登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
摘要:随着燃气轮机的快速发展及其装机总量的不断提升,燃气轮机NOx排放控制技术受到越来越广泛的关注。汇总分析了国内外NOx排放标准以及主要的NOx控制技术。选择性催化还原(SCR)技术是应用最广泛的尾部烟气脱硝技术,但因燃气轮机的烟气NOx含量低且氧含量高,余热锅炉空间结构狭窄等特点,传统SCR催化剂难以直接应用。详细介绍了燃气机组SCR脱硝催化剂应用现状和国内外相关研究进展,研究发现低温活性和抗水性是燃机脱硝催化剂的重要研究方向。
1 国内外燃气轮机脱硝现状
20 世纪80 年代,燃气轮机技术在世界上迅速发展,由于其高效率、低污染、大功率等特点,该技术在众多发达国家中广泛应用。美国电力协会年度报告显示,近期新增装机中,天然气发电占总装机容量的43%。《天然气发展“十三五”规划》明确了2020年天然气发电装机规模达到1. 1 亿kW 以上,占发电总装机比例超过5%。大量燃气联合循环机组的新增,以及NOx排放标准的日益严格,必然会对燃机脱硝技术提出更高的要求。
燃气轮机的主要污染物为燃烧过程中产生的氮氧化物( NOx) 。2011年发布的GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》要求燃气机组的NOx排放浓度<50mg /m3。在排放要求更为严格的区域,如北京,NOx排放则要求在30mg /m3以下。美国新能源性能标准( NSPS)要求重型燃机NOx排放浓度<30 mg /m3。由于不同型号燃机的燃烧方式不同,NOx的排放浓度也不同。对于9FA/B 型燃机,均采用DLN技术,NOx排放浓度可满足现有标准。而9E、6B 型燃机的燃烧方式为扩散燃烧,其NOx排放浓度可达160~220mg /m3,远超环保规定排放标准。目前国外的大型燃机机组,通常采用DLN 燃烧器加SCR 脱硝系统,NOx排放浓度<5 μL/L。
2 燃机系统主要脱硝技术及特点
燃机脱硝方式可以分为两类: 一类是燃烧过程中降低NOx生成,如燃烧时注水或蒸汽法、端部贫燃料燃烧( lean head end,LHE) 、干式低NOx燃烧技术( DLN) 等; 另一类是尾部烟气脱硝技术,主要有SCR和SNCR,其中SCR技术被广泛应用于火电厂。
2.1 燃烧过程中降低NOx的方法
2.1.1 燃烧时注水或蒸汽
该技术原理为向燃烧器的高温燃烧区内注入水或蒸汽,通过水和蒸汽对热量的吸收作用降低该区域的温度,从而减少热力型NOx的产生。水燃料比是最重要的参数之一,其过低时达不到NOx减排效果,过高时不完全燃烧产物CO和未燃尽的碳氢化合物( UHC) 的增多,则会严重影响燃机效率。Wei等采用直接在缸内注水的方法,在水燃料比为0.15 的条件下,NOx排放减少5%。另一种方法是缸前加水,这种方法被用在不同种类的内燃机,如柴油机。
2.1.2 干式低NOx燃烧技术
DLN技术通过设计改进燃烧器以及控制空气/燃料比和其他过程变量,以实现控制燃烧反应的峰值温度,从而减少NOx的生成。但随着燃烧温度的降低,燃烧火焰的稳定性降低,CO及UHC排放随之增加,燃机效率下降。周国兴等通过对现有300 MW燃气-蒸汽联合循环机组进行改造,改用DLN1.0燃烧系统后,实测NOx排放体积分数<1.0×10-5,完全满足燃气机组NOx排放标准。
2.2 尾部烟气脱硝
目前,SCR技术为最广泛使用的尾部烟气脱硝技术。在催化剂作用下,SCR系统选择性地使氨( NH3)和氧( O2) 与燃机废气中的NOx反应,形成分子氮( N2) 和水( H2O) ,从而降低氮氧化物排放。具体反应如下:
