脫硝基本交流介紹

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SCR基本介紹

選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)(SelectiveCatalyticReduction，簡稱SCR）是一種操作控制簡單、脫硝效率高的成熟技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于煙氣脫硝工程中。NOXNH3N2H2O4NO+4NH3+O24N2+6H2O7N2+12H2O6NO2+8NH3副作用方程式SO2+1/2O2NH3+SO3+H2OSO3NH4HSO4基本反應(yīng)方程式

氮氧化物與氨的化學(xué)反應(yīng)

化學(xué)反應(yīng)條件在不添加催化劑的條件下，氨與氮氧化物的化學(xué)反應(yīng)溫度為900℃， 如果加入氨，部分氨會在高溫下分解。如果加入催化劑，反應(yīng)溫度可以降低到320-400℃。催化劑一般選用TiO2為基體的V2O5和WoO3混合物； 具體配方根據(jù)煙氣參數(shù)確定。副反應(yīng)SCR方式的不良副反應(yīng)為SO2的氧化反應(yīng)和NH3與SO3反應(yīng)生成NH4HSO4。SO2的氧化反應(yīng)隨著溫度的升高而加劇，同時催化劑對此反應(yīng)具有催化作用。一般450℃為設(shè)計極限。NH3與SO3的反應(yīng)隨著煙氣溫度的降低而加劇，NH4HSO4為粘性物質(zhì)，會堵塞催化劑孔隙，降低其活性，同時還會對下游設(shè)備造成危害，每個工程必須計算反應(yīng)器的最低運行溫度，以確定是否對省煤器進行改造，或者采用其他措施。SCR的基本布置方案高含塵布置方案的技術(shù)特點SCR反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器和空預(yù)器之間，煙氣未經(jīng)過ESP除塵。煙道系統(tǒng)簡單，壓力損失較小(一般小于1000Pa)。反應(yīng)溫度比較合適(320-400℃)，一般不需要額外的熱源加熱處理后的煙氣，運行費用較低。煙氣含塵量較高，煙氣中重金屬，SO2等含量較高，對催化劑的活性存在不利影響，容易造成下游設(shè)備和反應(yīng)器本體堵灰。對于高含塵煙氣，催化劑煙氣通道必須加大以避免堵灰，這樣會降低催化劑的比面積，從而會增大催化劑的用量。鋼結(jié)構(gòu)耗量較大。低含塵布置方案的技術(shù)特點SCR反應(yīng)器布置在ESP和FGD裝置之后。適用于場地?zé)o法按照高含塵方式布置的改造項目或煙氣中毒性物質(zhì)過高的情況。煙氣溫度低于反應(yīng)溫度，需要輔助熱源進行煙氣再熱，可以采用蒸汽加熱或二次燃燒加熱，一般再熱系統(tǒng)需要增加3%的廠用電率。由于大部分毒性物質(zhì)和灰塵已經(jīng)在ESP和FGD中脫除，所以催化劑壽命可以大大延長?？梢赃x用較小的催化劑煙氣通道，大大提高催化劑的比面積，從而降低催化劑的整體用量，降低初投資和催化劑更換運行費用。影響SCR的脫氮效率的因素氨與煙氣的混合質(zhì)量；催化劑體積；氣流分布狀態(tài)。主要專利技術(shù)

催化劑對入口煙氣流動條件和氨氣的混合質(zhì)量有嚴(yán)格的要求，我公司的主要專利技術(shù)（等壓力整流器、渦流式混合器等）是圍繞以下要求進行開發(fā)的：

速度不均勻性 <15%;

溫度不均勻性 <10℃;

NH3/NOx混合不均勻性 <5%。

吹灰系統(tǒng)系統(tǒng)采用高含塵布置方式；反應(yīng)器出口煙道順暢，處理后煙氣可以通過斜煙道直接進入空氣預(yù)熱器，出口煙道積灰的可能性較低。本工程具有下列特點：

吹灰系統(tǒng)的設(shè)計：由于煙塵含量較高，必須裝設(shè)吹灰系統(tǒng)；吹灰系統(tǒng)采用聲波吹灰器；在吹灰系統(tǒng)吹灰頻率的設(shè)定方面，建議提高吹掃頻率。

