【正文】 調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)節(jié)。圖22 傳統(tǒng)的噴射格柵氨混合器圖23 ENVIRGY公司的SCR氨噴射/混合系統(tǒng)圖24 FBE公司的氨渦流混合技術(shù)華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7德國(guó)巴克杜爾公司制造的三角翼靜態(tài)混合器是在環(huán)形、橢圓形或三角板(板與氣流呈一定角度放置) 的前緣產(chǎn)生廣延穩(wěn)態(tài)的旋渦,該旋渦呈雙向、圓錐形分布,轉(zhuǎn)向相反,離開(kāi)板后直徑逐漸擴(kuò)大。該方法利用了文丘里效應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)氨氣的自吸注入。 SCR 法脫硝反應(yīng)塔系統(tǒng)反應(yīng)器是SCR裝置的核心部件，是提供煙氣中的NO x與NH 3在催化劑表面上生成N 2和H 2O的場(chǎng)所。完全的SCR反應(yīng)器允許每一層安裝大量的催化劑，增加NO x的脫除量和催化劑壽命，也增加了可用于在進(jìn)入反應(yīng)器之前混合反應(yīng)物的管道長(zhǎng)度。管道內(nèi)系統(tǒng)的催化劑侵蝕通常是較高的。SCR反應(yīng)器可以安裝在鍋爐的不同位置，主要有以下3種布置方案：華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8（1） 高溫高飛灰煙氣段布置：反應(yīng)塔直接安裝在省煤器與空氣預(yù)熱器之間，布置在靜電除塵器前面。優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)入反應(yīng)塔的煙氣溫度高，含塵量低，不需硬化，但SO 2含量仍較高，飛灰顆粒較細(xì)。煙氣流速可設(shè)計(jì)的高一些。 旁路系統(tǒng) 對(duì)于SCR法煙氣脫硝系統(tǒng)，可以設(shè)置兩個(gè)旁路，即SCR旁路和省煤器旁路。當(dāng)鍋爐啟停較為頻繁時(shí)，通常需要采用省煤器煙氣旁路系統(tǒng)，對(duì)于停爐后快速啟動(dòng)SCR裝置運(yùn)行具有重要作用。對(duì)已投產(chǎn)的電站鍋爐加裝SCR裝置，此方案將改變鍋爐的整體包覆、鋼架、門孔布置等。聲波吹灰器通過(guò)發(fā)射低頻、高能聲波，在吹掃過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)力，清除設(shè)備積灰。脫硝控制系統(tǒng)根據(jù)煙氣NO濃度、設(shè)計(jì)脫硝率和煙氣量的計(jì)算得出氨量需求信號(hào)對(duì)噴氨管道上的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)整合適的噴氨量。同時(shí)，監(jiān)測(cè)SCR反應(yīng)器入口及出口的溫度，華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10正常運(yùn)行時(shí)溫度差在1O℃以下。在鍋爐停運(yùn)前，應(yīng)先對(duì)催化劑進(jìn)行吹灰操作。如果催化劑層沒(méi)有預(yù)先進(jìn)行吹灰操作，就不能對(duì)其采用空氣吹掃。在鍋爐跳閘時(shí)，SCR脫硝系統(tǒng)的手動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)必須在鍋爐停止運(yùn)行后才能夠操作，這樣會(huì)有一些氨氣殘留在催化劑模塊中。（3）SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的自動(dòng)安全停止。其優(yōu)劣直接影響到煙氣脫硝的效率，其選取是根據(jù)SCR反應(yīng)塔的布置、入口煙溫、煙氣流速及N0，濃度分布。若需進(jìn)一步增加活性時(shí)，還要添加W0 3)，其中，催化劑的V 2O5含量較高時(shí)其活性也較高，脫硝效率高，但V2O5的含量較高時(shí)，SO 2向SO 3轉(zhuǎn)化率也較高。平板式和蜂窩式催化劑通常制作成獨(dú)立的催化劑單元箱體。便于運(yùn)輸、安裝和檢修維護(hù)。