4NO + 4NH3 + O2 →4N2 + 6H2O ( 1)
NO + NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O ( 2)
3NO2 + 4NH3 →7N2 + 6H2O ( 3)
反应式( 1) 为主导反应,称为标准SCR反应。当烟气中含有NO2时,会发生反应式( 2) 和反应式(3) ,其中式( 3) 的反应速率远小于式( 1) 和式( 2) ,反应式( 2) 被称为快速SCR反应。石晓燕等研究指出,当烟气中NOx中NO2的比例逐渐增大时,催化剂的NOx转化率随之增大,低温段下的增加趋势更加明显,但随着NO2比例增大,N2O的生成量明显增加,研究结果显示,在NO2 /NOx = 0.5、反应温度为250 ℃条件下N2O产生量最多。Long等也表明,NH3同NO2+NO的反应速率远高于NH3同NO的反应速率,在低温条件下NO向NO2的转化可以提高SCR脱硝效果。
3 燃机SCR脱硝催化剂性能研究进展
催化剂是SCR 系统中的核心技术,目前绝大部分工业脱硝催化剂采用钒钛基催化剂( V2O5 /TiO2、V2O5-WO3 /TiO2、V2O5-MO3/TiO2等) 。由于V2O5具有较大毒性,且后续处理困难,因此研究新的适合燃机的催化剂具有重要意义。与燃煤机组不同,燃机排气中NO2含量很高。实际运行情况表明,根据燃机工况及燃烧方式的不同,NO2可能会占到烟气总体积NOx含量的50%以上。高的NO2含量可以促进快速SCR反应,进而增加NOx的转化率。此外,燃气轮机尾气中的烟尘和SO2含量极低,几乎可以忽略不计,因此不需要考虑催化剂阻塞和中毒的问题。但同时,燃机排气中NOx浓度远低于燃煤机组,燃气机组启停速度快,温度及烟气NOx浓度变化梯度大,这对催化剂性能提出了更高的要求。除此之外,燃机余热锅炉通常空间狭窄,对喷氨系统要求较高,故考虑将SCR 系统布置于尾部低温段。需要注意的是,系统燃机排气中水分含量较高,因此选用的催化剂需要有较好的抗水性。
3.1 国内催化剂应用进展
目前国内燃机催化剂大多仍为进口,如丹麦托普索生产的V/W/TiO2波纹板式催化剂,在300 ~ 350 ℃具有90%以上的效率,在国内脱硝催化剂供应市场占有率较高。日本三菱日立生产的SCR脱硝催化剂( 板式和蜂窝式) ,对于燃气轮机及其联合循环机组,最大脱硝效率可达95%,具有很好的稳定性和抗中毒性。
近几年,众多国内环保企业也加快燃机脱硝催化剂的研发进程。如江苏龙源生产的60 孔V/W/Ti-Ox燃机脱硝催化剂,在300 ~ 350 ℃可以达到90%以上的脱硝效率,完全满足国内燃机脱硝的要求。青岛华拓生产的蜂窝式脱硝催化剂在320 ~ 380 ℃脱硝效率达到81. 8% ~ 91. 4%,同样达到了国际先进技术水平。
3.2 燃机催化剂研究进展
考虑到燃气机组及其余热锅炉的结构特点和运行方式,燃机催化剂必须具有较高的低温活性和较强的抗水性,且比表面积大,机械强度高。相关研究主要有以下几个方面:
3.2.1 锰基脱硝催化剂
黄妍通过浸渍法制备了Mn-Fe-Ce /TiO2催化剂,结果表明,120℃ 时在空速5000h-1下可实现97.8%的效率。在110%水汽条件下效率基本不变,表明该催化剂有较好的抗水性。该催化剂有望应用于基本不含SO2的燃气锅炉烟气的脱硝。
Qiao等通过单步燃烧制备的Mn2Co1Ox催化剂,在150~ 300℃范围内实现100%NOx转化率,在200℃、10%H2O的条件下,NOx转化率维持在100%,具有较高的低温活性以及抗水性。催化剂的多孔结构、大比表面积以及丰富的Mn4+、Co3+和表面吸附氧均有利于脱硝活性。
