开云 开云体育官网开云 开云体育官网开云 开云体育官网环保技术 环保技术 卢志民博士 –2010年3月8日星期一 能源洁净利用 内容介绍 一．燃煤电厂污染物产生概述 二．粉尘污染物控制 三． 烟气脱硫技术 四．烟气脱硝技术 2 2009 能源洁净利用 脱硝技术-低NOx燃烧 3 2009 能源洁净利用 烟气脱硝技术-SCR 4 2009 能源洁净利用 Selective Catalytic Reduction 选择性催化还原 l SCR技术是利用NH 与NO反应的选择性，在催化剂表面将富氧烟气中的 3 NO 还原成 N 和 H O。NH 与NO反应在一个狭窄的温度范围内进行。不 2 2 3 同的催化剂的作用温度不一样，使用最广泛的温度为300～400℃。最 初的SCR催化剂是铂Pt等贵金属，70年代后期， 日本人开始使用钒V、 钛Ti、钨W等贱金属。80年代，TiO 、ZrO 、V O 等金属化合物等开始 2 2 2 5 得到应用，反应的温度窗口也得到的拓宽。 NH 3 催化剂层 o 最新的SCR工业催化剂 NOx NH H O 3 2 一般使用TiO 为载体 NOx N 2 2 NOx NH H O 的 V O /WO 及 原烟气 3 2 净烟气 2 5 3 NOx N 2 NOx NH H O MoO 等金属氧化物。 3 2 3 5 2009 能源洁净利用 基本反应: 4NO+4NH +O →4N +6H O 3 2 2 2 2NO +4NH +O →3N +6H O 2 3 2 2 2 粘性物质，会堵塞催化剂 副反应: SO +1/2O →SO 2 2 3 孔隙，降低其活性，同时 SO +H O→H SO 还会对下游设备造成危害 3 2 2 4 NH +SO +H O→NH HSO （SO 过量，生成硫酸氢铵） 3 3 2 4 4 3 2NH +SO +H O→(NH ) SO （NH 过量，生成硫酸铵） 3 3 2 4 2 4 3 6 2009 能源洁净利用 脱硝工艺流程－系统组成 l SCR反应器 l SCR催化剂 l SCR烟道系统 l 氨的储备供应系统 l 氨/烟气的混合(AIG喷射系统) l 控制系统 l 核心技术包括催化剂，流场优化和混合技术 7 2009 能源洁净利用 SCR脱硝系统设计关键 l 合理选择催化剂 根据烟气温度、烟气成分、烟气压降、烟气氮氧化物浓 度、氮氧化物脱除率、氨的逸出量、催化剂寿命、 SO /SO 转换率、烟气含尘量和反应器的布置空间等 2 3 l 优化设计反应器及烟道系统的流场 利用CFD数学模型和实体物理模型以实现烟气平稳均匀 流动 l 合理设计氨烟气混合系统 使氨/烟气混合均匀 达到NOx/NH 分布均匀、烟气速度分布均匀、减小烟气温 3 度偏差、获得最小的烟气压降 8 2009 能源洁净利用 1.SCR系统的布置形式 根据SCR 反应器在锅炉之后的不同位置，SCR系统 有三种工艺流程： l 高温侧高飞灰烟气段布置 l 高温侧低飞灰烟气段布置 l 低温侧低飞灰尾部烟气段布置 9 2009 能源洁净利用 锅炉 空预器 烟筒 喷氨系统 低温侧低飞灰尾部 FGD 燃烧室 催化剂 电除尘器 烟气段布置 引风机 GGH 氨气/空气 鼓风机 25%氨水 混合器 氨水储存装置 l 低温布置则是布置在湿法脱硫FGD工艺之后的低温段，由于烟气温 度低于催化条件下NH 与NO反应的合适温度，需要加装燃烧室和烟 3 气加热器，造成经济性的下降。 