【導讀】未定義書簽。未定義書簽。未定義書簽。

　　

【正文】 應器、催化劑、煙道和氨注入裝置等組成。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。 通過氨 注入裝置，將氨噴入煙氣中。 SCR反應器催化劑層間安裝的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。 氨注入裝置常見形式有 2中，分別是噴氨格柵以及渦流混合器。 渦流混合器主要原理如下： 采用了空氣動力學中的駐渦的理論。在煙道內(nèi)部選擇適當?shù)闹倍?，布置若干圓內(nèi)蒙古億利化學工業(yè)有限公司熱電分廠 3 220t/h 鍋爐脫硝工程 可行性研究報告 23 形擾流板，并且傾斜一定角度，在背向煙氣流動的方向設置氨噴嘴，這樣在煙氣流動的作用下，就會在擾流板的北面形成渦流區(qū)。稀釋后的氨氣通過管道噴射到駐渦區(qū)內(nèi)，在渦流作用下充分混合。 噴氨格柵主要原理如下： 通常在設計氨噴射網(wǎng)格和 SCR 系統(tǒng) 時，采用冷態(tài)氣流模型和數(shù)值計算模型來保證煙氣進入 SCR 反應器之前氨的充分擴散和均勻混合。假如煙道的長度不能保證混合均勻，或者模型研究顯示混合特性較差，就應加裝導流板或靜態(tài)氣體混合裝置。 噴氨格柵 （ 見圖 1） 分若干個支管，每根管子上開一定數(shù)量及尺寸的孔，氨稀釋空氣由此處噴入煙道與煙氣混合；同時，整個煙道截面被分成若干個控制區(qū)域，每個控制區(qū)域由一定數(shù)量的噴氨管道組成，并設有閥門控制對應區(qū)域的流量，以匹配煙道截面各處 NOx 分布的不均衡。 圖 1 噴氨格柵 實物 根據(jù)燃料特性、鍋爐參數(shù)及運行工況等，采用有限體積法對 SCR 反應器及其連接煙道內(nèi)的流體流動及氨擴散過程進行數(shù)值模擬，得到溫度場、速度場、污染物濃度場等詳細信息 。 通過現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)的驗證，將計算程序提煉，建成了工程應用級別的 NOx 生成量的模擬器。該模擬器可根據(jù)實時煙氣條件和運行工況的變化，將信號及時傳至噴氨控制系統(tǒng)。 通過對稀釋 后的 氨氣與煙氣的流速比、噴出角度、管束布置、 AIG 支撐等因素的影響進行綜合分析，數(shù)值計算，獲取噴氨格柵上每一位置的開孔噴出的氨的流動軌跡及遷徙規(guī)律 。應用“ 主動利用不均 ” 的理念，即以較小代價獲得相對均勻（或稱 “ 近均勻 ” ）的煙氣流，然后根據(jù)煙氣中 NOx 在不同空間位置的分布情況，有計內(nèi)蒙古億利化學工業(yè)有限公司熱電分廠 3 220t/h 鍋爐脫硝工程 可行性研究報告 24 劃、有步驟地控制不同區(qū)域的噴氨量，實現(xiàn)不同區(qū)域不同的 NOx/NH3 配比。 綜上所述，根據(jù) SCR 入口煙道布置方案來看，入口煙道直段較長，故以上兩種噴氨技術都可以采用。采用噴氨格柵 技術 ，由于其分區(qū)調(diào)節(jié)性更優(yōu)，能 顯著提高NH3/NOx 混合 強度 ，降低所需的混合距離，從而降低了系統(tǒng)的投資和運行費用。故本次工程氨注入裝置推薦采用噴氨格柵 技術 。 還原劑系統(tǒng) .1氨儲存及處理系統(tǒng)（方案一） 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。 卸載壓縮機將液態(tài)無水氨（液氨濃度 %）從罐車輸送到氨儲存罐中。使用時，儲存罐中的氨借助自壓輸送到氨加熱器中。氨加熱器是氨注入系統(tǒng)的組件。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）。 氨站系統(tǒng)設置卸載壓縮機，一備一用，設置 2 個氨儲罐，總?cè)莘e滿足 3 臺機組脫硝裝置 6 天的氨耗量。 