3.2.2 铜基脱硝催化剂
Min 等[12]通过共沉淀法制备了Cu-Mn催化剂试验显示: n( Mn) /n( Cu) >25时,催化剂在50~200℃时NOx转化率接近100%,且有较好的抗H2O性。BET和XRD表征结果显示: Cu-Mn催化剂的催化活性主要取决于比表面积和结晶特性。
Jiang等通过溶剂热法合成Cu-MOF-74-iso-80( 共溶剂为异丙醇,制备温度80℃) ,在230℃下具有97.8%的NO转化率和100%的N2选择性。表征结果显示,Cu-MOF-74 具有较大的比表面积和较强的NH3吸附能力。通入5%H2O时催化剂活性有一定程度的降低,但随着H2O的移除,NOx转化率迅速恢复。
3.2.3 铁基脱硝催化剂
马万军等以FeSO4为活性材料,掺杂一定量的WO3的锐钛矿型TiO2,制备了燃机用铁基硫酸盐催化剂。应用数据显示: 硫酸铁盐催化剂脱硝效率最高仅为60. 77%,可能与所处温度较低以及实际烟气NOx浓度低有关。
Qi 等通过传统离子交换法制备了Fe-ZSM-5催化剂,并研究了掺杂Pt、Rh和Pd对催化剂活性的影响。研究表明: Pt /Fe-ZSM-5 催化剂效果最好,在250℃、11000h-1空速的条件下NOx转化率达到90%以上,且通入2.5%H2O和285mg /m3SO2,催化剂活性变化不大,但N2选择性略有下降。
3.2.4 钒基脱硝催化剂
Du 等通过浸泽法制备了V2O5 /TiO2催化剂,研究了Sb和Nb掺杂对催化剂性能的影响。结果表明,S 和Nb都可以增加催化剂对H2O和K2O的抗性,二者同时负载时效率更高。实验结果显示,温度在350℃ 时,通入15% H2O的条件下,NOx转化率>85%,温度在350℃以下时效率不佳。
王志民等研发的低温脱硝催化剂,以TiO2掺杂Al2O3、SiO2或ZrO2中的一种或多种为载体,以玻璃纤维为骨架,以钒复合钨、钼、铈、锰、铌或磷中的一种或多种为活性组分,在150~300℃温度范围内保持85%以上的NOx转化率,且具有较强的抗水性,在低温下可长期使用。
亚太环保开发的蜂窝催化剂,TiO2载体掺杂V2O5与WO3,在200 ℃脱硝效率稳定在85%以上,SO2转化率<1%,氨逃逸率<2.3mg /m3,且抗中毒性能高。
4 结论与建议
SCR 技术是最广泛应用于烟气后脱硝技术,而目前对适用于燃气轮机的SCR 催化剂的研究仍较少。相比燃煤机组,燃气轮机的烟气具有其显著特征,研究出具有自主知识产权的适合燃气机组的脱硝催化剂十分重要,本文提出以下几点建议:
1) 燃气轮机烟气的NOx浓度远低于燃煤机组,
在低浓度下具有较高脱硝效率的催化剂需进一步研究。
2) 燃气轮机烟气最低温度远低于燃煤机组,进一步提升SCR 催化剂的低温活性是一个重要研究方面。
3) 相比燃煤机组,燃气机组烟气中SO2可忽略不计,但烟气中H2O含量较高,因此所研究的催化剂需有较好的抗水性。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
2024年4月18-20日,由中国环境科学学会、全联环境服务业商会、慕尼黑博览集团与中贸慕尼黑展览(上海)有限公司共同主办的亚洲旗舰环保展——第25届中国环博会在上海盛大举行。本届展会汇集了27个国家及地区的2457家企业参展,启用了新国际博览中心全部17个展馆,在近20万平方米的展示空间内,集中展示
贵州省招标投标公共服务平台发布贵州兴义电厂#1、#2炉脱硝催化剂购买项目中标候选人公示,华电青岛环保技术有限公司预中标,报价8327040.00元。贵州兴义电锅炉烟气采用选择性催化还原(SCR)脱硝装置,100%烟气脱硝,脱硝率不低于85%,氨逃逸2.5ppm,SO2氧化率1.5%;系统可用率大于98%;脱硝系统采用液