10 2009 能源洁净利用 高温侧高飞灰烟气段布置 煤 脱硝 斗 过热器 过热器 烟气 省煤器 给煤机 炉 引风机 空预器 膛 磨 煤 电除尘 机 送风机 脱硫装置 大气来 密封风机 一次风机 大气来 l 高温高灰布置的催化塔位于省煤器后空预器前，催化剂需要承受 高浓度飞灰的碰撞、磨损； 11 2009 能源洁净利用 高含尘布置工艺特点： 1、SCR反应器布置在省煤器出口与空预器之间; 2、烟气温度能满足催化剂运行需要； 3、高尘的运行环境，催化剂考虑防磨和防堵; 4、烟气均布可避免催化剂腐蚀和堵塞; 5、要保证低的氨逃逸和低的SO /SO 转化率，避免硫酸氢铵的形成； 2 3 6、高尘工艺为SCR脱硝的主要工艺形式。 12 2009 能源洁净利用 l SCR工艺的核心装置是脱硝反应器，在燃煤锅炉中，烟气中的 含尘量很高，一般采用垂直气流方式。 13 2009 能源洁净利用 高飞灰浓度对SCR的影响 l 1、飞灰量高，极易导致堵塞，风机压损增加； l 2、飞灰量高，飞灰所含有毒物质量高，对催化剂的毒害几率大大增加； l 3、催化剂价格大幅上升。催化剂价格上升由几个原因构成： l 第一：灰量大，催化剂易腐蚀、堵塞，要解决因灰量造成堵塞和压降问 题，唯一有效的办法就是增加催化剂的孔径，孔径大，同样的有效催化面 积条件下的催化剂总体积随之增大，这种由于孔径增大导致的体积增加往 往是非常可观的。 l 第二：灰量大，在吹灰间隔中，大部分的催化剂被灰覆盖，这样，为了保 证恶劣情况下的脱硝率和氨逃逸率 （假设不需要考虑压降问题），就必须 增加催化剂体积，以保证随时有足够的催化剂表面在外面以供吸附 NOx、接触NH ； 3 l 第三：灰量大，催化剂受到冲刷和腐蚀几率也大大增加，烟气流速也大， 对催化剂冲刷也厉害。冲刷腐蚀造成的催化剂失效快，只要增加初始的催 化剂体积或加快催化剂的更换速度，才能保证同样的脱硝率和氨逃逸率。 l 液态排渣炉的灰粘性更强，堵塞程度更严重；积聚的飞灰复燃可能造成催 化剂烧结损失。 14 2009 能源洁净利用 飞灰负荷过大的对策 l 2 ）合理设计催化剂 l 2.1)在高灰情况下，尽可能选用活性材料内外均匀的催化剂，而避 免采用表面涂层的催化剂，因为在高灰下，催化剂的迎灰面以及内 壁都会发生一定程度的磨蚀，表面涂层的催化剂在表面发生磨蚀后 ，催化剂的活性会大幅度地降低。 l 2.2)选用磨蚀性强的催化剂。端部硬化技术、较大的催化剂壁厚以 及板式催化剂内部的不锈钢网，都有利于防止或者减少催化剂迎灰 面的磨损。这三种方法各有优缺点，针对具体项目，充分考虑技术 经济性，可以选用具备一到两种防磨损技术的催化剂。 l 2.3)选用合适的烟气速度 （催化塔空速） l 2.4）选用合适的催化剂节距 l 2.5）合理吹灰 15 2009 能源洁净利用 高温低灰布置方式 l 在传统高温高灰scr系统前面，加一个高温电除尘器，可以大大减少SCR催化剂入口 的飞灰浓度，减少所需催化剂的体积，无需防磨防毒化处理的催化剂 （单价降 低），延长催化剂使用寿命，减少压降和吹灰损耗。 l 国外高温低灰布置SCR的业绩：德国Walsum 150MW炉，Steag设计制造；德国KW Mitte BASF-700MW机组；美国Roxboro电厂4号700MW炉，于2001年开始商业运行； 美国Crist电厂5号75MW炉SCR示范工程。美国DP&L公司的Killen Station 2＃， 600MW，SCR改造工程就采用了高温ESP，因为进入SCR的烟气含尘浓度大大降低，蜂 巢型催化剂采用了4.2mm节距，比常规高尘SCR方案的6.7mm到7.3mm典型节距大大缩 小。小节距带来了不少优点：同等容积下，可以布置更多的催化剂材料。本工程仅 布置2+1层催化剂，若同等条件下SCR布置在ESP上游，则需要3+1层。SCR显著 降低。