SCR反應(yīng)塔中的催化劑在運(yùn)行一段時(shí)間后，其表面活性都會(huì)有所降低，主要存在物理失活和化學(xué)失活2種類型，催化劑物理失活主要是指高溫?zé)Y(jié)、磨損和固體顆粒沉積堵塞而引起催化劑活性破壞；典型的SCR催化劑化學(xué)失活主要是堿金屬(如Na、K、Ca等)和重金屬(如As、Pt、Pb等)引起的催化劑中毒。也可是常壓下的氨水溶液(通常重量濃度為25％)，此外還可能是尿素水溶液(通常重量濃度為45％)，燃煤電站通常使用液氨。在海運(yùn)上，通常使用尿素水溶液作為還原劑。氨在噴入煙氣前需利用熱源加熱,并從送風(fēng)機(jī)出口引出1支冷風(fēng)管來(lái)稀釋氨氣,將氣化后的氨氣與空氣在噴氨系統(tǒng)前的混合罐中充分混合,形成濃度均勻的混合物,通過(guò)網(wǎng)格型噴氨隔柵上的多組噴嘴,把氨與空氣混合物均勻地噴射到煙氣中去，并采用多組手動(dòng)閥門集中布置構(gòu)成閥門站,來(lái)控制調(diào)節(jié)各噴嘴的噴氨量，噴氨量NH 3的多少與煙氣中NO x的含量有關(guān),福建漳州后石電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)值為摩爾比1：1。丹麥托普索公司在這方面的設(shè)計(jì)已很成熟，在90?彎道區(qū)采用導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片的位置和設(shè)計(jì)是基于1：10比例的流量模型測(cè)試而定的，并設(shè)計(jì)成垂向立式結(jié)構(gòu)，數(shù)塊導(dǎo)向板布置成不等距結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)闊煔庠趶澋捞帉a(chǎn)生嚴(yán)重的不穩(wěn)定、不等量過(guò)流，在彎煙道內(nèi)壁附近易形成層渦流，依據(jù)理論和軟件模擬計(jì)算把導(dǎo)流板在彎道處不等距布置，可明顯減小渦流作用。丹麥托普索公司從工業(yè)試驗(yàn)中得到數(shù)據(jù)，僅靠提高幾個(gè)百分點(diǎn)的NH 3/N0x摩爾比，催化劑體積就可減少約30％，也能達(dá)到同樣的N0 x降低率。 SNCR法脫硝技術(shù)選擇性非催化還原（SNCR）技術(shù)是一種成本較低的煙氣脫硝技術(shù)，在國(guó)內(nèi)有廣闊的發(fā)展前景。SNCR的還原劑一般為氨、氨水或尿素等。氨蒸汽被從儲(chǔ)罐頂部抽出，經(jīng)過(guò)調(diào)壓后送往鍋爐脫硝。尿素存儲(chǔ)系統(tǒng)、尿素溶液配制系統(tǒng)和尿素溶液存儲(chǔ)系統(tǒng)華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15集中布置，共同組成尿素供應(yīng)站（簡(jiǎn)稱尿素站） 。爐前噴射系統(tǒng)由三層噴射層組成，每層由14個(gè)噴射器組成。（3）自動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)流程見(jiàn)圖27。氨氮摩爾比理論計(jì)算值和實(shí)際應(yīng)用值有一定的差異,主要是由于鍋爐中煙氣在噴射點(diǎn)區(qū)域的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、NO x的濃度場(chǎng)、氨量分布以及化學(xué)反應(yīng)的停留時(shí)間等因素造成的。噴氨點(diǎn)的煙氣溫度應(yīng)在800～950℃區(qū)間,反應(yīng)劑有足夠的停留時(shí)間(大于1s),同時(shí)還要求反應(yīng)劑和煙氣能夠?qū)崿F(xiàn)均勻混合。在低溫條件下（低于800℃）加入的NH 3大多數(shù)沒(méi)有反應(yīng)，在高溫條件下（高于1200℃）大部分NH 3不是用來(lái)還原NO x而是被氧化成NO。高于此溫度時(shí)，氧化過(guò)程起主導(dǎo)作用，反而使NO的濃度增加。NH 3/NOx摩爾比增大雖然有利于NO x的還原，但是NH 3泄漏量會(huì)隨之增加。從有效溫度窗比較：氨水的有效溫度窗最寬，從700～1000℃；尿素的溫度窗較窄，除了900℃的最佳脫硝高峰以外，其它溫度脫硝效果陡降；碳酸氫銨的脫硝溫度窗口從750～1000℃。 