2024年3月28日上午,由澳门特别行政区政府主办的“2024年澳门国际环保合作发展论坛及展览(2024MIECF)”在澳门威尼斯人酒店盛大开幕。本届展会旨在通过举办系列高规格专题会议、高层论坛、项目推介会、商业配对等多项交流活动,助力推动泛珠三角地区、粤港澳大湾区与国际间的环保商务合作以及技术交流
中煤电子招投标平台发布中煤电力有限公司西北片区(北二电厂和靖远电厂)2024年蜂窝式脱硝催化剂模块采购中标候选人公示,安徽元琛环保科技股份有限公司预中标,报价约843万元。该项目招标内容包含北二电厂18孔蜂窝式催化剂采购用于替换原脱硝催化剂模块,采购2层,每层168个模块,单层催化剂总体积为286
华电集团电子商务平台发布中国华电集团公司福建分公司工程福建华电可门三期2×1000MW煤电项目脱硝催化剂采购(第二次)批次评标结果公示,华电青岛环保技术有限公司预中标,投标报价2463.040000万元。
河北省招标投标公共服务平台发布隆尧天唯热电有限公司#2炉脱硝系统高灰分、低排放适应性改造项目招标二次公告:1.招标条件本招标项目隆尧天唯热电有限公司#2炉脱硝系统高灰分、低排放适应性改造项目已由/以/批准建设,项目业主为隆尧天唯热电有限公司,建设资金来自自筹,出资比例为国有资金:100.00%
大唐环境发布公告,截至2023年12月31日止年度,集团收入为人民币57.201亿元,较去年增加7.5%。集团毛利为人民币11.45亿元,较去年增加45.0%;集团毛利率为20.0%,较去年增加5.2个百分点。2023年度,母公司拥有人应占综合收益总额为人民币5.226亿元,较去年增加91.2%。2023年度,集团继续稳占中国最大脱
3月22日上午,景德镇市科技局党组书记虞萍一行来到新科环保走访调研。萍乡市科技局党组书记、局长陈光良,区党工委副书记、管委会副主任刘波,区经济发展局局长彭霞等陪同调研。虞萍一行实地查看了新科环保的生产车间和研发大楼,对新科环保研发实力和技术创新能力表示肯定,并对于厂区生产经营模式的
华润集团守正电子招标平台发布徐州华润电力有限公司#2、#3机组上层脱硝催化剂采购招标公告,招标公告SZBGG2024030203号,招标内容为蜂窝催化剂约239.11立方米。华润守正招标有限公司受招标人委托,对华润电力中部片区2024年度第17批招标徐州华润电力有限公司#2、#3机组上层脱硝催化剂采购进行公开招标
中国华能集团电子商务平台发布华能江苏公司金陵电厂1号机组SCR脱硝催化剂再生项目中标候选人公示(招标编号:HNZB2024-02-1-088),西安热工研究院有限公司排名第一。一、评标情况标段(包)[HNZB2024-02-1-088-01]华能江苏公司金陵电厂1号机组SCR脱硝催化剂再生项目:1、中标候选人基本情况中标候选人
华润集团守正电子招标采购平台发布湖南华润电力鲤鱼江有限公司蜂窝式脱硝催化剂采购中标候选人公示,天河(保定)环境工程有限公司预中标。该项目需蜂窝式脱硝催化剂265.36立方米。
中国招标投标公共服务平台发布中国铁路物资安徽铁鹏水泥有限公司日产4500吨熟料生产线烟气脱硝改造项目工程总承包(EPC)招标公告,该项目以满足超低排放标准为目的,采用高尘SCR脱硝工艺。
伟拓招标采购交易平台发布山西双良鼎新水泥有限公司环保超低排放SCR脱硝技改项目EPC总承包中标候选人公示,山东国舜建设集团有限公司(牵头人)、山西格盟普丽环境股份有限公司联合体预中标,报价1456万元。本山西双良鼎新水泥有限公司环保超低排放SCR脱硝技改项目EPC总承包(招标项目编号:M1400000026