2003年下半年SCR投运。 16 2009 能源洁净利用 主要影响因素-温度 l 烟气温度是选择催化剂的重要运行参数，催化反应只能在一 定的温度范围内进行，同时存在催化的最佳温度，这是每种 催化剂特有的性质。 l 目前商用钒钛催化剂在250～350℃范围内，随着反应温度的 升高，NO脱除率急剧增加，升至350℃时，达到最大值93 ～ 95%（氨氮比为1），随后NO脱除率随温度的升高而下降。在 SCR过程中温度的影响存在两种趋势：一方面是温度升高使脱 NO反应速率增加，NO脱除效率升高；另一方面，随着温度的 升高NH 氧化反应开始发生，使NO脱除效率下降。因此，最佳 3 温度是这两种趋势对立统一的结果。 l NH 与SO 的反应随着烟气温度的降低而加剧，为避免在催化 3 3 转换器表面生成硫酸铵和硫酸氢铵，SCR的最低工作温度大多 设定在300～320℃之间。 17 2009 能源洁净利用 100 ％ 80 ， 率 60 化 转 40 O 20 N 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 温度，℃ l 清华大学所做的金属氧化物催化剂研究，发现以Al O 、TiO 、活性炭、 2 3 2 陶瓷等为载体，活性组分包括MnOx、CuOx、FeOx、V O 等，活性助剂有 2 5 Ce、Zr、La、Pd等几种，显示出了非常好的低温活性，产物选择性和稳 定性。但是多数催化剂仅在短时无硫、水条件下的活性还较理想，但在 长时、含硫、水的条件下，催化剂稳定性很差，尤其是在低温反应条件 下。因此，也反映了目前国产催化剂的一些缺陷，就是在一系列综合性 能上面无法与国外进口的催化剂相比，除了催化剂的脱硝效率、氨逃逸 量及SO /SO 转化率等表征催化活性的参数以外，催化剂的防腐、防磨、 2 3 防堵塞和中毒失活、强度与热稳定性、化学寿命与机械寿命也是重要的 衡量指标。 18 2009 能源洁净利用 主要影响因素-NH /NO摩尔比-氨氮比 3 l 在一定范围内，NO脱除率随NH /NO摩尔比的增加而增加， 3 NH /NO摩 尔比小于1时，其影响更明显。该结果说明若NH 投 3 3 入量偏低，NO脱除受到限制；若NH 投入量超过需要量，NH 3 3 氧化等副反应的反应速率将增大，从而降低了NO脱除效率， 同时也增加了净化气中未转化NH 的排放浓度，造成一次污 3 染。在SCR工艺中，一般控制NH /NO摩尔比在1.2以下。 3 l 氨氮比=1.0时能达到95%以上的NO 脱除率，并能使NH 的逃逸浓度维 3 -6 持在5×10 或更小。当NH 逃逸量 3 超过了允许值时，就必须额外安装 催化剂或用新的催化剂替换掉失活 的催化剂。 19 2009 能源洁净利用 主要影响因素-接触时间 l 刚开始脱硝率随接触时间t的增加而迅速增加，t增至200ms左右 时，脱硝率达到最大值，随后脱硝率下降。这主要是由于反应气 体与催化剂的接触时间增大，有利于反应气在催化剂微孔内的扩 散、吸附、反应和产物气的解吸、扩散，从而使NO脱除率提高。 l 但是，若接触时间过大，NH 氧化反应开始发生，脱硝率下降。 3 l 对SCR催化器来说，衡量烟气 (标准状态下的湿烟气)在催化剂容积 内的停留时间尺度的指标是空间速度，它在某种程度上决定反应 物是否完全反应，同时也决定着反应器催化剂骨架的冲刷和烟气 的沿程阻力。空间速度大，烟气在反应器内的停留时间短，则反 应有可能不完全，这样氨的逃逸量就大，同时烟气对催化剂骨架 的冲刷也大。对于固态排渣炉高灰段布置的SCR反应器，空间速度 -1 选择一般为2500 ～3500h 。 