【文章內(nèi)容簡介】 運行成本主要受催化劑壽命的影響，一種不需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NH尿素等還原劑噴入爐內(nèi)與NOX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850～1100℃的區(qū)域，該還原劑（尿素）迅速熱分解成NH3并與煙氣中的NOX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850～1100℃這一狹窄的溫度范圍內(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NOX，基本上不與煙氣中的O2作用，據(jù)此發(fā)展了SNCR法。在850～1100℃范圍內(nèi)，NH3或尿素還原NOX的主要反應為：NH3為還原劑 4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O尿素為還原劑 NO+CO(NH2)2 +1/2O2→2N2+CO2+H2O當溫度高于1100℃時, NH3則會被氧化為 4NH3+5O2→4NO+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。NH3的反應最佳溫度區(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，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)最有效的部位，因為NOx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，以最少的噴入NH3量達到最好的還原效果，必須設法使噴入的NH3與煙氣良好地混合。若噴入的NH3不充分反應，則逃逸的NH3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NH3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25%50%，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，NOX會轉(zhuǎn)化為N2O，N2O會破壞大氣平流層中的臭氧，除此之外，N2O還被認為會產(chǎn)生溫室效應，因此產(chǎn)生N2O問題己引起人們的重視。SNCR系統(tǒng)煙氣脫硝過程由下面四個基本過程完成:接收和儲存還原劑。 還原劑的計量輸出、與水混合稀釋。在鍋爐合適位置注入稀釋后的還原劑。還原劑與煙氣混合進行脫硝反應。 SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)是把SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術(shù)同SCR工藝利用逃逸氨進行催化反應的技術(shù)結(jié)合起來，進一步脫除NOX。它是把SNCR工藝的低費用特點同SCR工藝的高效率及低的氨逃逸率進行有效結(jié)合。該聯(lián)合工藝于20世紀70年代首次在日本的一座燃油裝置上進行試驗，試驗表明了該技術(shù)的可行性。理論上，SNCR工藝在脫除部分NOX的同時也為后面的催化法脫硝提供所需要的氨。SNCR體系可向SCR催化劑提供充足的氨，但是控制好氨的分布以適應NOX的分布的改變卻是非常困難的。為了克服這一難點，混合工藝需要在SCR反應器中安裝一個輔助氨噴射系統(tǒng)。通過試驗和調(diào)節(jié)輔助氨噴射可以改善氨氣在反應器中的分布效果。資料介紹SNCR/SCR混合工藝的運行特性參數(shù)可以達到40%80%的脫硝效率，氨的逃逸小于5～lOppm。 煙氣脫硝技術(shù)的選擇根據(jù)以上對脫硝工藝的簡單介紹，控制火電廠NOX排放有很多種方法，各種脫硝工藝工程投資和脫硝效率各不相同，選擇何種脫硝工藝一般可根據(jù)以下幾個萬面綜合考慮:l)NOX排放濃度和排放量必須滿足國家和當?shù)卣h(huán)保要求。2)脫硝工藝要適用于工程己確定的煤種條件，并考慮燃煤來源的變化可能性。3)脫硝工藝要做到技術(shù)成熟、設備運行可靠，并有較多成功的運行業(yè)績。4)根據(jù)工程的實際情況盡量減少脫硝裝置的建設投資。5)脫硝裝置應布置合理。6)脫硝劑要有穩(wěn)定可靠的來源。