聲波吹灰器每層催化劑層設(shè)2個DC-75型聲波吹灰器，備用層吹灰器可不安裝。聲波吹灰器的頻率為75HZ，有效輻射范圍為13米，內(nèi)部能量輸出水平為147dB，外部噪音水平為82dB，建議的吹掃頻率為10秒/10分鐘采用聲波吹灰器的吹掃頻率比蒸汽吹灰要高得多，主要原因是聲波吹灰的強度比蒸汽吹灰強度要小，但是聲波吹灰每個流程的能耗要遠遠小于蒸汽吹灰，總能耗也是經(jīng)濟的，同時帶來的好處是吹灰時產(chǎn)生的瞬間煙氣含塵量大大降低了反應(yīng)器外部安裝照片內(nèi)部吹掃效果照片

相對于蒸汽吹灰器而言，聲波吹灰器具有結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，占地面積小等優(yōu)點，但是如果采用進口產(chǎn)品價格較高。目前美國，日本采用聲波吹灰器的情況比較多，而歐洲采用傳統(tǒng)蒸汽吹灰的情況比較多。目前聲波吹灰器的噪音較大，在反應(yīng)器外部的吹灰器發(fā)聲部分必須做隔音處理。蒸汽吹灰器與聲波吹灰器比較技術(shù)比較（1）液氨系統(tǒng)：液氨系統(tǒng)主要由下列子系統(tǒng)組成：液氨儲存系統(tǒng)；（包括液氨儲罐，卸料壓縮機等）液氨蒸發(fā)系統(tǒng)；（包括液氨蒸發(fā)器，換熱水箱，循環(huán)水泵，疏水箱，疏水泵氨氣緩沖罐等）事故吸收系統(tǒng)；（包括水噴淋系統(tǒng)，吸收稀釋水箱，廢水坑，廢水泵等）氮氣置換系統(tǒng)；（包括氮氣瓶組，氮氣母管等）液氨系統(tǒng)具有應(yīng)用業(yè)績較多（特別是歐洲），系統(tǒng)簡單，技術(shù)成熟，投資低等優(yōu)點，但是存在一定的危險性，在美國是禁止使用的。在國內(nèi)，根據(jù)《重大危險源辨識》（GB18218-2000）的規(guī)定，氨使用量若超過40t，就算為重大危險源。從目前國內(nèi)招標(biāo)情況來看，以液氨系統(tǒng)占絕大多數(shù)。液氨儲存系統(tǒng)

液氨蒸發(fā)系統(tǒng)

（2）尿素系統(tǒng)

尿素系統(tǒng)主要由下列子系統(tǒng)構(gòu)成：固體尿素儲存系統(tǒng)； （包括干料倉，庫頂布袋，卸料螺旋輸送機，氣化風(fēng)系統(tǒng)等。）尿素溶解系統(tǒng)； （包括溶解箱含蒸汽加熱器，溶解攪拌器，尿素溶液儲存箱含蒸汽加熱器，尿素溶解循環(huán)泵等）尿素水解系統(tǒng)； （包括尿素水解器，蒸汽預(yù)熱器，節(jié)能器，尿素溶液計量泵，過濾器等）尿素水解系統(tǒng)被稱為“AMMOGEN”系統(tǒng)，供液濃度一般在40%-50%wt，一般設(shè)計反應(yīng)溫度在130-180℃，反應(yīng)壓力為17-20barg，生成的NH3蒸汽濃度為28%，CO2濃度為14%，水蒸氣濃度為58%。還有一種尿素?zé)峤庀到y(tǒng)，被稱為“NOxOUTULTRA”尿素系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，能耗也高于液氨系統(tǒng)，但是其最大的優(yōu)勢是安全性非常高尿素溶解系統(tǒng)

尿素水解系統(tǒng)

（3）氨水系統(tǒng)

氨水法系統(tǒng)相對簡單，是將25％的含氨水溶液存于常壓儲罐中，利用氨水泵將其送至雙相噴嘴向煙氣中噴射，噴射過程中同時混入稀釋風(fēng)，稀釋風(fēng)被加熱，將氨水中的水分氣化并完成稀釋。雙相噴嘴有2路通道，一路通氨水，一路通壓縮空氣。壓縮空氣的壓力為4-5barg，其作用是將氨水霧化成很小的液滴，同時壓縮空氣需加熱，以便將水滴蒸發(fā)，形成氨氣和水蒸汽的混合物。由于氨水法需將大量水分蒸發(fā)掉，故其運行能耗較高，同時由于其單位質(zhì)量氨氣所需原料量在三種方法中是最大的，故其儲存和運輸成本最高。其安全性介于液氨系統(tǒng)和尿素系統(tǒng)之間。SCR煙氣系統(tǒng)（氨水法）

