【正文】 （2）同波紋板式、板式催化劑相比，蜂窩狀催化劑具有如下優(yōu)點，見表 41。當煙氣灰分在20～25g/m3及以上時，應選用更大節(jié)距的催化劑。板式催化劑：比面積小，相同參數(shù)情況下，催化劑體積較大，防堵灰能力較強，生產(chǎn)周期快，主要問題是上下兩個催化劑籃子之間的縫隙容易積灰，而且不容易清除，切割后裸露的金屬網(wǎng)容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。評定催化劑的種類的辦法主要需要判定下列因素：蜂窩狀催化劑為塊狀，板式催化劑和波紋板式催化劑可以分解為單板狀；蜂窩狀催化劑為模壓成型，板式催化劑和波紋板式催化劑滾壓或浸泡干燥成型；蜂窩狀催化劑內(nèi)外介質(zhì)均勻無骨架材料；板式催化劑采用不銹鋼網(wǎng)作為骨架材料；波紋板式催化劑采用玻璃纖維作為骨架材料。圖 31 混合 SNCRSCR 工藝流程圖混合 SNCRSCR 工藝最主要的改進就是省去了 SCR 工藝設置在煙道里的復雜的氨噴射格柵（簡稱 AIG）系統(tǒng)，并大幅度減少了催化劑的用量，和 SCR 相比，混合 SNCRSCR 工有以下優(yōu)點：遠遠小于傳統(tǒng) SCR 系統(tǒng)成本即可達到 85%的脫硝效率；減少 SCR 催化劑的使用量從而減少 SO2 到 SO3 的轉(zhuǎn)換；SO2/SO3 轉(zhuǎn)化所引起的腐蝕和阻塞問題??；較 SCR 反應器小，具有更好的空間適用性；脫硝系統(tǒng)阻力小；無 SCR 旁路；催化劑回收量少；可以安全地使用尿素作為還原劑。然后，未反應完的還原劑進入混合工藝的第二個反應區(qū) SCR 反應器，進一步脫氮，從而實現(xiàn)較低的 NOx 排放。選圖 22 選擇性催化還原（SCR）反應器布置圖3 混合SNCRSCR脫硝技術(shù)原理SNCRSCR 耦合脫硝技術(shù)是將 SNCR 技術(shù)和 SCR 技術(shù)有機結(jié)合起來，它是結(jié)合了 SCR 技術(shù)高效、SNCR 技術(shù)投資省的特點而發(fā)展起來的一種新型工藝。水平流布置適合低含塵工況，一般在燃油、燃氣鍋爐的反應器布置中。系統(tǒng)復雜，投資增加，故一般選擇高塵工藝。對于低含塵工藝，SCR 布置在煙氣脫硫系統(tǒng)（FGD）之后，煙囪之前。采用高含塵工藝時，SCR 反應器布置在省煤器和空氣預熱器之間。NO 脫除效率隨著氨逃逸量的增加而增加，但必須要控制氨逃逸的量，以免對環(huán)境造成影響。煙氣溫度是選擇催化劑的重要運行參數(shù)，催化反應只能在一定的溫度范圍內(nèi)進行，同時還存在催化的最佳溫度(這是每種催化劑特有的性質(zhì))，因此煙氣溫度會直接影響反應的進程；而煙氣的流速直接影響 NH3 與 NO 的混合程度，需要設計合理的流速以保證 NH3 與 NO 充分混合而使反應充分進行，同時反應需要氧氣的參與，但氧濃度不能過高，一般控制在 2％ ~3％ 。所以 SCR 脫硝裝置的設計和研究僅僅考慮反應（21）即可，由此產(chǎn)生的誤差是可以接受的。由于在實際燃煤鍋爐的煙氣中 NO 約占 NOx 總量的 90%以上，SCR 技術(shù)研究和設計主要考慮反應（21）和（22）。由于此還原反應對溫度區(qū)間有一定要求，故反應器本體中需加入催化劑，增強反應活性，使反應順利朝預期的目標順利進行，其反應原理圖見圖 21。SCR 裝置主要有脫硝劑制備系統(tǒng)和反應器本體組成。同時浙江大學擁有并已實施全套的 SNCR、SCR 脫硝技術(shù)，所以可以進行各種脫硝組合方式的技術(shù)改造。