尿素儲存及熱解制氨系統(tǒng)（方案二） 1） 尿素溶液制備 系統(tǒng) 設置一套尿素溶液制備系統(tǒng)，供 3臺鍋爐尿素熱解系統(tǒng)使用。 該系統(tǒng)的設備包括有：高流量循環(huán)裝置、背壓控制閥、干尿素儲倉、斗式提升機、尿素溶解罐、尿素溶液給料泵、尿素溶液儲罐。 干尿素用除鹽水將固體尿素溶解成 50%質(zhì)量濃度的尿素溶液，通過尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲罐備用。 內(nèi)蒙古億利化學工業(yè)有限公司熱電分廠 3 220t/h 鍋爐脫硝工程 可行性研究報告 25 尿素溶液通過高流量循環(huán)裝置增壓輸送到每臺鍋爐 SCR附近的計量分配模塊，供熱解室使用，尿素溶液通過循環(huán)管道回到尿素溶液儲罐，在回到儲罐以前，設置背壓控制閥，以保持循環(huán)管道內(nèi)的尿素溶液壓力。 2）尿素熱解制氨系統(tǒng) 尿素熱解制氨系統(tǒng)包括計 量 分配模塊、熱解爐、電加熱器及控制系統(tǒng)等。尿素溶液經(jīng)由供液泵（屬于尿素制備系統(tǒng)范圍的設備）通過循環(huán)管道進入計量與分配模塊、噴射器霧化噴嘴等進入熱解室，空氣（一次風）經(jīng)電加熱器加熱后也進入熱解室。霧化后的尿素液滴在熱解室內(nèi)分解，生成的分解產(chǎn)物為 NH H2O和 CO2，分解產(chǎn)物經(jīng)由 SCR氨噴射系統(tǒng)進入鍋爐脫硝反應器。 尿素 熱解工藝 將尿素分解為氨并 通過 SCR系統(tǒng)中氨氣噴射格柵提供 脫硝系統(tǒng)所需的還原劑 。 系統(tǒng)將利用空預器一次風作為尿素熱解的初級熱源，從空預器處引出 約 總風 量的 1%的一次風熱 空氣 （ 300176。C） ， 利用新增高 溫風機的壓力作為輸送動力，再利用電加熱器將 空氣 溫度再次提升并達到 進入熱解室的溫度（約 350～ 650176。 C） ， 隨后將尿素溶液噴入熱解室，在熱解室內(nèi) 進行熱解，將 尿素溶液完全轉(zhuǎn)化為 SCR還原 劑 ，該還原劑通過連接熱解室出口與 AIG之間的管道，輸送至 AIG。 整個過程 需要監(jiān)測壓力、流量及溫度以滿足 AIG/SCR的設計要求，保證 尿素熱解系統(tǒng) 的正常運行。 尿素熱解 工藝的反應如下： CO(NH2)2 NH3 + HNCO 尿素 氨 + 異氰酸 HNCO + H2O NH3 + CO2 異氰酸 + 水 氨 + 二氧化碳 尿素在溫度高 下 ，會分解成 NH3 和 HNCO， HNCO與水反應生成 NH3和 CO2。該過程產(chǎn)生的反應劑 NH3通過 AIG注射在鍋爐煙氣中，與煙氣中的氮氧化物反應 ，生成 對環(huán)境無害的 氮氣和水。 熱解系統(tǒng)包括尿素制備輸送系統(tǒng)（干尿素倉、給料機、尿素溶解罐、尿素溶液內(nèi)蒙古億利化學工業(yè)有限公司熱電分廠 3 220t/h 鍋爐脫硝工程 可行性研究報告 26 儲罐、輸送裝置、高流量循環(huán)裝置、背壓控制閥等）、尿素熱解系統(tǒng)（計 量 分配 裝置 、熱解室、電加熱器、 控制 /電氣系統(tǒng)等）以及與之配套的電氣 /控制系統(tǒng)。 用去離子水將干尿素溶解成 50%質(zhì)量濃度的尿素溶液，通過尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲罐；尿素溶液經(jīng)由高流量循環(huán)裝置、計量分配裝置通過噴射器進入熱解室內(nèi)，與經(jīng)由電加熱器輸送過來的高溫空氣（一次風）混合熱解，生成 NH H2O和 CO2，分解產(chǎn)物的空氣混合物，經(jīng)過管道輸送至 SCRAIG，均勻噴入脫硝系統(tǒng)。 氨注入系統(tǒng) 50％左右的尿素溶液熱解爐熱解成氨后與一次熱空氣稀釋混合后，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)。 