氨水儲存系統(tǒng)

經(jīng)濟性分析以上為2005年10月數(shù)據(jù)從建造和運行成本的角度進行分析，最經(jīng)濟的為液氨，其次尿素，最后氨水。但是，在美國，用尿素的很多，主要原因是安全防護上的。根據(jù)相關(guān)安全法規(guī)：采用液氨，或者濃度大于20%的氨水，存儲量高于一定容積的情況下必須執(zhí)行“RiskManagementPlan”，這將增加投資并且對電廠的運行和管理都會帶來顯著的工作量（如表C所示），所以電廠都不太愿意用液氨。本工程使用液氨方案。

結(jié)論

脫硝裝置對下游設(shè)備的影響

三氧化硫在脫氮工藝和鍋爐燃燒中都是不可避免要產(chǎn)生的，氨，三氧化硫，水在低溫情況下就會形成氨鹽，這也是不可避免的，根據(jù)濃度的不同，可能會形成硫酸氨，也可能會形成硫酸氫氨，其中硫酸氫氨是一種粘性物質(zhì)，會對下游設(shè)備造成影響。SCR脫硝空預(yù)器的主要不利生成物－硫酸氫銨（ABS）硫酸氫銨具有一定的腐蝕性，它在煙氣溫度210℃左右時，開始從氣態(tài)凝結(jié)為液態(tài)，對空氣預(yù)熱器中溫段和冷段形成腐蝕。硫酸氫銨具有很強的粘結(jié)性，通常迅速粘在傳熱元件表面進而吸附大量灰分，從而造成空氣預(yù)熱器堵灰。煙氣中約有1%或更多的SO2被SCR催化劑轉(zhuǎn)化為SO3，加劇空氣預(yù)熱器冷端腐蝕和堵塞的可能。用SCR設(shè)備的空氣預(yù)熱器在防止堵塞和冷段清洗方面需作特殊設(shè)計，主要包括：（1）換熱元件采用高吹灰通透性的波型替代原有空氣預(yù)熱器波型；（2）換熱元件金屬溫度場和層高要進行優(yōu)化設(shè)計；（3）保證吹灰和清洗效果?？諝忸A(yù)熱器

空氣預(yù)熱器需要改造或更新，防止煙氣脫硝后銨鹽造成空氣預(yù)熱器冷端腐蝕及堵塞?？諝忸A(yù)熱器的換熱元件分為高溫段、中溫段和低溫段三段。高溫段和中溫段采用碳鋼，低溫段建議采用搪瓷換熱元件，為防止發(fā)生硫酸氫銨堵塞，低溫段采用大波紋的板型，以增大煙氣流通截面，防止空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕和銨鹽堵塞。預(yù)熱器在使用過程中使用高壓水對其進行清洗，將防止預(yù)熱器硫酸氫銨的粘結(jié)和堵塞現(xiàn)象，避免低溫腐蝕的發(fā)生。在預(yù)熱器上部和下部均設(shè)置伸縮式蒸汽吹灰器，從而預(yù)防堵塞及腐蝕的發(fā)生。靜電除塵器

靜電除塵器的效率受灰塵的比電阻影響很大，煙氣經(jīng)過脫硝系統(tǒng)后，煙氣中SO3濃度提高1倍左右，對于低硫煤，SO3對灰塵的比電阻沒有付面影響，對于高硫煤具有一定的影響。由于此段煙氣高于酸露點溫度，所以不需要考慮腐蝕性的影響。FGD系統(tǒng)

經(jīng)過脫氮系統(tǒng)后，煙氣中SO3濃度成倍的提高，由于FGD系統(tǒng)對SO3的脫除率僅有50%，所以對于既安裝脫氮系統(tǒng)，又安裝濕法FGD系統(tǒng)的電廠，煙囪的防腐應(yīng)當(dāng)慎重考慮。經(jīng)過脫氮系統(tǒng)未反應(yīng)的氨，主要被灰塵吸附，大部分被靜電除塵器清除，少量灰塵會進入FGD系統(tǒng)，極少量的氨會隨煙氣排放