20 2009 能源洁净利用 主要影响因素-催化剂性能 l 催化剂的活性成分：V O 、W03、MoO3等的成分浓度以及结构 2 5 形态。砷、碱金属、碱土金属的毒化以及水分的毒化影响 等，都会对催化剂的性能产生影响。 l 对于活性成分方面，不作过多的解释。 l 在后面的“催化剂的维护和管理”小节中将对毒化问题做进一 步的解释。 21 2009 能源洁净利用 主要影响因素-其他影响因素 l SCR催化反应需要氧气的参与，当氧浓度增加催化剂性能提高 直到达到渐近值，但氧浓度不能过高，一般控制在2% ～3％； l 而烟气流速直接影响NH 与NOx的混合程度，需要设计合理的 3 流速以保证NH 与NOx充分混合使反应充分进行； 3 l 实际生产中通常是多于理论量的氨被喷射进入系统，反应后 在烟气下游多余的氨称为氨逃逸，NOx脱除效率随着氨逃逸量 的增加而增加；氨逃逸是影响SCR系统安全稳定运行的另一个 重要参数，氨逃逸浓度不能太大。燃煤机组一般将NH 的排放 3 -6 控制在2 ×10 以下，以减少对飞灰资源化利用的影响和减少 对后续装置的堵塞。燃油燃气机组SCR装置的氨逃逸浓度可适 -6 当放宽到5×10 。 22 2009 能源洁净利用 2.催化剂 模 块 化 设 计 23 2009 能源洁净利用 3.催化剂 化学成分 基于WO 基于MoO 3 3 SiO % 5,1 3,4 2 Al O % 0,65 3,9 l 主要成分为TiO ，具有 2 3 2 Fe O % 0,01 0,14 2 3 较高的催化选择性，可 TiO % 79,7 73,3 2 CaO % 0,79 0,01 以阻碍SO -SO 的转化 2 3 MgO % 0,01 0,01 BaO % 0,01 0,01 l 其它主要有效成分为V O , 2 5 Na O % 0,01 0,01 2 K O % 0,02 0,02 WO , MoO 2 3 3 SO % 1,1 3,4 3 l V O 的活性最强，但对 P O % 0,01 0,01 2 5 2 5 V O % 0,59 1,6 2 5 SO -SO 的转化也存在催 MoO % ­ 12,9 2 3 3 WO % 11,0 ­ 化作用 3 24 2009 能源洁净利用 催化剂的类型——蜂 窝式 •蜂窝式为整体挤压成型，载体和活性成分 在催化剂内均匀分布 •表面积最大，活性高-体积小、节省用量 •业绩及市场占有率高 •成分均匀，通体活性，整体挤压成型，制 造工艺复杂 25 2009 能源洁净利用 催化剂的类型——板 式 •板式采用不锈钢网作为基材，载体和活性成 分敷设于其上; •制造工艺简单，以板式结构构成模块单元; •往往具有较高的价格竞争力。 26 2009 能源洁净利用 催化剂的类型——波 纹板 式 •制作玻璃纤维加固的TiO 基板， 2 再把基板放到催化剂活性液中浸泡; •板式催化剂的换代; •兼具板式制造工艺简单和蜂窝式 单位体积表面积大、催化效率高的 优点。 27 2009 能源洁净利用 催化剂制造过程 28 2009 能源洁净利用 不同催化剂性能比较 性能参数 蜂窝式 板式 波纹式 陶制挤压成型，整体 网状金属做载体，表 纤维做载体，表面涂 加工工艺 内外材料均匀， 面涂为活性成份 为活性成份 均有活性。 