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)將氨蒸發(fā)。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)。 吹灰器系統(tǒng) 脫硝 SCR 吹灰器常用形式有：蒸汽吹灰器、聲波吹灰器 蒸汽吹灰器：采用蒸汽為吹掃介質(zhì)，對催化劑表面進行吹掃。 聲波吹灰器： 使用 ~ 公斤壓縮空氣使內(nèi)部的高強度鈦合金膜片產(chǎn)生振動，產(chǎn)生特定頻率的高能聲波（ 75－ 360HZ， 147－ 150dB）， 由 發(fā)聲頭 發(fā) 生。 清除結構表面的積灰。 蒸汽吹灰器使用蒸汽為介質(zhì)，吹灰效果較好，適用于高塵工況。但需要消耗大量蒸汽，且高溫蒸汽對催化劑的損傷較大。 聲波吹灰器不消耗蒸汽，運行成本較低，且對催化劑無損傷。但聲波吹灰器僅適用于低塵工況。 由于本項 SCR 入口煙氣含塵量為僅 ，故綜合比較后，推薦使用聲波吹灰器。 內(nèi)蒙古億利化學工業(yè)有限公司熱電分廠 3 220t/h 鍋爐脫硝工程 可行性研究報告 27 脫硝裝置設計數(shù)據(jù) 機組煙氣脫硝裝置催化劑設計數(shù)據(jù)見表 52。 表 52 燃煤鍋爐煙氣脫硝裝置催化劑設計數(shù)據(jù) 項目 單位 數(shù)據(jù) 備注 性能保證 脫硝效率 % 85 化學壽命期內(nèi) SO2 氧化率 % 化學壽命期內(nèi) NH3 逃逸率 ppm 3 允許運行溫度內(nèi)化學壽命 hr 24000 催化劑設計參數(shù) 催化劑型式 蜂窩式 催化劑型號 2020 催化劑基材 TiO2 催化劑活性物質(zhì) V2O5 、 WO3 催化劑節(jié)距 mm 催化劑孔徑 mm 催化劑開孔率 % 催化劑單體高度 mm 1005 單臺爐催化劑體積 m3 單個模塊重量 kg 1279 單個模塊尺寸 mm mm mm 19129741225 單層催化劑壓降 Pa 190 噴氨溫度 ℃ 315 孔內(nèi)流速 m/s 機組數(shù)量 個 3 單臺機組反應器數(shù)量 個 1 單反應器初裝催化劑層數(shù) 層 2 單層模塊排列 個 45 機組脫硝裝置的性能指標參見表 53。 表 53 性能指標 參數(shù) 數(shù)值 內(nèi)蒙古億利化學工業(yè)有限公司熱電分廠 3 220t/h 鍋爐脫硝工程 可行性研究報告 28 NOx/NH3摩爾比 （ 80%脫硝率） SCR入口 NOx濃度（ mg/Nm3） SCR出口 NOx濃度（ mg/Nm3） （ 85%脫硝率） 脫硝效率 （ %） 85 氨逃逸（ ppm） ≤ 3 催化劑壽命（小時） 24,000 稀釋空氣（ Nm3/h） 2183 耗氨量（ kg/h） 267 日耗氨量 （ t/d） 年 耗氨量 （ t/a） 1602 SO2/SO3轉(zhuǎn)換率 % 脫硝裝置 布置方案 SCR反應器的布置方式 在熱段 /高灰布置中， SCR 反應器位于一級空氣預熱器和二級省煤器之間的煙氣溫度段 , 因為該區(qū)域煙氣溫度在 300~400℃的范圍內(nèi)。 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。 在熱段 /低灰布置方式中， SCR 反應器位于除塵器（一般為高溫 ESP）的后部。這個布置方式的優(yōu)點是降低了催化劑的堵塞和鈍化的可能性，其缺點是銨 /硫酸鹽在工藝設備上的沉積速率可能比在高灰布置高。 在冷段布置方式中， SCR 反應器位于 FGD 系統(tǒng)的后部 (稱尾部設計 )。通常不需要吹灰器，而且能夠使用帶有較高比表面積的催化劑。由于使用較小體積量的催化劑而節(jié)省的費用可以部分抵消因采用附 加的氣 氣換熱器而增加的投資和由于采用助燃燃料而增加的運行成本。 比較上述的各種布置方式，結合電廠的具體情況，鍋爐脫硝系統(tǒng)將不考慮熱段/低灰布置方式。因此，采用熱段 /高灰布置方式，需對鍋爐一級空氣預熱器和二級省煤器的鍋爐空間進行改造，一級空預器上移，二級省煤器