【正文】 壓的方式將活性材料與金屬板結(jié)合成型。板型與空預器的受熱面相似，~，開孔率較高80~90%，防灰堵能力較強，適合于灰含量高或粘性灰的工作環(huán)境。但其比表面積小（280~350m2/m3），要達到相同的脫硝效率，所需體積較大。采用板式催化劑設(shè)計的SCR反應器裝置，相對荷載較大，單系統(tǒng)阻力相對較低。l 波紋式：由丹麥托普索、韓國電力及日立造船公司生產(chǎn)。它以玻璃纖維或者陶瓷纖維作為骨架，孔徑相對較小，比表面積最高，適用于低灰含量環(huán)境。在脫硝效率相同的情況下，波紋式催化劑的所需體積最小，且由于比重較小，SCR反應器體積與支撐荷載普遍較小。表45. 不同催化劑形式比較性能參數(shù)板式蜂窩式波紋狀蜂窩式形狀基材不銹鋼金屬板整體擠壓玻璃纖維板催化劑活性中中高氧化率高高低壓力損失中高低抗腐蝕性高中低抗堵塞性高中中模塊重量重中輕耐熱性中中中用量大小小這三種類型催化劑盡管制造工藝不同，但均可組合成標準化模塊（），都能夠滿足不同水平的脫硝效率要求。在SCR布置工藝確定時，催化劑的設(shè)計和選型主要受到煙塵濃度、溫度及SO2濃度的影響：l 波紋式催化劑的應用灰量條件不宜大于10g/Nm3；蜂窩式催化劑的最經(jīng)濟應用條件是灰含量低于30g/Nm3；板式催化劑的最經(jīng)濟應用條件是灰含量大于50g/Nm3；在30~50 g/Nm3時，蜂窩與板式催化劑的經(jīng)濟性接近。l %，在這個范圍內(nèi)，V2O5含量越大活性越高，但最佳運行溫度相差較大（圖410）。對于平均溫度較高的工程，尤其超過420℃以上的運行環(huán)境，需要增加催化劑中的WO3含來提高催化劑的抗燒結(jié)能力，延緩催化劑因局部超高溫（如大于450℃）燒結(jié)所引起的活性惰化。l 煙氣中的SO2在SCR催化劑中的V2O5催化作用下，會被氧化成SO3，且所處溫度越高催化氧化效果越明顯。為控制SO3/SO2轉(zhuǎn)化率，對于高溫條件下的SCR裝置，只能將減少V2O5含量，并添加大量WO3，而催化劑初始設(shè)計活性的降低，將增加體積用量。l 在最低連續(xù)噴氨溫度下，噴入煙氣中的氨氣會與SO3反應生成硫酸銨和硫酸氫銨，堵塞催化劑微孔，因此，當?shù)拓摵上率∶浩鞒隹跓煖剌^低時，需要停止噴氨（或者短期噴氨，盡快提高運行負荷，利用高溫煙氣將銨鹽氣化），或者采取省煤器旁路方式調(diào)節(jié)SCR入口煙溫。 圖49 蜂窩式與板式催化劑的制造工藝 圖410 V2O5含量與溫度對活性的影響催化劑是一種陶制品，具有表面粗糙、微孔多及易碎特點。受煙氣及飛灰的影響，催化劑活性隨運行時間逐漸降低：運行初期，惰化速率最快；超過2000小時后，惰化速率趨緩。為了充分發(fā)揮每層催化劑的殘余活性，最大限度利用現(xiàn)有催化劑的活性，通常采用“X＋1”模式布置催化劑，初裝X層，預留一層。圖411是某“2＋2”布置模式的催化劑壽命管理曲線，國內(nèi)目前大多采用“2＋1”布置模式。需要強調(diào)指出，為了SCR運行的經(jīng)濟性，以便將來采用再生技術(shù)，延長催化劑的使用壽命。圖411 催化劑管理模式示例本工程一級省煤器入口煙氣參數(shù)有如下特點：l 鍋爐滿負荷下一級省煤器入口實際濕煙氣量為86321m3/h，煙氣濕度約為12%。l 鍋爐額定負荷下，爐膛出口煙溫為996℃（3號爐為985℃），一級省煤器入口煙氣溫度設(shè)計值為342℃（3號爐為368℃），滿足脫硝溫度要求。l 估算煙氣中的SO2濃度為979μL/L，煙氣中SO3濃度為6μL/L。參考國外經(jīng)驗（表46），板式和蜂窩式催化劑均能滿足工程要求，但由于尾部煙道空間緊湊，建議采用蜂窩式催化劑，以減少催化劑用量。