【文章內(nèi)容簡介】 劑氨或尿素將煙氣中的氮氧化物還原為無害的氮?dú)夂退?。尿素相?duì)氨而言，儲(chǔ)存更安全且能更好的在煙氣中分散，對(duì)于大型鍋爐，尿素應(yīng)用更廣。 SCR（選擇催化還原）是指在氧氣和非均相催化劑存在條件下，用還原劑氨氣將煙氣中的 NO還原為無害的氮?dú)夂退墓に嚒Ｅc SNCR 相同，這種工藝之所以稱作選擇性，是因?yàn)檫€原劑氨氣優(yōu)先與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)，而不是被煙氣中的氧氣氧化，煙 氣中氧氣的存在能促進(jìn)反應(yīng)，是反應(yīng)系統(tǒng)中不可缺少的部分。該技術(shù)既能單獨(dú)使用，也能與其他氮氧化物控制技術(shù)聯(lián)合使用。本設(shè)計(jì)采用的還原劑是液氨，在大氣壓是氣體，因此必須在加壓條件下進(jìn)行運(yùn)輸或貯存。 1） 確定 SNCR系統(tǒng)的安裝位置：該技術(shù)是將含 NHx的還原劑噴入爐膛溫度為 8001000℃的區(qū)域，在高溫下，還原劑迅速熱分解成氨氣并與煙氣中的氮氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)生成氮?dú)夂退摲椒ㄒ誀t膛為反應(yīng)器，爐膛壁上安裝有還原及噴嘴，還原劑通過噴嘴噴入煙氣中，并與煙氣混合，反應(yīng)后的煙氣流出鍋爐，整個(gè)系統(tǒng)有還原劑貯槽，還原劑噴 入裝置和控制儀表所構(gòu)成。 2） 還原劑的選擇：氨氣是以氣態(tài)形式噴入爐膛，尿素是以液態(tài)噴入，當(dāng)氨與氮氧化物反應(yīng)不完全時(shí)，未反應(yīng)的氨氣將從 SNCR 系統(tǒng)逸出，因此，還原劑噴入系統(tǒng)必須將還原劑噴入到鍋爐內(nèi)有效的部位，以保證氨與氮氧化物的混合均勻，尿素相對(duì)氨而言，貯存更安全，且能更好的在煙氣中分散。本系統(tǒng)采用還原劑為尿素。 3） 還原劑耗量及相應(yīng)稀釋物料耗量的計(jì)算 根據(jù)所給數(shù)據(jù)可假設(shè)氮氧化物中 NO 和 NO2的體積分?jǐn)?shù)分別為 95%和 5%。 由 V1/V=n1/n=m1/M1/m/M 得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 m1/m=V1 M/(V M1) mNO/m= 30/(30 +46 )= mNO2/M= 46/(30 +46 )= CNO= =179。 C 折 NO= =179。 CNO2= =179。 C 折 NO2= =179。 低氮燃燒 +SNCR： CNOx= 10179。/=179。 C 折 NOx= (216)/()=179。 SNCR脫硝效率：η SNCR=（ ） /=％ SNCR 以尿素作為還原劑將 NOx 還原為 N2，因需較高的反應(yīng)溫度（ 9301090℃），還原劑通常注入爐膛內(nèi)，主要的化學(xué)反應(yīng)為： CO(NH2)2+2NO+→ 2N2+CO2+2H2O 60/C1=2 30/( ) 得 C1=179。 4CO(NH2)2+6NO2→ 7N2+4CO2+8H2O 240/C2=179。 C 尿素 =C1+C2=+=179。 