中国招标投标公共服务平台发布首钢通钢公司150吨锅炉脱硫脱硝项目中标候选人公示,中标候选人第1名为山东泰开环保科技有限公司,投标报价为EPC:5805.5600万元;运维8.99元/吨。该项目计划为三台150吨锅炉,每台炉新建一套脱硫除尘脱硝系统。采用超细钙粉干法脱硫+布袋除尘+中温SCR脱硝工艺。
中国招标投标公共服务平台发布葛洲坝水泥(当阳、宜城)窑尾烟气SCR脱硝改造总承包项目招标公告,该项目需为国葛洲坝集团水泥有限公司所属当阳公司新建两套窑尾烟气SCR脱硝系统,所属宜城公司新建一套窑尾烟气SCR脱硝系统。1.招标条件葛洲坝水泥(当阳、宜城)窑尾烟气SCR脱硝改造总承包项目已由立项审
2024年4月18-20日,由中国环境科学学会、全联环境服务业商会、慕尼黑博览集团与中贸慕尼黑展览(上海)有限公司共同主办的亚洲旗舰环保展——第25届中国环博会在上海盛大举行。本届展会汇集了27个国家及地区的2457家企业参展,启用了新国际博览中心全部17个展馆,在近20万平方米的展示空间内,集中展示
中国招标投标公共服务平台发布内蒙古景祥热力有限责任公司集中供热超低排放工程改造项目(二次)招标公告。本项目主要针对公司3台58MW锅炉进行技术改造,其中,脱硝改造包括新建三套锅炉的SNCR+SCR脱硝设施设备(#1、#2锅炉共用一套SCR装置);每台锅炉安装一套除尘改造包括更换两套布袋除尘器滤袋袋笼及
鞍钢智慧招投标平台发布鞍钢股份炼铁总厂5高炉热风炉烟气脱硫脱硝项目BOT总承包招标公告,项目预算108806000元,决定对5#高炉热风炉新建一套烟气脱硫除尘脱硝装置,达到超低排放标准。针对本项目的烟气特点及经济性的对比分析,工艺选择“低温SCR脱硝+固定床脱硫”的工艺方案。1.招标条件本招标项目炼
内蒙古招标投标网发布内蒙古景祥热力有限责任公司集中供热超低排放工程改造项目(第一标段)中标候选人公示,陕西大秦环境科技有限公司排名第一,投标报价2500万元。本项目主要针对3台58MW锅炉进行技术改造,其中脱硝改造包括新建三套锅炉的SNCR+SCR脱硝设施设备(#1、#2锅炉共用一套SCR装置);每台锅炉
中国招标投标公共服务平台发布云南能投威信能源有限公司600MW超临界2号机组超低排放改造EPC总承包项目招标公告,项目预算7500万元。本项目是针对现役机组的环保改造工程,工程建设规模为云南能投威信能源有限公司1台600MW超临界机组超低排放改造工程。本次超低排放改造技术路线计划采用“低氮燃烧提效
陕西采购与招标网发布内蒙古亿正化工有限公司10万吨蒽油深加工及配套余热发电项目--脱硫脱硝招标公告,本项目对应20t/h炭熙尾气锅炉和厂区内部分管式炉,新建锅炉安装了低氮燃烧装置,加装SNCR+SCR脱硝系统,锅炉设计烟气量为42000Nm3/h;对应20t/h锅炉及厂区内管式炉等,新建石灰石-石膏法脱硫系统,
神火股份电子采购平台发布云南神火炭素项目煅烧烟气脱硫、脱硝系统采购资审公告,该项目招标内容包含双级脱硫塔2台套、湿电除尘2台套、SNCR+SCR脱硝系统1台套。云南神火铝业有限公司年产40万吨炭素项目煅烧烟气脱硫、脱硝系统采购资审公告一、招标条件本云南神火铝业有限公司年产40万吨炭素项目煅烧烟
四川华电内江白马2×475MW燃气轮机创新发展示范项目自开工以来,始终秉持着安全、优质、高效、创新、卓越的理念,全力推进各项建设工作。在过去的几个月里,白马燃机项目部克服种种困难,积极应对各种挑战,项目建设不断取得新进展、新突破。内江速度4月9日,1号机组余热锅炉第一块钢架吊装到位,较里