SNCR/SCR聯(lián)合技術(shù)混合SNCR/SCR法煙氣脫硝技術(shù)不是選擇性催化還原（SCR）法工藝與選擇性非催化還原（SNCR）法工藝的簡(jiǎn)單組合，它是結(jié)合了SCR技術(shù)的高效、SNCR技術(shù)投資省的特點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的一種新型工藝。與SCR工藝相比，混合工藝的催化劑用量可以大大減少。為了獲得高效脫硝反應(yīng),要求噴入的氨與煙氣中的NOX 有良好的接觸并要求在催化反應(yīng)器前形成分布均勻的流場(chǎng)、濃度場(chǎng)和溫度場(chǎng),為此,單一的SCR工藝除必須設(shè)置復(fù)雜的氨噴射格柵(AIG)及其控制系統(tǒng)外,還往往需要在多處安放摻混設(shè)施、加長(zhǎng)煙道以保證AIG與催化劑之間有足夠遠(yuǎn)的距離等措施,以達(dá)到上述要求。SCR, SNCR和混合SNCRSCR工藝都是當(dāng)前世界上公認(rèn)的成熟技術(shù)，其中, 在SCR和SNCR基礎(chǔ)上華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19改進(jìn)形成的混合SNCR/SCR工藝,具有投資和運(yùn)行費(fèi)用省、安全高效、可分步到位等突出優(yōu)點(diǎn),適合我國(guó)高灰煤和經(jīng)濟(jì)實(shí)力相對(duì)薄弱的國(guó)情 [25]。由圖31可知，該控制系統(tǒng)為單回路控制系統(tǒng)，液氨蒸發(fā)器內(nèi)水溫為被調(diào)量，進(jìn)口蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為調(diào)節(jié)量。由圖32可以看出，該控制系統(tǒng)也是單回路控制系統(tǒng)，氨氣緩沖罐氨氣壓力為被調(diào)量，液氨蒸發(fā)器進(jìn)口液氨調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為調(diào)節(jié)量。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22圖32 氨氣 緩沖罐壓力控制系統(tǒng) 噴氨 流量控制該控制系統(tǒng)主要完成使NH3/NOx摩爾 比恒定、保證脫硝效 率的調(diào)節(jié)任務(wù)，通常 采用兩種方式：出口 NOx定值控制方式和固 定摩爾比控制方式。圖33 噴氨流量控制系統(tǒng)圖中NO x1，NO x2分別為反應(yīng)器進(jìn)、出口NO x的濃度；O 2為反應(yīng)器進(jìn)口氧氣濃度；NH3為噴氨流量；N為鍋爐負(fù)荷。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24手動(dòng)時(shí)，運(yùn)行人員通過(guò)操作器直接控制氨氣流量調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，改變噴氨流量，使反應(yīng)器出口NO x濃度等于給定值，保證脫硝效率，此時(shí)自動(dòng)系統(tǒng)處于跟蹤狀態(tài)，氨氣流量調(diào)節(jié)器(副調(diào))的輸出跟蹤自動(dòng)/手動(dòng)切換器的輸出，反應(yīng)器出口NOx濃度調(diào)節(jié)器(主調(diào))的輸出跟蹤氨氣流量測(cè)量值與基本氨氣流量信號(hào)的差。當(dāng)反應(yīng)器出口NO x濃度測(cè)量值失效或反應(yīng)器進(jìn)口NO x濃度測(cè)量值與給定值偏差超過(guò)允許值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切為手動(dòng)。圖34 固定摩爾比控制調(diào)節(jié)原理圖華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25（1）由于煙氣流量不易于直接準(zhǔn)確測(cè)量，因此煙氣流量通常是通過(guò)鍋爐空氣流量和鍋爐燃燒等數(shù)據(jù)計(jì)算得到的（數(shù)據(jù)由機(jī)組DCS提供） 。（3）凈氨氣的質(zhì)量流量由在氨氣噴射母管測(cè)得的體積流量通過(guò)溫度和壓力修正后取得。