比表面积 大 小 中 体积 (同等烟气条件) 小 大 大 氧化率 高 高 低 压力损失 一般 小 小 抗腐蚀性 一般 高 一般 抗堵塞性 一般 强 强 高灰份烟气适应性 一般 强 强 模块重量 中 重 轻 操作性 不能叠放 可以叠放 可以叠放 烟温的适应性 290～420℃ 290～420℃ 290～420℃ 29 2009 能源洁净利用 催化剂的选择 l 催化剂形式的确定 l 烟气含尘量 l 灰的磨损性 （SiO ）等 2 l 节距的确定 l 烟气含尘量 l 灰尘的粒径分布等 l 催化剂体积的确定 l 烟气量 l NOx浓度 l CaO及其他微量元素（砷、钒）含量 l 设计脱硝率 30 2009 能源洁净利用 31 2009 能源洁净利用 6­7mm 间距 催化剂一般使用规格 烟尘与催化剂尺寸的关系 32 2009 能源洁净利用 33 2009 能源洁净利用 目前世界上的脱硝催化剂供应商 l 当前流行的成熟催化剂有蜂窝式、波纹状和平板式等，技术 专利分别由几家国外的大公司所掌握。 l 美国Cormetech公司 蜂窝式 l 德国Argillon (原Siemens)公司 蜂窝式、板式 l 丹麦Haldor Topsoe公司 波纹板式 l 奥地利Frauenthal－Ceram公司 蜂窝式 l 日本Babcock Hitachi公司 板式 l 韩国SK公司、日本IHI公司 蜂窝式 34 2009 能源洁净利用 3.催化器 35 2009 能源洁净利用 催化剂的分层布置 原烟气 原烟气 吹灰器 运行层 备用层 (Spare) (Spare) 每层的催化剂：6箱×7 42箱 36 2009 能源洁净利用 催化剂在烟道中的布置 （示意图） 催化剂箱体 导流板 整流层 W 催化剂运行层 H 催化剂备用层 D 每个反应器的催化剂：2层+1层备用 每台炉有2个反应器 37 2009 能源洁净利用 催化剂的组装（示意图） 氨喷射格栅 进口烟道 起重机 外壳 催化剂块 出口烟道 支撑结构 38 2009 能源洁净利用 旁路系统的配置 l SCR系统可以分为两种： l 部分负荷小旁路--30-50%BMCR烟气量 l 全容量大旁路—100%BMCR烟气量 l 如果采用大旁路系统，初费用较高，但可以完全将SCR反 应器切除，保证锅炉的能连续正常运行。 l 某些锅炉在低负荷运行时烟气温度较低，在270-290左右，低 于SCR反应器的最低运行温度，此时至少应当装设小旁路系 统，在烟温没有达到设计温度时，开启旁路系统。 39 2009 能源洁净利用 催化剂的箱体（安装图） 吊装中的催化剂箱体 安装中的催化剂箱体 40 2009 能源洁净利用 催化剂层（安装后的实景图） 41 2009 能源洁净利用 某电厂SCR催化剂的参数-上气石川岛 项 目 规格 类型 蜂窝型 催化剂模块孔径 7.0 mm 催化剂模块孔数 21 孔 ×21 孔 催化剂块尺寸 150 mm ×150 mm×606 mm -1 空速SV值 6,890 h 3 每台炉的总催化剂量 146.5m 持续运行的最高温度 410℃ 持续运行的最低温度 300℃ 短期运行的最高温度 450℃ 短期运行的最低温度 280℃ 42 2009 能源洁净利用 SCR脱硝还原剂的类型及特点 （液氨、尿素、氨水） 液氨 一般性质：分子量为17.032，无色、强烈刺激性和腐蚀性的气 体，比空气轻，极易溶与水，常温下，1体积水大约溶解700体积 的氨。在1个大气压下，沸点为-33.3℃，熔点-77.7℃。 毒性：氨属于中毒类物质,浓度为5ppm时，有强烈的刺激气味； 浓度为20-25ppm时，眼睛和喉有刺激感。若与氨直接接触，会刺 激皮肤，灼伤眼睛，使眼睛暂时或永久失明，并导致头痛，恶 心，呕吐等，严重时，会导致系统积水，甚至导致死亡。长期暴 露在氨气中，会伤肺，导致产生咳嗽或呼吸急促的支气管炎。 