SCR煙氣脫硝工藝方案

1、. . . .SCR煙氣脫硝工藝方案1. 脫硝工藝的簡介有關(guān) NOX的控制方法從燃料的生命周期的三個階段入手，限燃燒前、燃燒中和燃燒后。當前，燃燒前脫硝的研究很少，幾乎所有的脫硝都集中在燃燒中和燃燒后的 NOX 的控制。所以在國際上把燃燒中 N OX 的所有控制措施統(tǒng)稱為一次措施，把燃燒后的 N OX控制措施統(tǒng)稱為二次措施，又稱為煙氣脫硝技術(shù)。目前普遍采用的燃燒中 NOX 控制技術(shù)即為低 NOX燃燒技術(shù)，主要有低 N OX燃燒器、空氣分級燃燒和燃料分級燃燒。應用在燃煤電站鍋爐上的成熟煙氣脫硝技術(shù)主要有選擇性催化還原技術(shù)（Selective Catalytic Reduction ，簡稱 SCR

2、）、選擇性非催化還原技術(shù)（Selective Non-Catalytic Reduction ，簡稱 SNCR）以及 SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)。2 .SCR 煙氣脫硝技術(shù)近幾年來選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù) (SCR)發(fā)展較快 , 在歐洲和日本得到了廣泛的應用 , 目前催化還原煙氣脫硝技術(shù)是應用 * 多的技術(shù)。1）SCR脫硝反應目前世界上流行的 SCR工藝主要分為氨法 SCR和尿素法 SCR兩種。 此兩種法都是利用氨對 NOX 的還原功能，在催化劑的作用下將 N OX(主要是 NO)還原為對大氣沒有多少影響的 N2 和水。還原劑為 N H3，其不同點則是在尿素法 SCR中，先利用一種設備

3、將尿素轉(zhuǎn)化為氨之后輸送至 SCR觸媒反應器， 它轉(zhuǎn)換的方法為將尿素注入一分解室中， 此分解室提供尿素分解所需之混合時間， 駐留時間及溫度， 由此室分解出來之氨基產(chǎn)物即成為 SCR的還原劑通過觸媒實施化學反應后生成氨及水。 尿素分解室中分解成氨的方法有熱解法和水解法， 主要化學反應方程式為：NH2CON2H+ H2O2NH3+CO2在整個工藝的設計中，通常是先使氨蒸發(fā)，然后和稀釋空氣或煙氣混合，* 后通過分配格柵噴入 SCR反應器上游的煙氣中。 典型的 SCR反應原理示意圖如下：在 SCR反應器內(nèi)， NO通過以下反應被還原：專業(yè)資料. . . .4NO+4NH3+O23N2+6H2O6NO+4N

4、3H5 N2+6H2O當煙氣中有氧氣時，反應第一式優(yōu)先進行，因此，氨消耗量與 NO還原量有一對一的關(guān)系。在鍋爐的煙氣中， NO2 一般約占總的 NOX濃度的 5%，N O2參與的反應如下：2NO2+4NH3+O23N2+6H2O6NO2+8NH37N2+12H2O上面兩個反應表明還原 NO2 比還原 NO需要更多的氨。在絕大多數(shù)鍋爐煙氣中， NO2 僅占 NOX 總量的一小部分，因此 N O2 的影響并不顯著。SCR系統(tǒng) NOX 脫除效率通常很高， 噴入到煙氣中的氨幾乎完全和 NOX反應。有一小部分氨不反應而是作為氨逃逸離開了反應器。 一般來說， 對于新的催化劑， 氨逃逸量很低。但是， 隨著催

5、化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞， 氨逃逸量就會增加，為了維持需要的 NOX脫除率， 就必須增加反應器中 N H3/NOX摩爾比。當不能保證預先設定的脫硝效率和 （或）氨逃逸量的性能標準時， 就必須在反應器內(nèi)添加或更換新的催化劑以恢復催化劑的活性和反應器性能。從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。2）SCR系統(tǒng)組成及反應器布置在選擇催化還原工藝中， NOx 與 NH3 在催化劑的作用下產(chǎn)生還原。催化劑安放在一個固定的反應器內(nèi)， 煙氣穿過反應器平行流經(jīng)催化劑表面。 催化劑單元通常垂直布置， 煙氣自上向下流動。如下圖所示：SCR系統(tǒng)一般由氨的儲存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反

