：
• 1）低氧燃烧或低过量空气系数（LEA）；
• 2）烟气再循环（FGR）；
• 3）降低空气预热器温度（RAP）；
料的锅炉的烟气治理。
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• 1、工艺程
• 选择性催化还原系统安装于锅炉省煤器之后的烟道上，NH3通过固定于氨 喷射格栅上的喷嘴喷入烟气中，与烟气混合均匀后一起进入填充有催化剂 的脱氮反应器。反应器通常竖直放置（也有个别水平放置的），NOx与 NH3在催化剂的作用下发生还原反应。反应器中的催化剂分上下多层，经 过最后一层催化剂后，使烟气中的NOx控制在排放限值以内，图2-4为该系 统的简单示意。图中的SCR反应器中有三层催化剂（其中一层备用），省 煤器旁路是用来调节温度的，即通过调节经过省煤器的与通过旁路的烟气 比例来控制反应器中的烟气温度，氨喷射器安装位置在SCR反应器的上游 足够远处以保证喷入的氨与烟气充分混合。
• 不添加催化利的方法称为“选择性非催化还原法”，简称SNCR法，是该方法的英文 名称Selected Non-Catalytic Reduction的缩写。
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• 添加催化剂的方法称为“选择性催化还原法”，简称SCR法，是该方法的英文名称 Selected Catalytic Reduction的缩写。SCR法和SNCR法的温度窗比较见下图
一、氮氧化物危害性：
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在火电机组锅炉燃烧排放的多种大气污染物中，氮氧化物是最近三十多年来受到 世界极大关注的一种污染物，NO占95%以上，氮氧化物的排放对人体的致毒作用、 对植物的损害以及在酸雨和光化学烟雾的形成、对臭氧层的破坏中所起的作用已经 得到了科学的证明。随着今后电力工业的发展，NOx排放量将越来越大。如果不加 强控制，NOx对我国大气环境污染所造成的严重后果将不堪设想。 二、概述
（9）2NH3+8NO→5N2O +3H2O • （10）4NO+4NH3+3O2→4N2O +6H2O • （11）12NO2+16NH3+73O2→14N2O +24H2O • （12）2SO2+O2→2SO3 • （13）NH3+SO3+H2O→NH4HSO4 • （14）2NH3+SO3+H2O→(NH4) 2SO4 • （15）2NH4HSO4→(NH4) 2SO4+ H2SO4 • （16）2NH4HSO4+4NH3→(NH4) 2SO4 • （17）NH3 +HCI→NH4CI
• （1）4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O • （2）6NO+4NH3 → 5N2+6H2O • （3）6NO2+8NH3 →7N2+12H2O • （4）2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O • （5）4NH3+3O2→2N2+6H2O • （6）4NH3+5O2→4NO+6H2O • （7）4NH3+7O2→4NO2+6H2O • （8）2NH3+2O2→N2O +3H2O
• 一、NOx的形成机理 • 在燃料的燃烧过程中，NOx的生成通过三种机理，三种机理所生成的NOx分别称作
燃料型NOx（ Fuel NOx）、温度型或热力型NOx（Thermal NOx）和快速型（或 速度型）NOx（Prompt NOx）： • 1．燃料型NOx • 燃料本身所含的氮的有机物诸如喹啉(C5H5N)、吡啶(C9H7N)等，在高温下释放出 氮和氧化合生成的NOx，称作燃料型NOx。 • 2．温度型或热力型NOx • 燃烧时空气中的Ｎ2在高温下氧化生成的NOx，称作温度型或热力型NOx。
• 根据不同种类催化剂的适宜工作温度范围，SCR可分为高温工艺、中温工 艺和低温工艺，其划分标准是：
• 高温SCR工艺的适宜温度范围为345～590℃；
• 中温SCR工艺的适宜温度范围为260～380℃；
• 低温SCR工艺的适宜温度范围为80～300℃。
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• 2、催化反应器的布置
• 湿法有气相氧化液相吸收法和液相氧化吸收法等，干法有选择性催化还原法 （SCR）、选择性非催化还原法(SNCR)等。
• 目前世界上使用最广泛的方法是选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法 (SNCR)。
• 二、选择性还原法 • 烟气脱硝的选择性还原法是利用氨（NH3）对氮氧化物（NOx）的还原功能，在一
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• 3．快速型（或速度型）NOx
• 碳氢燃料在燃料过多时燃烧所产生的NOx，称作快速型（或速度型）NOx， 对于大多数的矿物燃料，这类NOx含量较小。
• 温度、氧浓度、燃料含氮量和反应时间是燃烧过程中影响NOx生成量的主要 因素。在这些因素中，又以温度的影响最强。根据Zelkowski（1986）的研 究结果，在煤粉燃烧装置常规氧量运行条件下，NOx生成量与温度之间的关 系存在一个“边界温度”，高于该“边界温度”时，NOx生成量将随温度的 升高以指数规律增加，这个“边界温度”大约为1300℃。下图就是 Zelkowski给出的与温NO度x的的关生系成曲量线。
• 2、选择性催化还原与选择性非催化还原
• 任何一个化学反应都存在适宜反应发生的温度，通常把适宜发生反应的温度区间称为 “温度窗”，NH3对NOx的选择还原在有催化剂存在和没有催化剂存在的情况下，具 有不同的“温度窗”。在不添加催化剂的时候，较理想的NH3对NOx的还原温度窗为 850～10000C，低于该温度区间NOx的还原速度就会变得很慢，而且当温度在 1050～12000C时，氨本身还会被氧化成NO。通过添加不同种类的催化剂，上述温 度窗可以降低到250～4200C之间，甚至可以低到80～1500C。
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• 在上述反应中，反应式(3-1)～(3-4)是NOx被还原生成为N2和水的反应，是希望发生 的反应，是这一过程的主要反应。由于NO是烟气中NOx的主要成分，所以主反应中 (2-1)式所代表的反应又是最主要的反应。
• 反应式(3-5)～(3-17)是不希望发生的反应，是该选择性还原过程的副反应。这些反应 虽然在整个化学过程中所占的比例不大，但其中有些反应的生成物属于对环境或对设 备有害的物质。比如其中式(3-8)～(3-11)的反应所生成的N2O是一种温室气体，能产 生温室效应影响气候，而且还对臭氧层有破坏作用。反应式(3-12)～(3-16)所代表的 化学反应中，烟气中的SO2被氧化成SO3，继而再和过量氨反应生成硫酸铵((NH4)2 SO4)或硫酸氢铵（NH4HSO4），这两种物质对下游设备造成的损害也是不能忽视 的问题，所以这些反应都是应该力图抑制的。反应式(3-17)表示可进一步与CO2或 HF产生的副反应。
一般意义上的氮氧化物包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，但对大 气造成污染的主要是NO、NO2和N2O。燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和 NO2——被统称为NOx。在绝大多数燃烧方式中，产生的NO占90%以上，其余为 NO2。上个世纪40年代在英国、50年代在美国以及60年代在德国都有关于NOx的 危害的报道。60年代氮氧化物被国际社会确认为大气的主要污染物之一，随后在 对NOx的形成与危害机理进行深 • 入研究的基础上，开发了多种控制氮氧化物排放的实用技术。从最初的控制燃烧方 法，到后来的烟气脱硝技术，这些技术的应用为减缓火力发电厂排放氮氧化物对大 气环境造成的压力发挥了重要作用。