浙江大學熱能工程研究所將復合型多功能 SOFA 低氮燃燒技術(shù)與 SNCR 脫硝改造技術(shù)相結(jié)合，已實現(xiàn)用較低的投資實現(xiàn)鍋爐 NOx 排放低于 180mg/Nm3。關(guān)于混合 SNCRSCR和SCR工藝煙氣脫硝技術(shù)說明混合 SNCRSCR 煙氣脫硝技術(shù)1. 前言氮氧化物是燃煤電站排放的主要污染物之一，我國火電廠機組的 NOx 排放標準日益嚴格，傳統(tǒng)的四角切圓燃燒鍋爐的 NOx 排放濃度較高，不利于電廠的環(huán)?？刂?，通過燃燒系統(tǒng)改造降低鍋爐的 NOx 排放濃度具有投資和運行成本低的優(yōu)點，往往被選定為鍋爐氮氧化物控制的第一步手段，隨后再結(jié)合煙氣脫硝技術(shù)，如選擇性催化還原技術(shù)(SNCR)、選擇性催化還原技術(shù)（SCR）或者混合SNCRSCR 技術(shù)，以達到最嚴格的 NOx 排放標準。SNCR 可用率不低于 95%。（6）SNCR 技術(shù)不需要對鍋爐燃燒設備和受熱面進行大的改動，也不需要改變鍋爐的常規(guī)運行方式，對鍋爐的主要運行參數(shù)也不會有顯著影響。（5）系統(tǒng)簡單、施工時間短：SNCR 技術(shù)最主要的系統(tǒng)就是還原劑的儲存系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)，主要設備有儲罐、泵、噴槍和必要的管路、測控設備。（3）無二次污染：SNCR 技術(shù)是一項清潔的技術(shù)，沒有任何固體或液體的污染物或副產(chǎn)物生成，無二次污染。（2）還原劑多樣易得：SNCR 技術(shù)中脫除 NOx 的還原劑一般都是含氮的物質(zhì)，包括氨、尿素、氰尿酸和各種銨鹽（醋酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、草酸銨、檸檬酸銨等）。 圖 尿素站控制界面圖圖 噴射系統(tǒng)控制界面圖 SNCR 系統(tǒng)脫硝技術(shù)路線不僅符合環(huán)保部技術(shù)政策的要求，也是目前脫硝技術(shù)組合中投資運行費用最省、改造工期最短、對鍋爐現(xiàn)有燃燒系統(tǒng)改動最少的方案，更為重要的是，該工藝路線和主要設備在國內(nèi)、已有大量成功業(yè)績，可以完全滿足安全可靠、系統(tǒng)優(yōu)化、功能完整、不降低鍋爐效率和不影響鍋爐正常運行的要求。現(xiàn)場操作員終端可存儲大量信息，自動生成工作報表及故障記錄，存儲的信息可通過查詢鍵查詢。 在正常工作時，每隔一個時間段記錄燃燒系統(tǒng)及 SNCR 運行工況數(shù)據(jù)，包括熱工實時運行參數(shù)、設備運行狀況等。 在尿素站采用一套 DCS 控制系統(tǒng)分別對尿素溶液的溶解與儲存系統(tǒng)進行集中監(jiān)視和控制。使鍋爐脫硝系統(tǒng)長期、可靠的安全運行。每一個多噴嘴槍噴射器配有一個伸縮機構(gòu)，當噴射器不使用、冷卻水流量不足、冷卻水溫度高或霧化空氣、蒸汽流量不足時，將其從鍋爐中抽出。在正常運行時，每個噴射層每面爐墻上的所有噴射器同進同退。電動/氣動推進器配置就地控制柜，可以直接就地操作控制推進器進行檢修和維護，同時實現(xiàn) SNCR自控系統(tǒng)的遠方程控操作，并顯示設備實際工作狀態(tài)信號。每只噴射器都配有電動/氣動推進器，實現(xiàn)自動推進和推出 SNCR 噴射器的動作。短噴槍噴射所需的霧化介質(zhì)采用蒸汽或者壓縮空氣，長噴槍噴射所需的霧化介質(zhì)采用蒸汽和壓縮空氣。 