6、應器系統(tǒng)、省煤器旁路、 SCR旁路、檢測控制系統(tǒng)等組成。下圖為典型 SCR煙氣脫硝工藝系統(tǒng)基本流程簡圖：3 .SNCR煙氣脫硝技術(shù)選擇性催化還原脫除 NOX 的運行成本主要受催化劑壽命的影響，一種不需專業(yè)資料. . . .要催化劑的選擇性還原過程或許更加誘人，這就是選擇性非催化還原技術(shù)。該技術(shù)是用 NH3、尿素等還原劑噴入爐內(nèi)與 N OX進行選擇性反應，不用催化劑，因此必須在高溫區(qū)加入還原劑。 還原劑噴入爐膛溫度為 8501100的區(qū)域， 該還原劑 （尿素）迅速熱分解成 N H3并與煙氣中的 N OX進行 SNCR反應生成 N2，該方法是以爐膛為反應器。研究發(fā)現(xiàn)，在爐膛 8501100這一狹窄

7、的溫度范圍內(nèi)、在無催化劑作用下， NH3 或尿素等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的 N OX，基本上不與煙氣中的 O2 作用，據(jù)此發(fā)展了SNCR法。在 8501100范圍內(nèi)， N H3 或尿素還原 N OX 的主要反應為：NH3 為還原劑4NH3+4NO+O24 N2+6H2O尿素為還原劑NO+CO(N2H) 2 +1/2O22 N2+CO2+H2O當溫度高于 1100時, NH3 則會被氧化為4NH3+5O24NO+6H2O不同還原劑有不同的反應溫度范圍， 此溫度范圍稱為溫度窗。 N H3 的反應*佳溫度區(qū)為 850 110O。當反應溫度過高時，由于氨的分解會使NOx 還原率降低，另一方面，

8、反應溫度過低時，氨的逃逸增加，也會使 NOx還原率降低。 NH3 是高揮發(fā)性和有毒物質(zhì)，氨的逃逸會造成新的環(huán)境污染。引起 SNCR系統(tǒng)氨逃逸的原因有兩種，一是由于噴入點煙氣溫度低影響了氨與 NOx 的反應；另一種可能是噴入的還原劑過量或還原劑分布不均勻。還原劑噴入系統(tǒng)必須能將還原劑噴入到爐內(nèi) * 有效的部位，因為 N Ox 在爐膛內(nèi)的分布經(jīng)常變化，如果噴入控制點太少或噴到爐內(nèi)某個斷面上的氨分布不均勻， 則會出現(xiàn)分布較高的氨逃逸量。 在較大的燃煤鍋爐中， 還原劑的均勻分布則更困難， 因為較長的噴入距離需要覆蓋相當大的爐內(nèi)截面。為保證脫硝反應能充分地進行，以 * 少的噴入 N H3 量達到 * 好

9、的還原效果，必須設法使噴入的 NH3 與煙氣良好地混合。 若噴入的 N H3 不充分反應， 則逃逸的 N H3 不僅會使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐尾部的受熱面上，而且煙氣中 N H3 遇到 S03 會產(chǎn)生 (NH4) 2S04 易造成空氣預熱器堵塞，并有腐蝕的危險。SNCR煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為 30%-40%，受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，多用作低 NOX燃燒技術(shù)的補充處理手段。采用 SNCR技術(shù)，目前的趨勢是用尿素代替氨作專業(yè)資料. . . .為還原劑，值得注意的是，近年的研究表明，用尿素作為還原劑時， N OX會轉(zhuǎn)化為 N2O，N2O會破壞大氣平流層中的臭氧，除此之外， N2O還被認為會

10、產(chǎn)生溫室效應，因此產(chǎn)生 N2O問題己引起人們的重視。綜上所對比， SCR脫硝工藝技術(shù)先進，工藝成熟，經(jīng)濟合理，工業(yè)業(yè)績居多，脫硝效率高，擬選用目前效率 * 高的 SCR技術(shù)。4. 工藝系統(tǒng)說明SCR脫硝系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)所組成， SCR反應器及附屬系統(tǒng)、氨儲存處理系統(tǒng)和氨注入系統(tǒng)。4.1 氨的儲存系統(tǒng)（1）系統(tǒng)組成液氨儲存系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機、液氨儲罐等。（2）工藝描述還原劑（氨）用罐車運輸并在儲罐儲存。在高壓下，氨被液化以減小運輸和儲存的體積。市場購買的還原劑（液態(tài)氨純度 99.6%）, 供應商用罐裝車運輸（以液體形態(tài)儲存在壓力容器內(nèi)） ，送往氨貯存場地， 通過氨卸載壓縮機抽取儲罐中氣氨，送

