某鍋爐SCR氮氧化物凈化煙氣

1、某鍋爐氮氧化物凈化煙氣工藝1 SCR項(xiàng)目某鍋爐共安裝了3臺(tái)130t/h循環(huán)流化床鍋爐，共分兩期建設(shè)完成，一期安裝兩臺(tái)鍋爐（1#、2#鍋爐），二期安裝一臺(tái)鍋爐（為3#鍋爐）。鍋爐設(shè)計(jì)的脫硝工藝為SCR脫硝。技術(shù)參數(shù)見表1表1 煙氣脫硝工程技術(shù)參數(shù)項(xiàng) 目單位型號(hào)或參數(shù)鍋爐類 型循環(huán)流化床鍋爐型 號(hào)數(shù) 量臺(tái)3最大蒸發(fā)量t/h130省煤器出口煙氣量Nm3/h160000省煤器出口煙氣溫度350煙氣中NOx濃度mg/Nm3300年運(yùn)行時(shí)間h7000（暫定）表2 煙氣脫硝工程設(shè)計(jì)指標(biāo)序號(hào)參數(shù)單位參數(shù)指標(biāo)備注1脫硝裝置入口煙氣量Nm3/h160000每臺(tái)爐2脫硝裝置入口煙氣溫度3503處理前煙氣中NOx濃度

2、mg/Nm33004煙氣中含塵濃度g/m3355設(shè)計(jì)脫硝效率%70%6脫硝裝置負(fù)荷適應(yīng)范圍%30%-110%7處理后煙氣中NOx濃度mg/Nm31008NOx削減量kg/h39.66單臺(tái)爐9脫硝系統(tǒng)總阻力Pa120010反應(yīng)器內(nèi)煙氣流速m/s511氨逃逸量ppm312液氨（規(guī)定品質(zhì)）耗量kg/h13.97單臺(tái)爐2 SCR煙氣脫硝技術(shù)1）SCR脫硝反應(yīng)SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR兩種。此兩種方法都是利用氨對(duì)NOX的還原功能，在催化劑的作用下將NOX(主要是NO)還原為對(duì)大氣沒有多少影響的N2和水。還原劑為NH3，其不同點(diǎn)則是在尿素法SCR中，先利用一種設(shè)備將尿素轉(zhuǎn)化為氨之后輸送至S

3、CR觸媒反應(yīng)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(shí)間，駐留時(shí)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(shí)施化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)方程式為：NH2CONH2+H2O2NH3+CO2在整個(gè)工藝的設(shè)計(jì)中，通常是先使氨蒸發(fā)，然后和稀釋空氣或煙氣混合，最后通過分配格柵噴入SCR反應(yīng)器上游的煙氣中。在SCR反應(yīng)器內(nèi)，NO通過以下反應(yīng)被還原：4NO+4NH3+O24N2+6H2O6NO+4NH35N2+6H2O當(dāng)煙氣中有氧氣時(shí)，反應(yīng)第一式優(yōu)先進(jìn)行，因此，氨消耗量與NO還原量有一對(duì)一的關(guān)系。在鍋爐的煙

4、氣中，NO2一般約占總的NOX濃度的5%，NO2參與的反應(yīng)如下：2NO2+4NH3+O23N2+6H2O6NO2+8NH37N2+12H2O上面兩個(gè)反應(yīng)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NO2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(yīng)。有一小部分氨不反應(yīng)而是作為氨逃逸離開了反應(yīng)器。一般來說，對(duì)于新的催化劑，氨逃逸量很低。但是，隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞，氨逃逸量就會(huì)增加，為了維持需要的NOX脫除率，就必須增加反應(yīng)器中NH3/NOX摩爾比。2）SCR系統(tǒng)組成及反應(yīng)器布置在選擇催化

5、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(gè)固定的反應(yīng)器內(nèi)，煙氣穿過反應(yīng)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(dòng)。SCR系統(tǒng)一般由氨的儲(chǔ)存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、檢測(cè)控制系統(tǒng)等組成。熱段/高灰布置：反應(yīng)器布置在空氣預(yù)熱器前溫度為350左右的位置，此時(shí)煙氣中所含有的全部飛灰和SO2均通過催化劑反應(yīng)器，反應(yīng)器的工作條件是在“不干凈”的高塵煙氣中。由于這種布置方案的煙氣溫度在250400的范圍內(nèi)，適合于多數(shù)催化劑的反應(yīng)溫度，因而它被廣泛采用。但是由于催化劑是在“不干凈”的煙氣中工作，因此催化劑的壽命會(huì)受下列因素的影響：

6、煙氣所攜帶的飛灰中含有Na,Ca,Si,As等成分時(shí)，會(huì)使催化劑“中毒”或受污染，從而降低催化劑的效能。飛灰對(duì)催化劑反應(yīng)器的磨損。飛灰將催化劑反應(yīng)器蜂窩狀通道堵塞。如煙氣溫度升高，會(huì)將催化劑燒結(jié)，或使之再結(jié)晶而失效，如煙氣溫度降低，NH3會(huì)和SO3反應(yīng)生成酸性硫酸銨，從而會(huì)堵塞催化反應(yīng)器通道和污染空氣預(yù)熱器。高活性的催化劑會(huì)促使煙氣中的SO2氧化SO3，因此應(yīng)避免采用高活性的催化劑用于這種布置。為了盡可能地延長催化劑的使用壽命，除了應(yīng)選擇合適的催化劑之外，要使反應(yīng)器通道有足夠的空間以防堵塞，同時(shí)還要有防腐措施。對(duì)于一般燃油或燃煤鍋爐，其SCR反應(yīng)器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間，因?yàn)榇?/p>