圖35 氨噴入量與鍋爐負(fù)荷關(guān)系圖如果由于脫硝催化劑反應(yīng)緩慢等原因?qū)е驴刂菩Ч荒芎芎脻M足調(diào)節(jié)要求時(shí)，除根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)調(diào)整調(diào)節(jié)系統(tǒng)從而改變調(diào)節(jié)品質(zhì)外，還應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行處理：縮短N(yùn)O x分析儀采樣管以保證即時(shí)的檢測(cè)響應(yīng)；采用能夠靈敏地預(yù)測(cè)NOx變化的信號(hào)；催化劑在NO x變化前提前吸收足量的氨氣來(lái)彌補(bǔ)反應(yīng)滯后。在低負(fù)荷或低NO x值時(shí)，氨氣將低于5%。 聲波吹灰控制聲波吹灰的介質(zhì)為壓縮空氣，其作用是防止煙氣中的飛灰在催化劑上沉積而堵塞催化劑孔道。煙氣脫硝裝置主要由氮氧化物脫除劑制備系統(tǒng)和SCR反應(yīng)器組成。 脫硝系統(tǒng) 氨液制備區(qū)SCR脫硝裝置采用的還原劑為液氨(%),設(shè)計(jì)有2套儲(chǔ)存、卸載、蒸發(fā)氨系統(tǒng)(一備一用),其包括卸氨壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)罐、液氨供應(yīng)泵、液氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖罐、氨氣吸收槽、廢水泵、廢水池等設(shè)備。 SCR反應(yīng)器煙氣脫硝裝置的煙道及SCR反應(yīng)器位于鍋爐省煤器后空氣預(yù)熱器前,氨噴射格柵安裝在SCR反應(yīng)器煙氣進(jìn)口(前端)。圖42 氨氣出口溫度控制華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29 氨液壓力控制圖43 氨氣出口壓力控制通過(guò)蒸發(fā)器氨液入口調(diào)節(jié)閥控制氨氣出口壓力,為單回路控制。 由圖42可見(jiàn),氨氣流量控制是設(shè)定值隨動(dòng)的單回路控制系統(tǒng)。將氨氣流量PID控制器的比例積分作用參數(shù)隨負(fù)荷變化而變化,整定不同負(fù)荷下的參數(shù),增強(qiáng)了氨氣流量變負(fù)荷時(shí)自動(dòng)控制的穩(wěn)定性。 x濃度進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。每臺(tái)SCR使用9個(gè)DC75喇叭，第一層4個(gè)、第二層5個(gè)、第三層5個(gè)（預(yù)留） 。經(jīng)整定各控制參數(shù)后，氨氣流量和出口NOx濃度控制的定值擾動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖44由圖44可見(jiàn)，出口NO x濃度定值增大28181。負(fù)荷在300MW時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)將兩側(cè)氨氣流量穩(wěn)定控制在90m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)） ，出口NO x濃度為35181。參 考 文 獻(xiàn)[1]周濤，劉少光，吳進(jìn)明，陳成武，徐玉松. 火電廠氮氧化物排放控制技術(shù)[J].環(huán)境工程. 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）332020,26(6):8285.[2]王方群,杜云貴，劉藝,[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn) :1822.[3]李建中,[J].(6):912.[4] SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].,38(11):6974.[5][J].(9):7374.[6]潘維加,[J].,29(6):2022.[7][J].,24(4):3941. 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