11、入儲罐后，將槽車中的液氨， 擠入液氨儲槽中貯存。使用時，儲存罐中的氨借助自壓輸送到蒸發(fā)器中。· 卸載壓縮機卸料壓縮機為往復式壓縮機，系統(tǒng)設置二臺卸載壓縮機，一臺運行，一臺備用。· 液氨儲槽本工程設置 2 臺液氨儲罐， 供兩爐使用。 液氨儲罐的 * 大充裝量為 25m3 。儲氨罐組可供應兩臺爐設計條件下，每天運行 24 小時，連續(xù)運行 7 天的消耗量。液氨儲罐上安裝有超流閥、 逆止閥、 緊急關(guān)斷閥和安全閥做為儲罐安全運行保護所用。 儲罐還裝有溫度計、壓力表液位計和相應的變送器將信號送到主體機組 DCS控制系統(tǒng)， 當儲罐內(nèi)溫度或壓力高時報警。 儲罐四周安裝有工業(yè)水噴淋管線及噴嘴

12、， 當儲罐內(nèi)液氨溫度過高時自動淋水裝置啟動，對儲罐進行噴淋降溫。4.2 氨注入系統(tǒng)（1）系統(tǒng)組成專業(yè)資料. . . .氨注入系統(tǒng)包括氨蒸發(fā)器、 氨氣緩沖罐、 氨氣稀釋槽、 廢水泵、 廢水池等。（2）工藝描述儲罐里的液態(tài)氨靠自壓輸送到蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)（通過蒸汽加熱）將氨蒸發(fā)，每個蒸發(fā)槽上裝有壓力控制閥將氨氣壓力控制在 2kg/cm2。當出口壓力超過 2kg/cm2 時，切斷節(jié)流閥， 停止液氨供應。 從蒸發(fā)槽蒸發(fā)的氨氣流進入氨氣緩沖罐，通過氨氣輸送管道送至每一臺爐的 SCR反應裝置旁。再用空氣稀釋高濃度無水氨，這樣氨 /空氣混合物安全且不易燃。通過裝在 SCR入口煙道內(nèi)的氨注入格柵，將氨 / 空

13、氣混合物注入到 SCR系統(tǒng)內(nèi)。（3）主要設備選型· 液氨蒸發(fā)槽液氨蒸發(fā)所需要的熱量由低壓蒸汽提供，共設有二個液氨蒸發(fā)槽（一用一備）。蒸發(fā)槽裝有安全閥，可防止設備壓力異常過高。液氨蒸發(fā)槽面積按照在 BMCR工況下單臺機組 100容量設計。· 氨氣緩沖槽氨氣緩沖槽的作用即在穩(wěn)定氨氣的供應，避免受蒸發(fā)槽操作不穩(wěn)定所影響。緩沖槽上也有安全閥可保護設備。· 氨氣稀釋槽氨氣稀釋槽為立式水槽，水槽的液位由滿溢流管線維持，稀釋槽設計連結(jié)由槽頂淋水和糟側(cè)進水。液氨系統(tǒng)各排放處所排出的氨氣由管線匯集后從稀釋槽低部進入。通過分散管將氨氣分散入稀釋槽水中，利用大量水來吸收安全閥排放的氨。

14、· 稀釋風機噴入鍋爐煙道的氨氣為空氣稀釋后的含 5左右氨氣的混合氣體。所選擇的風機滿足脫除煙氣中 NOx* 大值的要求， 并留有一定的余量。 稀釋風機兩臺按一臺專業(yè)資料. . . .100容量（一用一備）設置，共有四臺離心式稀釋風機。·氨/ 空氣混合器為了實現(xiàn)氨和稀釋空氣的充分、均勻的混合，· 氨氣泄漏檢測器液氨儲存及注入系統(tǒng)周邊設有 3 只氨氣檢測器，以檢測氨氣的泄漏，并顯示大氣中氨的濃度。當檢測器測得大氣中氨濃度過高時，在機組控制室會發(fā)出警報，操作人員采取必要的措施，以防止氨氣泄漏的異常情況發(fā)生。電廠液氨儲存及供應注入系統(tǒng)遠離機組，并采取措施與周圍環(huán)境隔離。&