7、區(qū)間的煙氣溫度剛好適合SCR脫硝還原反應(yīng)，氨被噴射于省煤器與SCR反應(yīng)器間煙道內(nèi)的適當(dāng)位置，使其與煙氣充分混合后在反應(yīng)器內(nèi)與氮氧化物反應(yīng)，SCR系統(tǒng)脫硝效率約為60%80%。3 脫硝系統(tǒng)SCR系統(tǒng)由氨供應(yīng)系統(tǒng)、氨氣/空氣噴射系統(tǒng)、催化反應(yīng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等組成，催化反應(yīng)系統(tǒng)是SCR工藝的核心，設(shè)有NH3的噴嘴和粉煤灰的吹掃裝置，煙氣順著煙道進(jìn)入裝載了催化劑的SCR反應(yīng)器，在催化劑的表面發(fā)生NH3催化還原成NOx。煙氣從鍋爐省煤器出來后通過SCR反應(yīng)室入口煙道進(jìn)入SCR反應(yīng)室，在SCR反應(yīng)室入口煙道上設(shè)置有氨氣噴射柵格(AIG)，將氨/空氣混合氣體均勻地噴射到SCR反應(yīng)室入口煙道中，使噴入的氨氣

8、能與煙氣中的NOx充分混合(對(duì)于短距離煙道的混合，為了保證有效的混合，在噴氨柵格后設(shè)置靜態(tài)混合器)，為了保證煙氣能垂直地通過SCR反應(yīng)室床層，通常在煙道轉(zhuǎn)彎處設(shè)置有煙氣導(dǎo)流板，煙氣通過導(dǎo)流板后均勻分布并流過催化劑床層，在催化劑的作用下，NH3與NOx發(fā)生還原反應(yīng)，生成無二次污染的N2和H2O，隨煙氣流經(jīng)鍋爐空?qǐng)D1 SCR煙氣脫硝工藝流程圖氣預(yù)熱器、除塵器、脫硫裝置后，進(jìn)入煙囪排放。如圖1所示。3.1 氨的儲(chǔ)存系統(tǒng)（1）系統(tǒng)組成液氨儲(chǔ)存系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)罐等。（2）工藝描述還原劑（氨）用罐車運(yùn)輸并在儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。在高壓下，氨被液化以減小運(yùn)輸和儲(chǔ)存的體積。市場購買的還原劑液態(tài)氨濃度為99.

9、6% ,供應(yīng)商用罐裝車運(yùn)輸（以液體形態(tài)儲(chǔ)存在壓力容器內(nèi)），送往氨貯存場地，通過氨卸載壓縮機(jī)抽取儲(chǔ)罐中氣體氨，經(jīng)壓縮后將槽車中的液氨擠入液氨儲(chǔ)槽中貯存。使用時(shí)，儲(chǔ)存罐中的氨借助自壓輸送到蒸發(fā)器中。鍋爐SCR煙氣脫硝系統(tǒng)還原劑液氨設(shè)計(jì)參數(shù)表如下。表1 液氨設(shè)計(jì)參數(shù)表參數(shù)數(shù)值還原劑類型無水氨純度（%）99.6脫硝效率（%）70氨逃逸（mg/Nm3）3催化劑壽命（小時(shí)）24000NH3耗量（kg/h）41.91（三臺(tái)爐）年耗NH3（t/a）293.37（3）主要設(shè)備選型卸料壓縮機(jī)為往復(fù)式壓縮機(jī)，系統(tǒng)設(shè)置一臺(tái)卸載壓縮機(jī)。設(shè)置一臺(tái)液氨儲(chǔ)罐，供三臺(tái)爐使用。液氨儲(chǔ)罐的最大充裝量為20m3。儲(chǔ)氨罐可供應(yīng)三臺(tái)爐設(shè)

10、計(jì)條件下，每天運(yùn)行24小時(shí)，連續(xù)運(yùn)行10天的消耗量。3.2 氨注入系統(tǒng)氨注入系統(tǒng)包括液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖罐、氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。儲(chǔ)罐里的液態(tài)氨靠自壓輸送到蒸發(fā)槽，在蒸發(fā)槽內(nèi)將氨蒸發(fā)。從蒸發(fā)槽蒸發(fā)的氨氣流進(jìn)入氨氣緩沖罐，通過氨氣輸送管道送至每一臺(tái)爐的SCR反應(yīng)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/空氣混合物注入到SCR系統(tǒng)內(nèi)。3.3 SCR反應(yīng)器及附屬系統(tǒng)SCR反應(yīng)器和附屬系統(tǒng)由氨注入格柵、SCR反應(yīng)器、催化劑、吹灰系統(tǒng)和煙道等組成。由氨/空氣混合器來的稀釋氨氣通過氨注入格柵的多個(gè)噴嘴，將氨噴入煙氣中。注入格柵后的煙氣混合裝置促進(jìn)煙氣和氨的混合，保證煙氣中氨濃度的均勻分布。來自鍋爐出口的煙氣通過SCR反應(yīng)器，SCR反應(yīng)器包含催化劑層，在催化劑作用下，NH3與NOX反應(yīng)從而脫除NOX，催化劑促進(jìn)氨和NOX的反應(yīng)。在SCR反應(yīng)器最上面有整流柵格，使流動(dòng)煙氣分布均勻。催化劑裝在模塊組件中，便于搬運(yùn)、安裝和更換。SCR反應(yīng)器催化劑層間安裝聲波吹灰器用來吹除沉積在催化劑上的灰塵和SCR反