爆炸性：在空气中的爆炸极限为，室温下15.5%-28.0%；在《石 油化工企业防火规范》中，可燃气体的火灾危险分类中氨属于乙 类；根据 《重大危险源辨识》（GB18218-2000）的规定氨的存贮 量若超过40吨，则为重大危险源。 43 2009 能源洁净利用 饱和蒸汽压特性：液氨的饱和 液氨饱和蒸汽压与温度的关系 蒸汽压随温度升高而升高，液 氨也随温度升高而膨胀，虽然 2 1.5 液体膨胀系数小，但液体具有 力 不可压缩性，气隙太小，温度 压 1 略有升高会使压力急剧增高， 0.5 从而可能导致容器发生爆炸。 0 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 温度 贮存：液氨贮存方式由于温 度、压力的条件不同，应按照 类型 外型 最大容量/t 国家的规定选用贮存容器，如 加压常温 卧式圆柱 45­270 贮罐、槽车或钢瓶，贮存形式 加压低温 球形 450­3000 有加压常温、加压低温、常压 常压低温 立式圆柱 3600­54500 低温等。 44 2009 能源洁净利用 运输：铁路运输最为普遍，比起管道运输和水运，铁路运输主要用于 中等距离运输。公路运输液氨是卡车槽罐运输，主要用于短距途运 输，并且运输费用最高，主要是铁路不能达到的地方。管道输送能力 比较大，要有较高的控制水平。投运前要进行防腐绝缘、管道清扫、 试压、置换等程序。 装卸：加压常温液氨贮罐的装卸一般采用压缩机装卸。压缩机抽出要 充装贮罐上部的气氨，压入槽车贮罐内，这时，槽车贮罐内的压力升 高，要充装贮罐压力降低，产生压差，液氨就被输出。 45 卸氨槽车接头 卸氨压缩机 2009 能源洁净利用 液氨SCR系统主要组成部件 控制系统 氨注入栅格 液氨罐 流量控制 吹灰器 整流层 氨泵 催化剂层 蒸发器 加热器 风机 混合器 空气预热器 46 2009 能源洁净利用 液氨做还原剂的特点 l 系统简单、技术成熟 l 能耗相对低 l 设备低 l 装置区域为爆炸危险区二区，毒性和爆炸危险性危害属于 中度危害 l 运输管理严格，运输成本高 l 根据GB18218-2000重大危险源辨识的定义，氨作为有毒物质储存 超过40吨的液氨储罐属重大危险源，将有更严格的安全立法规定 限制。（参考：600MW机组的液氨SCR装置，其所需液氨储罐的容 量为200吨左右 ）。 47 2009 能源洁净利用 SCR脱硝还原剂的类型及特点 尿素 理化特性：尿素分子式是NH CONH ，分子量：60.06，含氮(N)通常大 2 2 于46%，白色或浅黄色的结晶体。它易溶于水，水溶液呈中性，吸湿性 较强，熔点132.7℃，加热到160℃ 左右尿素会分解。 危险性：无毒、无害的化学品，无爆炸可能性，没有危险性。尿素在 运输、储存中无需安全及危险性的考量，更不须任何的紧急程序来确 保安全。使用尿素做还原剂可获得较佳的安全环境。 尿素转化为氨的方法有两种：热解法和水解法 48 2009 能源洁净利用 尿素的制氨工艺 热解法：将尿素在尿素溶解器中溶解为70%的溶液，然后将尿素溶液注 入分解器，在0.31～0.52MPa，343～454℃条件下，尿素首先分解成异 氰酸和氨气，异氰酸再分解为氨气和二氧化碳。 NH CONH →NH +HNCO 2 2 3 HNCO+H O →NH +CO 2 3 2 预热的助燃空气, 预热 的助燃空气 , 或热烟气 或 热 烟气 鼓风机 此后和液氨 工艺一样 热解室 时间 &温度 尿素 ‡氨, HNCO AIG 尿素 天然气、柴油 尿素 、柴油 天 然气 或热风、烟气 或热风、烟气 49 2009 能源洁净利用 水解法：将尿素溶液预热到120℃左右，泵入水解反应器，在130～ 180℃和17～20bar的反应条件下，先生成中间产物氨基甲酸铵，随后 氨基甲酸铵分解，生成氨气和二氧化碳。 