15、#183; 排污系統(tǒng)液氨儲存和注入系統(tǒng)的氨排放管路為一個封閉系統(tǒng)，將經(jīng)由氨氣稀釋槽吸收成氨廢水后排放至廢水池再經(jīng)由廢水泵送至主廠廢水處理站。· 氮氣吹掃液氨儲存及注入系統(tǒng)保持系統(tǒng)的嚴密性防止氨氣的泄漏和氨氣與空氣的混合造成爆炸是 * 關(guān)鍵的安全問題?；诖朔矫娴目紤]，本系統(tǒng)的卸料壓縮機、液氨儲罐、氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖罐等都備有氮氣吹掃管線。在液氨卸料之前通過氮氣吹掃管線對以上設備分別要進行嚴格的系統(tǒng)嚴密性檢查和氮氣吹掃，防止氨氣泄漏和與系統(tǒng)中殘余的空氣混合造成危險。4.3 SCR 反應器及附屬系統(tǒng)（1）系統(tǒng)組成SCR反應器和附屬系統(tǒng)由擋板門、氨注入格柵、 SCR反應器、催化劑、吹灰系統(tǒng)

16、和煙道等組成。（2）工藝描述由氨/ 空氣混合器來的稀釋氨氣通過氨注入格柵的多個噴嘴，將氨噴入煙專業(yè)資料. . . .氣中。注入格柵后的煙氣混合裝置促進煙氣和氨的混合，保證煙氣中氨濃度的均勻分布。來自鍋爐省煤器出口的煙氣通過 SCR反應器，SCR反應器包含催化劑層， 在催化劑作用下， NH3 與 N OX 反應從而脫除 N OX，催化劑促進氨和 N OX的反應。在 SCR反應器 * 上面有整流柵格，使流動煙氣分布均勻。催化劑裝在模塊組件中，便于搬運、安裝和更換。煙氣經(jīng)過煙氣脫硝過程后經(jīng)空氣預熱器熱回收后進入靜電除塵器和 FGD系統(tǒng)后排入大氣。SCR反應器催化劑層間安裝吹灰器用來吹除沉積在催化劑上

17、的灰塵和 SCR反應副產(chǎn)物，以減少反應器壓力降。SCR工藝主要性能指標有：脫硝效率、氨量、反應器的壓力降等。SCR工藝主要設計參數(shù)有催化劑總量、催化劑高度、催化劑空隙率和煙氣速度等。燃煤鍋爐 SCR煙氣脫硝裝置催化劑設計參數(shù)見下表。燃煤鍋爐 SCR煙氣脫硝裝置催化劑設計參數(shù)蜂窩型催化劑 板型催項目高灰煤 低灰煤 化劑單塊催化劑孔數(shù) 400 441 529間距（ mm） 7.4 7.0 6.4 6.9比表面積（ / m3 ） 427 470 500 285空隙率（ %） 69 71 67 82壓力降（ kpa/m） 0.2 0.21 0.27 0.1（3）主要設備選型· SCR反應器反

18、應器的水平段安裝有煙氣導流、優(yōu)化分布的裝置以及氨的噴射格柵，在專業(yè)資料. . . .反應器的豎直段裝有催化劑床。反應器采用固定床垂直通道型式，初裝 2 層，并預留 1 層位置，作為未來脫硝效率低于保證值時增裝催化劑用，以此作為增強脫硝效率并延長有效觸媒壽命的備用措施。脫硝效率按 80%設計，催化劑模塊尺寸為長 1901mm×寬 952mm×高 1100mm（含框架），鍋爐脫硝反應器每層布置 21 個模塊（ 3×7），層之間空間高度為 3.4m，其中每層催化劑前端有耐磨層， 減弱飛灰對催化劑的沖刷作用。 每個反應器按 3 層設計， 運行初期僅裝 2 層。每臺爐設置一

19、個反應器。反應器為直立式焊接鋼結(jié)構(gòu)容器，內(nèi)部設有觸媒支撐結(jié)構(gòu)，能承受內(nèi)部壓力，地震負荷、煙塵負荷、觸媒負荷和熱應力等。反應器殼外部設有加固肋及保溫層。觸媒通過反應器外的觸媒填裝系統(tǒng)從側(cè)門放入反應器內(nèi)。· 噴氨格柵為了使氨在煙氣中均勻分布，并且便于對反應器中第一層催化劑上方煙氣的 NH3/NOx 摩爾比的調(diào)整，所以需在進口煙道上的合適位置設置噴氨格柵。包括供應箱、噴射格柵和噴射孔等。噴射系統(tǒng)配有節(jié)流閥及節(jié)流孔板。在對 NOx 濃度進行連續(xù)分析的同時，調(diào)節(jié)必要的氨量從噴氨格柵中噴氨。4.4 脫硝裝置總體布置本煙氣脫硝工程主要構(gòu)筑物有脫硝裝置、液態(tài)氨的貯存和供應系統(tǒng)的構(gòu)筑物。在制定脫硝裝置