7)脫硝工藝脫硝吸收劑、水和能源等消耗少，盡量減少運行費用。項目SCRSNCR/SCR混合型SNCR還原劑以NH3為主可使用NH3或尿素用NH3或尿紊反應溫度320一400℃前段:8501100℃，后段:320400℃850一110O℃催化劑成份主要為TiO2， V2O5 WO3后段加裝少量催化劑(成份主要為TiO2，V2O5 WO3)不使用催化劑脫硝效率70％～90％40％～70％25%～60%還原劑噴射位置多選擇于省煤器與SCR反應器間煙道內(nèi)鍋爐負荷不同噴射位置也不同，通常位于一次過熱器或二次過熱器后端通常在爐膛內(nèi)噴射，但需與鍋爐廠家配合SO2/SO3氧化會導致SO2/SO3氧化S02/S03氧化較SCR低不導致S02/S03氧化NH3逃逸3～5ppm5～lOppm10～15ppm對空氣預熱器影響NH3與S03易形成NH4HSO4造成堵塞或腐蝕SO2/SO３氧化率較SCR低，造成堵塞或腐蝕的機會較SCR低不導致SO2/SO3的氧化，造成堵塞或腐蝕的機會為三者最低系統(tǒng)壓力損失催化劑會造成壓力損失催化劑用量較SCR小，產(chǎn)生的壓力損失相對較低沒有壓力損失燃料的影響高灰分會磨耗催化劑，堿金屬氧化物會使催化劑鈍化影響與SCR相同無影響鍋爐的影響受省煤器出口煙氣溫度的影響受爐膛內(nèi)煙氣流速及溫度分布的影響與SNCR/SCR混合系統(tǒng)影響相同綜合上述，根據(jù)技術(shù)先進，工藝成熟，經(jīng)濟合理，有工業(yè)業(yè)績，脫硝效率高的原則，本煙氣脫硝工程可行性研究推薦采用SCR煙氣脫硝技術(shù)。5 脫硝工程設想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)。 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。根據(jù)煙氣脫硝工藝的要求，1號、2號機組脫硝裝置布置在每一臺鍋爐與除塵器之間場地，由于該處場地已設計布置煙道，采用鋼結(jié)構(gòu)的支架形式將脫硝裝置支撐在鍋爐與除塵器之間煙道上。3號、4號機組脫硝裝置布置在每兩臺鍋爐與灰渣泵房之間場地，由于該處場地零平面布置有溝道，采用鋼結(jié)構(gòu)的支架形式將脫硝裝置支撐在鍋爐與灰渣泵房之間場地。液態(tài)氨的貯存和供應布置在1735平米的場地上，布置位置考慮位于4號鍋爐脫硫區(qū)域與煤場之間。全廠脫硝裝置的控制系統(tǒng)布置在還原劑采用輸送管道方式。道路: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。 氨（還原劑 ）的儲存系統(tǒng)及設備 系統(tǒng)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（%）,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**發(fā)電有限責任公司的氨貯存場地，通過氨卸載壓縮機卸載，進入氨貯罐貯存。使用時，儲存罐中的氨借助自壓輸送到蒸發(fā)器中，蒸發(fā)器是氨注入系統(tǒng)的組件。系統(tǒng)設置二臺卸載壓縮機，一臺運行，一臺備用，全廠設置兩臺氨貯罐，總?cè)莘e滿足全廠4臺爐10天的用氨量。1~4號鍋爐SCR煙氣脫硝系統(tǒng)物料平衡計算，計算結(jié)果如下表所示。表計算結(jié)果參數(shù)數(shù)值還原劑類型無水氨純度（%）脫硝效率（%）氨逃逸（ppm）5催化劑壽命（小時）24000日耗NH3（t/d）年耗NH3（t/a）4117高壓力下儲存的無水液氨意外泄露到大氣中是危險的，因此需要嚴格的安全和環(huán)保規(guī)定。當系統(tǒng)在很長時間不使用或進行定期檢查時，用氮氣清洗系統(tǒng)，將氨從氨容器和設備中清洗干凈 (氨儲罐除外)。共用系統(tǒng)：氨儲存及處理系統(tǒng)設備本系統(tǒng)布置場地，氨儲罐布置在半露天雨棚中的零米地面；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筑物內(nèi)。（還原劑 ）注入系統(tǒng)及設備儲罐里的液態(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)，在緩沖貯罐貯存，通過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/空氣混合物注入到SCR系統(tǒng)內(nèi)。