根據(jù)煙氣參數(shù)，按化學壽命24000h時33%脫硝效率考慮，催化劑設(shè)計參數(shù)見表47：采用蜂窩催化劑，每臺爐在一級省煤器入口煙道區(qū)域內(nèi)布置1層催化劑。單臺爐催化劑用量為13m3，單層布置6個模塊，催化劑總重量約9t。表46. 燃料特性對SCR的影響項目對催化劑的潛在影響解決方法灰通道堵塞l 選擇合適的催化劑孔徑l 設(shè)置合適的灰斗除去大顆粒沖蝕l 垂直向下的均勻流場設(shè)計l 采取抗沖蝕的催化劑表面覆蓋層l 采用蒸汽式及聲波式吹灰器l 在催化劑上表面設(shè)置金屬絲網(wǎng)表面粘附l 選擇合適的煙氣流速SO3表面覆蓋l 催化劑毛細微孔優(yōu)化（微孔最大化）通道堵塞l 吹灰器SO2向SO3的轉(zhuǎn)化l 降低催化劑中的V2O5含量l 添加WO3空預器堵塞，飛灰沾染l 氨逃逸降到最低低負荷低溫下，與NH3形成（NH4）2SO4，降低脫硝效率l 安裝省煤器旁路l 采用尾部型SCR棕色煙霧，增加腐蝕l 向爐后煙氣中噴射MgOl 運行濕法脫硫（只能除去50%的SO3）堿金屬Na、K減少催化劑的活性反應位l 設(shè)定合適的催化劑余量l 改變催化劑的組成（添加鎢）堿土金屬Ca催化劑表面形成釉質(zhì)覆蓋層l 選擇合適的催化劑體積l 安裝吹灰器重金屬As催化劑活性成分失去活性l 選擇合適的催化劑體積l 優(yōu)化催化劑的毛細孔結(jié)構(gòu)l 采用抗As型催化劑l 采用尾部型SCR工藝Cl/F催化劑表面結(jié)釉l 選擇合適的催化劑體積l 安裝吹灰器l 設(shè)置省煤器旁路以維持合適的煙氣溫度表47. 催化劑初步設(shè)計項目單位蜂窩脫硝效率%≥33初裝催化劑層數(shù)層1備用催化劑層數(shù)層0煙氣溫度℃370單爐催化劑體積m313催化劑橫向矩陣塊/行3催化劑縱向矩陣塊/列2蜂窩催化劑孔數(shù)/開孔率個/%20催化劑節(jié)距mm催化劑壁厚mm催化劑比表面積m2/m3533催化劑通道面積m2 反應器截面積m212 空間速度SV1/h14910 催化劑通道內(nèi)煙氣速度LVm/s 面積速度AVm/h單體高度mm1337 模塊高度mm1537 初裝催化劑層阻力Pa122模塊重量t 吹灰系統(tǒng)本工程吹灰系統(tǒng)采用聲波吹灰器，聲波吹灰器使用介質(zhì)為雜用壓縮空氣，~，耗量約2m3/min。在SCR反應器區(qū)設(shè)雜用壓縮空氣儲罐，并設(shè)置除水、除油設(shè)備，供聲波吹灰用氣。聲波吹灰器建議選用進口優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。 電氣系統(tǒng)SCR工程僅聲波吹灰系統(tǒng)增加部分用電負荷，可就近接入鍋爐MCC段。增加一層催化劑后，煙氣阻力僅約增加不超過150Pa，引風機電耗略有增加。 控制系統(tǒng)SCR系統(tǒng)依靠上游逃逸的NH3與NOx在催化劑表面發(fā)生反應，涉及的控制主要為聲波吹灰器及噴氨控制，根據(jù)機組負荷、在線檢測的NOx濃度及脫硝效率要求等，對氣氨的制備及供應進行自動控制，并對關(guān)鍵參數(shù)進行監(jiān)測和調(diào)節(jié)：l 吹灰控制：聲波吹灰系統(tǒng)（程控），可納入新增加的SNCR控制系統(tǒng)中。l 噴氨控制：在SCR出口煙道布置NO、O2測量儀表。根據(jù)煙氣流量、反應器進出口NOx與O2測量濃度、脫硝效率要求及氨逃逸濃度等計算與調(diào)節(jié)上游SNCR噴尿素量，并對反應器運行參數(shù)和吹灰系統(tǒng)進行監(jiān)視。 水、電、氣、汽改造煙道型SCR改造利用上游尿素分解的NH3，脫硝改造不需要增設(shè)氨區(qū)系統(tǒng)。