20、布置方案時，應考慮下面設備： SCR反應器； 煙氣管道； 與鍋爐省煤器和空氣預熱器的聯(lián)接； 輔助設備。4.4.1 布置原則專業(yè)資料. . . . 在規(guī)劃基本的現(xiàn)場布置方案時，建筑和設備的位置應該按照需要的功能來布置，并考慮進出方便、建造難易、操作、維護和安全性。SCR反應器布置方案應該考慮將來在其它鍋爐上安裝脫硝裝置的要求，脫硝系統(tǒng)的布置不能影響將來的裝置布置和施工。一臺鍋爐設置一個 SCR反應器。為 SCR反應器留有適當?shù)目臻g，用來設置過道，便于催化劑模塊的安裝和操作。為催化劑模塊的抬升預留足夠的空間。通道應該盡可能連續(xù)， 所有的主要通道能允許叉式升降機 （鏟車） 通行，并考慮其轉(zhuǎn)動半徑。4

21、.4.2 總體布置方案選擇（1）SCR反應器的布置方式：在熱段 / 高灰布置中， SCR反應器位于省煤器和空氣預熱器之間， 因為該區(qū)域煙氣溫度在 300-400 的范圍內(nèi)。鍋爐省煤器和空氣預熱器之間的煙氣溫度在該范圍內(nèi)。世界上絕大多數(shù)燃煤火電廠的 SCR裝置采用這種布置萬式。這種布置方式的主要優(yōu)點是投資和運行費用低，因為該段的煙氣溫度與催化劑要求的運行范圍相符合。這種布置的其主要缺點是催化劑暴露于含有全部灰塵和硫分的煙氣中。 采用這種布置方式主要是含硫量低于 2%的煙煤發(fā)電鍋爐。由于 SCR系統(tǒng)所要求的煙氣溫度為 330415，故 SCR反應器放置在省煤器和空氣預熱器之間。新建 SCR系統(tǒng)的鋼

22、結(jié)構(gòu)，根據(jù)在電廠現(xiàn)場測量及提供的資料，在布置基立柱等時主要考慮校核原有鍋爐鋼架基礎的荷載。（2）液態(tài)氨的貯存和供應布置專業(yè)資料. . . .根據(jù)石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范 (GB50160-92) 關(guān)于乙類液體儲罐防火間距的要求 : 氨站應該距離生產(chǎn)廠房、生產(chǎn)設備 20m，距離明火和散發(fā)火花地點 25m，距離全廠重要設施 30m，距離運輸?shù)缆?、廠圍墻 lOm。氨儲罐布置在半露天防曬雨棚中的零米地面；氨卸載壓縮機等轉(zhuǎn)動的機械設備以及電氣設備布置在氨儲罐旁邊的建構(gòu)筑物內(nèi)。蒸發(fā)器、緩沖貯罐均布置在儲罐旁邊的構(gòu)筑物內(nèi)，采用防曬雨棚；稀釋空氣風機、氨 / 空氣混合器均相應布置在每一臺鍋爐的零米附近。道路:

23、 在液態(tài)氨的貯存和供應的建筑構(gòu)筑物形成消防環(huán)路，采劇混凝土路面與廠區(qū)道路相連接。液氨采用輸送管道方式。全廠脫硝裝置的控制系統(tǒng)布置在主廠控制室內(nèi)。5 供貨范圍及清單5.1 供貨范圍（不僅限于此）(1)SCR 系統(tǒng)液氨儲存區(qū)內(nèi)液氨儲罐、卸料壓縮機、管路其所需附屬設備；(2)SCR 系統(tǒng)范圍內(nèi)所有自動控制裝置、儀表、測量裝置、調(diào)節(jié)控制設備；(3)SCR 系統(tǒng)反應區(qū)內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)、樓梯、平臺；(4)SCR 系統(tǒng)范圍內(nèi)的防腐、保溫和油漆；(5) 技術(shù)服務；6.2 供貨清單序號 品目及編號 規(guī)格型號 生產(chǎn)廠家一 氨的制備供應系統(tǒng)1 卸料壓縮機專業(yè)資料. . . .2 氨貯罐3 液氨蒸發(fā)器4 氨氣緩沖罐5 氨氣稀釋罐6 氨氣、空氣混合器7 稀釋風機8 廢水泵9 氨氣泄露檢測器10相應閥門、管道及其附件小計二 氨的噴射系統(tǒng)1 氨噴射格柵2 噴嘴3 控制閥門4相應閥門、管道及其附件小計三 煙道系統(tǒng)1 膨脹節(jié)專業(yè)資料. . . .2 進口煙道（含導流板）3 出口煙道4 風門及執(zhí)行機