圖 噴射計量模塊 圖 噴射分配模塊1 噴射系統(tǒng) 在線配制稀釋好的尿素溶液將送到各層噴射層，各噴射層設有總閥門控制本噴射層是否投運，投運的噴射層則由電動/氣動推進裝置驅(qū)動推進。該模塊連接并響應來自機組的控制信號，自動調(diào)節(jié)反應劑流量，對 NOx 水平、鍋爐負荷、燃料或燃燒方式的變化做出響應，打開 或關(guān)閉噴射區(qū)或控制其質(zhì)量流量。5) 噴射計量和分配裝置 噴射區(qū)計量分配模塊是一級模塊，每個模塊由若干個流量測量設備和氣動閥門設備組成。 圖 在線稀釋系統(tǒng) 4) 背壓控制背壓控制回路用于調(diào)節(jié)到各臺爐的尿素溶液和稀釋水的穩(wěn)定流量和壓力，以保證脫硝效果。稀釋水的輸送通過稀釋水泵來實現(xiàn)。因此，設計了在線稀釋系統(tǒng)，用來保證在運行工況變化時噴嘴中流體流量基本不變。 圖 尿素溶液循環(huán)模塊3) 在線稀釋系統(tǒng) 當鍋爐負荷或爐膛出口的 NOx 濃度變化時，送入爐膛的尿素量也應隨之變化，這將導致送入噴射器的流量發(fā)生變化。 來自蒸汽總管的蒸汽和來自除鹽水總管的水與尿素在溶解池內(nèi)混合，在線檢測蒸汽和水的壓力及流量，通過控制給水量、給汽量以及尿素給量配制一定濃度的尿素溶液，進而計算尿素溶液濃度。儲罐輸出特定濃度的尿素溶液，該尿素溶液在儲罐出口處與水混合可配制為不同濃度的尿素溶液以滿足鍋爐不同負荷的要求，系統(tǒng)中設有一個尿素溶液儲罐。然后來自蒸汽總管的蒸汽和來自除鹽水總管的水也進入溶解罐，溶解罐內(nèi)設有攪拌裝置以加速尿素的溶解，等到一定水位后，啟動攪拌裝置攪拌。尿素溶解時需要吸收一定的熱量，其溶解熱為 ，可采用蒸汽作為溶解熱源。 公用系統(tǒng)設置一個尿素溶解罐和一個尿素溶液儲罐，尿素溶解罐用于配置一定濃度的尿素溶液，尿素溶液儲罐用于儲存配料池配制好的尿素溶液，溶液從配料池到儲罐通過循環(huán)泵實現(xiàn)。采用塑料防潮墊板，即可加強尿素存放時的通風，也可起到防潮作用。在尿素站內(nèi)設置袋裝尿素倉庫，用于堆放袋裝尿素。圖 SNCR 工藝流程圖 1 ) 干尿素儲存系統(tǒng) 尿素為固體顆粒物，不易燃燒和爆炸，運輸與氨水液氨相比簡單、安全、便。噴射系統(tǒng)實現(xiàn)各噴射層的尿素溶液分配、霧化噴射和計量。3. SNCR技術(shù)工藝及設備 總體工藝SNCR 系統(tǒng)主要包括干尿素儲存系統(tǒng)、尿素溶液配制儲存系統(tǒng)、在線稀釋系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)四部分。煙氣中的O2在數(shù)量級上遠大于NO，在還原反 應中微量的氧可大大滿足反應的需求，因此從氧量對于NO還原率的影響來看，氧量越小越有利于NO的還原。隨著氧量的 增加NO還原率不斷下降。大量研究表明，煙氣與還原劑快速而良好混合對于改善NOx的還原率是很必要的。在實際應用中考慮到NH3的泄漏問題，應選盡可能小的NH3/NO摩爾比值，同時為了保證NO還原率，要求必須采取措施強化氨水與煙氣的混合過程。但是如何更有效地控制NH3的泄漏，仍然有待于更進一步的研究。液氨是易燃易爆有毒的化學危險品，氨水揮發(fā)性強且輸運不便；尿素運輸貯存方便，在使用上比氨氣和液氨安全，是良好的NOx基還原劑，國際上SNCR常選用它。若還原劑使用氨水，氨水有惡臭，揮發(fā)性和腐蝕性強，有一定的操作安全要求，但儲存、處理比液氨簡單；由于含有大量的稀釋水，儲存、輸送系統(tǒng)比氨系統(tǒng)要復雜；噴射剛性，穿透能力比氨氣噴射好，但揮發(fā)性仍然比尿素溶液大，應用在墻式噴射器的時候仍然難以深入到大型爐膛的深部，因此一般應用在中小型鍋爐上，若還原劑使用尿素，尿素不易燃燒和爆炸，無色無味，運輸、儲存、使用比較簡單安全；揮發(fā)性比氨水小，在爐膛中的穿透性好；效果相對較好，脫硝效率高，適合于大型鍋爐設備的SNCR 脫硝工藝。