尿素投加量為： =商業(yè)化的 SNCR系統(tǒng)的還原劑應(yīng)用率一般只有 20%60%，取 40%， 則實(shí)際尿素投加量為： 尿素儲(chǔ)藏容積應(yīng)滿足全廠所有機(jī)組 13天脫硝所需的尿素量，取三天： 24 3=99810kg 尿素溶解罐總?cè)莘e以滿足全廠所有機(jī)組在工況下一天的尿素溶液耗量，配制的尿素溶液濃度宜為40%55%（取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 50%）。 24/50%=66540kg V=m/222。尿素 =66540/=179。 取 49900m179。 尿素溶液儲(chǔ)罐的總儲(chǔ)存容量宜為全場所有機(jī)組工況下 57天的日平均消耗量，取 7天， 則 66540 7=465780kg 假設(shè)把 50%尿素溶液稀釋為 10%，則需加水體積為： 50%=m質(zhì) /m溶 =10%=m質(zhì) /(m溶 +m水） =（ m 溶 +m水） 得 m 溶 +m水 =m 水 ==11090kg V 水 =11090 179。 校正煙氣體積 Q1=+=1594385m179。/h (1)SCR安裝位置及反應(yīng)器 依據(jù) SCR脫硝反應(yīng)器相對(duì)的安裝位置， SCR系統(tǒng)有高粉塵布置，低粉塵布置和尾部布置三種方式。 高粉塵布置： SCR 反 應(yīng)器布置在鍋爐省煤器和空氣預(yù)熱器之間，此時(shí)煙氣溫度在 300400℃范圍內(nèi)，是大多數(shù)金屬氧化物催化劑的最佳反應(yīng)溫度，煙氣不需要加熱即可獲得較高的 NOx凈化效果，但催化劑處于高塵煙氣中，條件惡劣，壽命會(huì)受下列因素影響： ①飛灰中 K、 Na、 Ca、 Si、 As 會(huì)使催化劑污染或中毒； ②飛灰磨損反應(yīng)器并使催化劑堵塞； ③若煙氣溫度過高會(huì)使催化劑燒結(jié)； 低粉塵布置： SCR 反應(yīng)器布置在省煤器后的高溫電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，該布置方式可防止煙氣中的飛灰對(duì)催化劑的污染和對(duì)反應(yīng)器的磨損與堵塞，其缺點(diǎn)是大部分電除塵器在 300~400oC的高溫下無法正常運(yùn)行。 尾部布置方式： SCR反應(yīng)器布置在除塵器和煙氣脫硫系統(tǒng)之后，催化劑不受飛灰和 SO2等的污染，但由于煙氣溫度較低，僅為 50~60oC 一般需要?dú)庖粴鈸Q熱器（ GGH）或采用加設(shè)燃油或燃天然氣的燃燒器將煙灰提高到催化劑的活性溫度，勢必增加能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用。 對(duì)上述進(jìn)行綜合考慮，本設(shè)計(jì) SCR反應(yīng)器選擇高塵布置。 （ 2）催化劑的選擇及填裝情況 可用于 SCR系統(tǒng)的催化劑主要有貴金屬催化劑、堿金屬氧化物催化劑和分子篩催化劑三種類型 典型的貴金屬催化劑 是 Pt或 Pd作為活性組分，其操作溫度在 175~290oC之間，屬于低溫催化劑，這種催化劑還原 NOx的活性很好，但選擇性不高， NH3容易直接被空氣中的氧氧化。 商業(yè) SCR 催化劑即堿金屬氧化物催化劑，其活性組分為 V2O5，載體為銳鈦礦型的 TiO WO3 和MoO3做助催化劑，負(fù)載在銳鈦礦上的 V2O5具有很好的 SCR催化反應(yīng)活性和穩(wěn)定性， WO3和 MoO3能抑制 TiO由銳鈦礦型向金紅石型的轉(zhuǎn)變，也能競爭 TiO2表面上堿性位的吸附而抑制 SO2的吸附。 