NH CONH +H O →NH CO NH 2 2 2 2 2 4 NH CO NH →2NH +CO 2 2 4 3 2 两 热分解法 水解法 种 操作条件 高温 高温高压 制 动态反应 快 （5-30秒） 慢 氨 尿素溶液浓度 高 （40-50% ） 低 操作成本 低 高 工 加热方式 气体燃料或柴油， 蒸汽 艺 电加热，热空气 比 优缺点 1.易于控制 1.用水量大，易造成能量的消耗 2.操作简单直接 2.易生成残留尿素聚合物 较 3.使用高压装置，易产生安全问题 50 2009 能源洁净利用 600kg/h热解法装置 51 2009 能源洁净利用 尿素做还原剂的特点 l 系统相对复杂 l 运行成本高 l 能耗相对高 l 初期设备相对高 l 易潮解 l 制氨过程中会产生温室气体CO 2 l 安全性很高，特别是位于人 口密集区的电厂 52 2009 能源洁净利用 SCR脱硝还原剂的类型及特点 氨水 理化特性：无色透明液体，有强烈的刺激性气味，分子式为NH OH,分 3 子量35。为GB12268-90规定之危险品，危险物编号为22025；用于脱硝 的还原剂通常采用20% ～22%浓度的氨水。 燃烧爆炸性及腐蚀性：其水溶液呈强碱性，强腐蚀性，当空气中氨 气在15 ～28%爆炸界限范围内，会有爆炸的危险性，所以氨水具有燃 烧、爆炸及腐蚀的危害性 对人体的危害性：氨水对生理组织具有强烈腐蚀作用,其暴露途径与 液氨非常相似，而对人体的危害可能造成严重刺激或灼伤、角膜伤 害、反胃、呕吐、腹泻等现象，也可能造成皮肤病、呼吸系统疾病加 剧等。 53 2009 能源洁净利用 氨水做还原剂的特点 与液氨相比，安全性有很大改善，储罐可设计成非耐压型的锥形 罐，与液氨的耐压储罐相比，可节约。另外，氨水上方的氨蒸 汽压力远比液氨低，运输氨水的槽车不会像液氨那样危险。 使用氨水做还原剂的问题：供应商提供的氨水是用含盐的自来水稀释 的，不能直接用在脱硝系统上，需要使用一套氨气分离装置，将氨 蒸汽和水分离出来。 l 系统简单 l 能耗相对高 l 与液氨相比安全性高 l 单位体积氨气所需原料最大，储存和运输成本最高 l 国内没有业绩 54 2009 能源洁净利用 三种还原剂的比较 表4、不同还原剂比较 项 目 液氨 氨水 尿素 反应剂费用 便宜 较贵 最贵 运输费用 便宜 贵 便宜 安全性 有毒 有害 无害 存储条件 高压 常压 常压，干态 存储方式 液态 液态 微粒状 初费用 便宜 贵 贵 贵 需要高热量 贵 需要高热量蒸 运行费用 便宜 水解尿素和蒸 发蒸馏水和氨 发氨 设备安全要求 有法律规定 需要 基本不需要 55 2009 能源洁净利用 SCR脱硝还原剂的选择 国际SCR还原剂使用现状 70年代～ 液氨 日本、韩国、台湾（90%液氨，10%氨水、 尿素 ） 80年代～ 氨水 欧洲 （20%液氨， 50%氨水，30%尿素） 90年代～ 尿素 美国 （近年来，新建SCR装置均选用尿素作 为还原剂）【政府对公路运输液氨实行管 制】 56 2009 能源洁净利用 SCR脱硝还原剂的选择 还原剂选择需要考虑的问题 l 安全性 l 经济性 l 技术成熟可靠 l 占地面积 l 运输 l 供应渠道 （广东本地没有尿素生产企业，液氨产量也不 高） 57 2009 能源洁净利用 国家针对危险化学品出台了一系列的法规 l 《危险化学品建设项目安全许可实施办法》国家安监总局第8 号令，2006年10月1日起施行 l 《关于危险化学品建设项目安全许可和试生产（使用）方案备 案工作的意见》 安监总危化 〔2007〕121号 