1) 煙道型SCR采用聲波吹灰，增加的壓縮空氣耗量約2m3/min。2) 改造后煙氣阻力約增加150Pa，引風機電耗略有增加。 省煤器改造在一級省煤器入口煙道區(qū)域布置一層催化劑及聲波吹灰裝置，催化劑模塊高度約1500mm，布置空間約需要2m，，每臺爐省煤器總重約25t。為留出催化劑的布置空間，需要對省煤器元件進行改造，即將原有的光管省煤器更換為換熱效率更高的H形肋片管排，基管直徑不變，在不改變原有汽水換熱效果下，減少省煤器的布置空間。H型肋片省煤器與傳統(tǒng)鰭片式省煤器相比具有換熱面積大、耐磨損、防積灰、不易爆管、對流換熱效果好等優(yōu)點，H型肋片省煤器熱工效率比光管省煤器熱工效率高約20%，因此可節(jié)省鋼材使用量約15~20%。另一方面H型肋片省煤器僅需要原有光管省煤器2/3的布置空間，為催化劑的布置創(chuàng)造了有利條件。通過對省煤器改造，在不改變原有汽水換熱特性的情況下，可減少省煤器換熱高度約1/3，可為催化劑布置留出約1000mm的布置高度。同時，對高溫段空預器進行移位改造，整體上移約500mm，由于催化劑模塊高度約1500mm，通過對尾部受熱面的改造，可以為催化劑留出相應的布置空間。具體見圖412。根據(jù)鍋爐設(shè)計參數(shù)，一級省煤器入口煙溫為342℃（3號爐為368℃），尾部煙道換熱元件改造后，應不降低一級省煤器入口處煙溫，保證此區(qū)域最低煙溫能在300℃以上，以滿足煙道型SCR的正常運行。圖412 煙道型SCR布置方案示意圖本方案增加催化劑總重約9t，但通過省煤器改造可以節(jié)省15~20%的鋼材使用量，原有鋼支架基本能滿足要求。以上僅為煙道型SCR布置的初步方案，脫硝改造工程實施時，需由脫硝工程公司根據(jù)現(xiàn)場條件進一步優(yōu)化設(shè)計，提出煙道支架及基礎(chǔ)設(shè)計方案，并委托原設(shè)計院對改造方案進行校核確認；鍋爐末排鋼架荷載情況需委托原鍋爐廠進行校核驗證，在工程實施階段建議對原砼支架進行取樣檢測，以確保工程實施安全。 輔助系統(tǒng)改造 空預器本工程采用管式空預器，且煤中硫含量較低，脫硝改造對空預器影響較小，空預器可不進行改造。但考慮到機組運行時間較長，空預器腐蝕、磨損嚴重，空預器堵管率約在20~25（取自電廠所做《1～3鍋爐治理、改造工程可行性研究報告》），空預器的換熱效果變差，結(jié)合本次環(huán)保改造，電廠欲對空預器進行整體更換，改造費用約為144萬。 濕法脫硫FGD根據(jù)德國煙氣脫硝裝置的運行經(jīng)驗，SCR裝置逃逸的氨氣主要被灰塵吸附，大部分被靜電除塵器清除，%的逃逸氨進入脫硫系統(tǒng)。如假設(shè)氨逃逸濃度為3μL/L。進入FGD系統(tǒng)的大部分氨溶解于循環(huán)漿液中，長時間運行后，吸收塔循環(huán)漿池內(nèi)氨的含量會逐漸提高，這對廢水系統(tǒng)存在一定的影響，在脫硫系統(tǒng)物料平衡計算時應當考慮。通常，增設(shè)SCR裝置后，會導致脫硫系統(tǒng)廢水量略有提高，以使廢液中的氨含量達標排放。 引風機采用混合法進行脫硝改造，風煙系統(tǒng)阻力略有增加（布置一層催化劑約增加150Pa阻力），風機改造方案需結(jié)合脫硫、除塵改造等綜合考慮，脫硝可研中暫不對風機改造進行論述。5. 環(huán)境效益和社會效益鍋爐采取改造措施治理NOx污染排放，屬于國家發(fā)改委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄（2005年本）》第一類鼓勵類，第二十六項環(huán)境保護與資源節(jié)約綜合利用，第18款“三廢”綜合利用及治理工程產(chǎn)業(yè)條目。 