北极星氢能网获悉,近日,国家发改委印发《绿色低碳先进技术示范项目清单(第一批)》,其中包括张家口风氢一体化源网荷储综合示范工程项目(一期)、基于纯氢燃气轮机创新的“电-氢-电”新模式实证示范项目、50万千瓦风电制氢制氨一体化示范项目、氢能产业园(绿色氢氨醇一体化)示范项目等多个氢能项
2024年4月2日,哈电通用燃气轮机(秦皇岛)有限公司生产的第六台9HA燃机顺利下线,并被运往深圳能源光明电源基地项目现场,本次发运机组为项目的三号机组。深圳能源光明电源基地项目建成后将为当地输送两吉瓦的电力,有效满足深圳市西部不断增长的电力负荷需求,改善深圳西部电网结构,缓解沙角电厂退
·GEVernova将以实现全球电气化的同时降低碳排放为目标,并凭借自身在业务规模和解决方案方面的独特优势,为加快能源转型提供助力·GEVernova将以可持续发展、创新和精益管理为核心,推动业务稳步增长、提高利润率和自由现金流,并实现更高效的资本分配·GEVernova现已在纽约证券交易所上市,股票代码
2024年4月1日,京宜热电小溪塔2×75MW天然气热电联产项目#1燃气轮机顺利完成燃机点火整套启动,开始带负荷热态调试,标志着小溪塔天然气热电联产项目取得重要阶段性进展。此次启动前,各参建单位同心协力、密切配合,有序完成了设备调试、系统检测等一系列准备工作。下午16时28分,现场工作人员紧张而有
为加快中央企业科技创新成果应用推广,加速科技成果向现实生产力转化培育,发展新质生产力的新动能,国务院国资委组织开展科技创新成果征集遴选工作,经企业推荐与专家评审编制形成《中央企业科技创新成果产品手册(2023年版)》。本次科技创新成果产品手册共涉及电子元器件、零部件、仪器设备、软件产
近日,华电电科院汽机及燃机研究中心申请的燃机领域PCT专利《Faultyearly-warningmethodandsystemappliedtogasturbineunit,andapparatus》获得美国专利及商标局(UnitedStatesPatentandTrademarkOffice,USPTO)的正式授权。该专利的成功授权标志着华电集团在燃气轮机组故障预警领域取得了重要突破。该
北极星氢能网获悉,3月19日,国家发改委发布了关于向社会公开征求《绿色低碳先进技术示范项目清单(第一批)》意见的公告。据了解,本批次发改委共公示了47个项目,其中氢能产业项目共计8个,源头减碳类项目6个,分别为:皖能燃煤锅炉掺氨清洁高效燃烧成套技术示范项目、国创氢能张家口风氢一体化源网
3月16日15时,东方电气集团自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机,在四川德阳经开区分布式能源站通过“72+24”小时运行考核,正式投入商运,标志全国产化F级50兆瓦重型燃气轮机商业应用迈向成熟化,为进一步推进自主燃机系列化、清洁化、产业化发展奠定了坚实基础。该项目是国家能源局批准的第一批燃气轮机
去年全国两会期间,全国人大代表、东方电气集团东方汽轮机有限公司(以下简称“东方汽轮机”)副主任工程师曹天兰提出的《构建我国安全稳定韧性的燃气轮机产业链的建议》已成为现实。但她认为,要实现燃气轮机产业链的高质量发展仍然需要解决很多问题。如何给予中小燃机研制单位更多支持、加大燃气轮机
2月28日,我国自主研制的300兆瓦级F级重型燃气轮机首台样机在上海临港总装下线。工业和信息化部党组书记、部长金壮龙出席总装下线活动并致辞,工业和信息化部党组成员、副部长辛国斌,上海市副市长陈杰,国家电投党组书记、董事长刘明胜出席活动。金壮龙向参研参试单位和全线干部职工致以热烈祝贺和诚
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!