l 《危险化学品建设项目安全评价规范》 l 《危险化学品建设项目安全设施设计专篇编写导则》 l 《危险化学品生产经营活动安全设施目录》 l 《重大危险源（储罐区、库区和生产场所 ）安全监控通用技术 规范》 l 《重大危险源（罐区）安全监控装备设置规范》 l 《重大危险源分级标准》 58 2009 能源洁净利用 液氨的管理 制定安全管理制度 （某厂液氨管理制度举例） • 液氨及气氨储存与输送系统，应保持系统有良好的密封性; • 储存及输送区域内不应有火源，所有的管线及相关设备必须接地， 供氨站必须符合消防的规定； • 储存及输送区域内应远离能够产生腐蚀物质的地点； • 供氨站内和其他装有氨气的设备附近均必须严禁烟火，并应设“严禁 烟火”“严禁放置易燃易爆品”的警示牌，贮氨区周围（10m以内）应设 有围栏，在贮氨区应备有必要的消防设备、消防器材，围栏上设置必 要数量的警示牌； • 液氨存储温度不可高于52℃； • 存储区域应远离频繁交通区域和紧急出口； • 严禁用明火或其他临近的热源加热液氨储存罐的任何部分； 59 2009 能源洁净利用 液氨的管理（续） • 在液氨卸车结束后，必须保证足够的吹扫时间，以防止液体残留在 封闭的系统内； • 对输送管路进行检修工作前，必须使用氮气体进行吹扫。通过手持 式检漏仪检测氨气浓度在允许范围内之后，方可开始工作； • 氨区设专人值班，值班人员必须经过劳动安全生产监督管理局特种 设备培训合格后上岗；非值班人员进入供氨站，必须经过值班人员许 可，进入贮氨区应交出火种，并进行登记；禁止与工作无关人员进入 供氨站； • 禁止在供氨站内进行带火作业或能产生火花的工作，氨气系统进行 检修、运行操作时，严禁使用可能产生火花的工器具，应使用铜制工 器具。工作人员不准穿有钉的鞋，如必须在供氨站内进行焊接或动火 的工作，应事先进行氨量测定，证实工作区内空气中氨气含量小于 50ppm，并办理一级明火工作票后方可工作； 60 2009 能源洁净利用 液氨的管理（续） • 储氨设备（包括管道系统 ）进行检修前，必须将检修部分与 连接部分可靠隔断，加装严密的堵板，并用氮气进行置换； • 控制储存及充装时压力在规定范围内； • 储氨罐最大允许存储容积为储氨罐容积的85%，严禁超容积进 行充装； • 储氨区设备在运行时，不得进行任何检修工作，若必须检 修，则需要先停止设备运行，然后根据有关规定进行检修工 作； 61 2009 能源洁净利用 脱硝还原剂存储、制备、供应系统 ÿ脱硝还原剂存储、制备、供应系统指从锅炉区域外的氨储存、制备系统 通过氨输送管道，到氨气/空气混合器 （含氨气/空气混合器、稀释风机、 稀释风管及其风门等 ）所包含的所有设备和部件。 ÿ液氨具有一定的腐蚀性，在材料、设备存在一定的应力情况下，可能造 成应力腐蚀开裂；液氨容器除按一般压力容器标准规范设计制造外，要 注意选用合适的材料 （氨会严重腐蚀铜及其合金，一般用不锈钢 ）。 ÿ由上述氨的性质和对氨系统的重要性可知，氨的制备及其供应系统中： 氨的供应量能满足锅炉不同负荷的要求，调节方便灵活，可靠；存氨罐 与其他设备、厂房等要有一定的安全防火防爆距离，并在适当位置设置 室外防火栓，设有防雷、防静电接地装置；氨存储、供应系统相关管道 、阀门、法兰、仪表、泵等设备选择时，其满足抗腐蚀、防泄漏要求， 采用防爆、防腐型户外电气装置。氨液泄漏处及氨罐区域承诺装有氨气 泄漏检测报警系统；系统的卸料压缩机、储氨罐、氨气蒸发槽、氨气缓 冲槽及氨输送管道等都备有氮气吹扫系统
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