3) 還原劑 用于SNCR脫硝工藝中常使用的還原劑有尿素、液氨和氨水。尿素和氨水需 要 的停留時間以達到有效的脫除 NOx 的效果。還原劑在最佳溫度窗口的停留時間越長，則脫除 NOx 的效果越好。目前報道的添加劑包括氫氣，引入的氫氣變成OH使得溫度窗口朝低溫方向移動；過氧化氫；一氧化碳；碳氫化合物如甲烷、甲醇、乙醇、苯酚；鈉鹽如NaOH、HCOONa、CH3COONa、NaNONa2CO3。根據(jù)鍋爐特性和運行經(jīng)驗，最佳的溫度窗口通常出現(xiàn)在折焰角附近的屏式過、再熱器處及水平煙道的末級過、再熱器所在的區(qū)域。一般認為理想的溫度范圍為700℃～1000℃，溫度高，還原劑被氧化成NOx，煙氣中的NOx含量不減少反而增加；溫度低，反應不充分，造成還原劑流失，對下游設備產(chǎn)生不利的影響甚至造成新的污染。溫度窗口取決于煙氣組成、煙氣速度梯度、爐型結(jié)構(gòu)等系統(tǒng)參數(shù)。 f. SNCR 技術(shù)不需要對鍋爐燃燒設備和受熱面進行大的改動，也不需 要改變鍋爐的常規(guī)運行方式，對鍋爐的主要運行參數(shù)也不會有顯著影響。 e. 系統(tǒng)簡單、施工時間短：SNCR 技術(shù)最主要的系統(tǒng)就是還原劑的儲 存系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)，主要設備有儲罐、泵、噴槍和必要的管路、測控設備。 c. 無二次污染：SNCR 技術(shù)是一項清潔的技術(shù)，沒有任何固體或液體 的污染物或副產(chǎn)物生成，無二次污染。 b. 還原劑多樣易得：SNCR 技術(shù)中脫除 NOx 的還原劑一般都是含氮的 物質(zhì)，包括氨、尿素、氰尿酸和各種銨鹽（醋酸銨、碳酸氫銨、氯 化銨、草酸銨、檸檬酸銨等）。應用在大型鍋爐上，短期示范期間能達到 75％的脫硝率，長期現(xiàn)場應用一般能達到 30％～50％的 NOx 脫除率。SNCR 原理如 21 所示?？傊琒NCR還原 NO 的過程是上述兩類反應相互競爭、共同作用的結(jié)果。當反應溫度低于溫度窗口時，由于停留時間的限制，往往使化學反應進行的程度較低反應不夠徹底，從而造成 NO 的還原率較低，同時未參與反應的 NH3 增加也會造成氨氣泄 漏。還原NOx 的主要方程式為：4 N H 3 + 4 N O + O 2 → 4N 2 + 6 H 2 O( 2 1 )4 N H 3 + 2 N O + 2 0 2 → 3N 2 + 6 H 2 O( 2 2 )8 N H 3 + 6 N O 2 → 7N 2 + 1 2 H 2 O( 2 3 ) 噴 化學氮 劑 圖 SNCR 還原 NOx 的概念SNCR 還原 NO 的反應對于溫度條件非常敏感，爐膛上噴入點的選擇，也就是所謂的溫度窗口的選擇，是 SNCR 還原 NO 效率高低的關(guān)鍵。同時已實施全套的SNCR、SCR脫硝技術(shù)，所以可以進行各種脫硝組合方式的技術(shù)改造?！　秃闲投喙δ?SOFA低氮燃燒技術(shù)與SNCR脫硝 改造技術(shù)相結(jié)合，已實現(xiàn)用較低的投資實現(xiàn)鍋爐 NOx排放低于 180mg/Nm3。應用實踐表明，采用 SOFA復合型多功能直流低 NOx燃燒技術(shù)，對 NOx的降低能力可達到 40～66％，燃用煙煤時 NOx可降低到 200～300 mg/Nm3?！　∥曳揭言诮K常州新港熱電廠36