全廠設置兩臺蒸發(fā)器和兩個緩沖貯罐（公用，只有容量備用，無數(shù)量備用）每一臺鍋爐設置二臺稀釋風機，一臺運行，一臺備用。每一臺鍋爐設置二臺氨/空氣混合器。表系統(tǒng)設備系統(tǒng)名稱設備名稱數(shù)量氨注入系統(tǒng)氨加熱器2氨緩沖罐2稀釋空氣風機8氨/空氣混合器8蒸發(fā)器、緩沖貯罐均布置在儲罐旁邊的建筑物內(nèi)；每一臺鍋爐的稀釋空氣風機、氨/空氣混合器均相應布置在每一臺鍋爐的零米附近。SCR反應器和附屬系統(tǒng)由擋板門、氨注入格柵、氨/煙氣混合器、SCR反應器、催化劑、吹灰系統(tǒng)和煙道等組成。通過注入格柵的多個噴嘴，將氨噴入煙氣中。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NOX反應從而脫除NOX，催化劑促進氨和NOX的反應。在SCR反應器最上面有整流柵格，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。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的灰塵和SCR反應副產(chǎn)物，以減少反應器壓力降。煙氣系統(tǒng)中的進、出口擋板門、旁路安裝擋板門用來在鍋爐啟動和停止期間或緊急狀況下隔離SCR反應器。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。表燃煤鍋爐SCR煙氣脫硝裝置催化劑設計參數(shù)項目蜂窩型催化劑板型催化劑**發(fā)電有限責任公司蜂窩催化劑高灰煤低灰煤單塊催化劑孔數(shù)400441529400間距（mm）比表面積（㎡/ m3）427444470500285451空隙率（%）646971678274壓力降（kpa/m）：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300400℃的范圍內(nèi)。**發(fā)電有限責任公司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。**發(fā)電有限責任公司的SCR裝置采用熱段/高灰布置方式，適合于催化劑性能的煙氣溫度區(qū)域在高溫空氣預熱器和低溫省煤器之間。鍋爐現(xiàn)有的部分設備需要遷移?？煽紤]現(xiàn)有設備的三種移位方案：—高溫空氣預熱器移位；—低溫省煤器移位；—低溫省煤器和低溫空氣預熱器移位。在采用SCR裝置時，延長煙道和安裝催化劑會使系統(tǒng)的壓力降增加，SCR系統(tǒng)需要更換更大壓頭的引風機，否則鍋爐負荷將降低。延長鍋爐煙道會使空氣和煙氣側(cè)的熱損失的增加，從而使鍋爐效率降低，因此煙道需保溫。高溫空氣預熱器移位方案 ：空氣側(cè)的壓力降將增大，與已有設備的沖突比低溫省煤器移位方案嚴重，因為需要移動從低溫空氣預熱器出來的空氣管道。低溫省煤器移位方案：將低溫省煤器移位至進入SCR反應器的煙道中，保持原煙道的截面積和尺寸，低溫省煤器按原布置方式布置，因此水側(cè)壓力降沒有變化。低溫省煤器和低溫空氣預期熱器移位方案 ：工程投資和鍋爐效率的降低都是最大的，因為許多設備都要移位。此外，在這種方案中，催化劑被放置在高溫省煤器下面，如果發(fā)生高溫省煤器漏水，催化劑壽命和脫硝效率將降低。下表總結(jié)了上述三種設備移位方案的優(yōu)點和缺點及建議。表鍋爐輔助設備移位方案概要移位設備方案 優(yōu)點缺點建議高溫空氣預熱器移位中等設備投資與已有設備嚴重沖突，增加煙氣和空氣側(cè)壓力降。調(diào)查已有設備的位置；調(diào)查送風機和引風機可用余量；管道保溫。低溫省煤器移位設備投資最低煙氣和水的熱損失增加煙氣側(cè)的壓力降增大。空氣側(cè)壓力降不變管道保溫；更換高效低溫省煤器；調(diào)查送風機和引風機的余量。低溫省煤器和低溫空預熱器移位設備投資最高與已有設備沖突最嚴重避免采用。綜上所述，選擇低溫省煤器移位方案 。鍋爐附近的地面被送風機和一次風機占用，大型的風道懸掛在一層樓板下，如果將SCR反應器安放在鍋爐房內(nèi)（鍋爐附近），用于鍋爐維護的空間將更小，而且安裝周期會更長。下表總結(jié)了SCR反應器兩種安裝方案的優(yōu)缺點及建議。表SCR反應器安裝位置概要要點優(yōu)點缺點建議靠近鍋爐管道短與已有設備嚴重沖突；鍋爐維護空間小不可行靠近ESP