分子篩催化劑也能應(yīng)用于 SCR反應(yīng)，由于其操作溫 度高，主要用于燃?xì)忮仩t。 綜上考慮選用堿金屬氧化物催化劑，并且用于燃煤鍋爐的 SCR設(shè)備必須承受煙道氣流中顆粒物的摩擦作用，因此使用平行流道的催化劑，平行流道意味著煙氣直接通過開口的通道，并平行接觸催化劑表面，氣體中的顆粒物被氣流帶走， NOx 靠紊流遷移和擴(kuò)散，到達(dá)催化劑表面，常用催化劑形狀是蜂窩狀，它不僅強(qiáng)度好，而且容易清理。 反應(yīng)器采用固定床平行通道形式，反應(yīng)器為自立鋼結(jié)構(gòu)形式，催化劑底部安裝氣密裝置，防止未處理過的煙氣泄露，本電廠采用的煙氣脫硝催化劑形式為平板式，煙氣平行流過催化劑，催化劑床層由 3+1層催化劑所組成，反應(yīng)器內(nèi)裝填有 480m3的催化劑。 （ 3）還原劑的選擇 液氨和氨水均能作為 SCR反應(yīng)的還原劑，液氨幾乎是 100%的純氨，它在大氣壓是氣體，因此必 須在加壓條件下進(jìn)行運(yùn)輸和貯存， SCR 系統(tǒng)中用作還原劑的氨，常用 %氨水進(jìn)行運(yùn)輸和貯存。與液氨相比，用氨水進(jìn)行運(yùn)輸和貯存不存在安全問題，但要求較大的容器進(jìn)行貯存，當(dāng)使用 %的氨水作為還原劑時(shí)，為提供足夠大的氨蒸汽壓， SCR 系統(tǒng)還需要蒸發(fā)器，因此考慮經(jīng)濟(jì)效益選用液氨為還原劑。 （ 4） 還原劑耗量及相應(yīng)稀釋物料耗量的計(jì)算 從 SNCR出 來的 NOx折算濃度為 179。 SCR脫硝效率：η SCR=()/=% SCR主要以液氨作還原劑，通常催化劑安裝在單獨(dú)的反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器位于省煤器之后或空氣預(yù)熱器之前。此處煙氣溫度約為 290400℃，是還原反應(yīng)的最佳溫度。 P’ NO= =179。 P’ NO2= =179。 4NH3+4NO+O2→ 4N2+6H2O 17/C3=30/( %) 得 C3=179。 8NH3+6NO2→ 7N2+12H2O 4 17/C4=3 46/( %) 得 C4=179。 查規(guī)范的氨氣的逃逸濃度不大于 3μ L/L, 工況下氨氣的逃逸濃度為： 3（ ） /（ 216） = L/L= 10﹣ 6 m179。/m179。 液氨投入量：（ 10﹣ 6 +） Q1= =(5)吹灰器的選擇及數(shù)量的確定 (6)本設(shè)計(jì)選擇聲波吹灰器 對(duì)催化劑活性的影響：聲波吹灰器是非接觸式的清灰方式，阻止灰粉在催化劑表面形成堆積，而蒸汽吹灰裝置是待灰形成一定厚度后，再進(jìn)行吹掃清除。聲波吹灰器能保持催化劑的連續(xù)清洗最大限度，最好的利用催化劑對(duì)脫硝反應(yīng)的活性。 對(duì)催化劑壽命的影響：聲波吹灰器對(duì)催化劑沒有任何副作用，而蒸汽吹灰方式由于濕度的影響，長期運(yùn)行對(duì)催化劑的失效影響很大，有對(duì)催化劑發(fā)生腐蝕和堵塞的危險(xiǎn)，聲波吹灰器對(duì)催化劑沒有磨損，可延長催化劑使用壽命，降低 SCR維護(hù)成本。 吹灰覆蓋范圍：聲波吹灰器由于是依靠非接觸式的聲波，發(fā)現(xiàn)灰塵從結(jié)構(gòu)表面脫落而被煙塵帶走，聲波在結(jié)構(gòu)表面來回反射又不衍射，從而不存在死角，清灰非常徹底，適用于高塵布置方式，氣灰量比較大的設(shè)備 吹灰器是一層催化劑對(duì)應(yīng)一套吹灰裝置