環(huán)境效益 NOx排放控制按鍋爐當前NOx濃度基準為500mg/m3，通過脫硝改造，最終NOx排放濃度控制在200mg/m3，3臺機組年減排NOx總量達到403噸（年利用6300小時），對改善當?shù)氐拇髿猸h(huán)境質(zhì)量有著重要作用，環(huán)境與社會效益顯著。表51 NOx年減排量（3臺爐）序號項目NOx排放濃度mg/m3NOx年排放量/噸NOx年減排量/噸1鍋爐NOx排放5006712脫硝改造后200268403 氨逃逸脫硝系統(tǒng)出口的氨逃逸濃度通?？刂圃?μL/L以下，未反應的氨氣主要與煙氣中的SO3及飛灰在低溫下發(fā)生固化反應，根據(jù)德國運行經(jīng)驗（圖51）：約20%的氨以硫酸鹽形式粘附在空預器表面，約80%的氨進入電除塵器飛灰，少于2%的氨進入濕法脫硫溶液，少于1%的氨以氣態(tài)形式隨煙氣排放。對比《惡臭污染物排放標準GB1455493》，脫硝裝置出口的少量氨逃逸不會對大氣造成氨污染。逃逸氨固化在飛灰中的比例與飛灰的礦物組成有關(guān)，當灰中氨含量超過80~100μg/g時，會散發(fā)出氨的氣味而影響銷售。對于本工程，在SCR反應器出口氨逃逸濃度小于3μL/L情況下，飛灰中的氨含量約為40μg/g。綜上所述，脫硝改造工程的實施，不僅能較大幅度削減NOx排放量，而且不會對環(huán)境造成新的二次污染。圖51 逃逸氨的分布 脫硝廢水、粉塵、噪聲采用尿素法制備脫硝還原劑，所產(chǎn)生的少量沖洗水，可排放至廠區(qū)現(xiàn)有工業(yè)廢水處理系統(tǒng)。煙氣脫硝SNCR工程實施后，將有助于提高靜電除塵器的除塵效果，不會產(chǎn)生粉塵污染現(xiàn)象。煙氣脫硝SNCR系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動設(shè)備（如泵、風機等）數(shù)量較少，容量很小，不會產(chǎn)生較大的噪聲污染，且能滿足國家規(guī)定的GBZ12002《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》。 廢棄催化劑煙道型SCR催化劑受到飛灰堵塞、沖蝕及化學毒化等因素的影響，活性會逐漸下降甚至失效。部分催化劑可通過各種方式的再生重新投入使用，但對于那些破損嚴重或無法再恢復活性的催化劑則只能作為廢棄物處理。催化劑運行期間富集了大量重金屬，盡管廢棄催化劑不符合美國聯(lián)邦法規(guī)的危險廢物定義，但因其所含的部分成分屬于美國聯(lián)邦法規(guī)和韓國法規(guī)定義的危險物質(zhì)，因此，廢棄催化劑需要進行無害化處理或回收再利用。根據(jù)國外廢棄催化劑處理經(jīng)驗，蜂窩式與板式催化劑的處理略有不同：l 對于蜂窩式催化劑，可采用直接填埋、混凝土封裝后填埋、固廢焚燒廠焚燒處理或或者研磨后與燃煤摻燒及循環(huán)再利用（作為生產(chǎn)水泥或制磚的原料、混凝土或者筑路材料的混凝料、在冶煉廠回收Ti、Mo、V 等金屬物質(zhì)）。l 對于板式催化劑，可將廢棄催化劑拆分分解，把金屬框架作為鋼材回收，去除鋼架后的廢棄催化劑處理方式與蜂窩式催化劑基本相同。國外針對脫硝廢棄催化劑主要采取填埋處理方式，并采取許可證制度。國內(nèi)目前還沒有建立專門的廢棄催化劑處理標準，業(yè)主可在采購催化劑時，可參考國內(nèi)危險廢棄物的處理標準，商定由具備資質(zhì)的供貨商回購廢棄催化劑。 社會效益煙氣脫硝改造工程實施后，電廠的NOx排污費將減少，此外，火電廠排放的NOx除形成酸雨外，還會與碳氫化合物反應生成致癌物質(zhì)，對人體造成嚴重影響。因此，通過脫硝工程的實施大幅度減少NOx排放，將有助于改善當?shù)卮髿猸h(huán)境，具有良好的宏觀社會效益。6. 節(jié)約和合理利用能源