【正文】 雖然這個設(shè)計做的不是太好，但在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，是我受益終身。 畢業(yè)設(shè)計的每一步都是自己親自做的，中間也遇 到了許多問題，在遇到問題、思索問題、解決問題的過程中，我學(xué)到了很多。 畢業(yè)設(shè)計中我們按照任務(wù)書上的要求從以下幾個方面去收集資料、整理資料：了解當(dāng)前火電廠氮氧化物污染產(chǎn)生的原因及污染與控制狀況；了解當(dāng)前火電廠煙氣脫硝常用的工藝方法；熟悉煙氣脫硝的主要設(shè)備、主要系統(tǒng)和工藝流程；分析火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)的應(yīng)用。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 32 結(jié)束語 經(jīng)過兩個多月的努力我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了， 這段時間里我們以嚴(yán)謹(jǐn) 、科學(xué)、探索和研究的態(tài)度設(shè)計了《火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析》火電廠煙氣脫 硝技術(shù)應(yīng)用分析這個課題。 5． 影響 SCR 脫硝效率的因素 主要包括 反應(yīng)溫度、 NH3/NOX摩爾比 、氨與煙氣接觸時間和催化劑性能等。 3． SCR 脫硝系統(tǒng)主要包括 氨的儲存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、 SCR 反應(yīng)器系統(tǒng) 等。 2． 根據(jù)國外 SCR 系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗，將 SCR 反應(yīng)器布置在高含塵段 (省煤器與空氣預(yù)熱器之間 )是最佳的選擇。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 31 5 結(jié)論 NOX污染是 火力發(fā)電廠 繼二氧化硫污染控制之后當(dāng)前緊迫處理的污染物，本文就當(dāng)前的污染及其控制和應(yīng)用做了分析，得出以下幾點結(jié)論： 1． NOX的控制途徑最常用的有兩種：一種是采用低 NOX燃燒技術(shù)，減少鍋爐爐膛內(nèi)煤燃燒生成的 NOX量；另一種是從煙氣中脫除NOX，以減少向環(huán)境的排放量。當(dāng)燃煤中的含硫量波動較大時，有時燃用較高含硫量的煤種，也會造成空氣預(yù)熱器硫酸氫氨型堵灰加劇以及煙氣流動阻力急劇上升。 (4)采用多介質(zhì)吹灰器 在空氣預(yù)熱器中，采用蒸汽、低壓水和高壓水多介質(zhì)吹灰；蒸汽吹灰采用在線式，低壓水沖洗采用離線操作。搪瓷元件可以防止低溫腐蝕，搪瓷表面比較光滑，受熱元件不易沾污，即使受到沾污也易于清除。采用合并中低溫段，空預(yù)器只設(shè)高溫和低溫兩段，這樣就避免了在硫酸氫氨沉 積區(qū)域分段、空氣預(yù)熱器分段處局部堵灰狀況的惡化造成的瓶頸。 (3) 空氣預(yù)熱器分段和換熱元件的材料 常規(guī)空氣預(yù)熱器分為高、中、低溫三段布置。同樣是雙波紋型，不同的規(guī)格其防堵灰的性能也會有差別。 (2) 空氣預(yù)熱器換熱元件使用合適的板型和規(guī)格 空氣預(yù)熱器有多種板型。 防止空氣預(yù)熱器堵灰和低溫腐蝕 的措施 (1) 控制或降低 SO2的氧化率和氨逃逸率 根據(jù)美國巴威公司多年的運(yùn)行經(jīng)驗，對于含硫量較低的燃煤，不大于 3L／ L的漏氨率和不大于 l％ 的 SO2到 SO3的轉(zhuǎn)化率是比較高的指標(biāo)。 (3) 煙氣中 SO3和 NH3反應(yīng)生成 (NH2)2SO4 在未采用 SCR 裝置的鍋爐中，煙氣中 SO3結(jié)露是造成空氣預(yù)熱器低溫腐蝕和堵灰的主要原因。脫硝裝置投入運(yùn)行后，在催化劑的作用下，部分 SO2會轉(zhuǎn)化成 SO3，(稱之為 SO2／ SO3轉(zhuǎn)化率 ， 該數(shù)值一般小于 ％ )，使煙氣中 SO3，的含量增加。 (1) 煙氣中 SO3含量增加 燃料中的硫分在鍋爐燃燒過程中會生成 SO2和 SO3。 空氣預(yù)熱器煙氣阻力增加的原因 早期的有些項目脫硝設(shè)備投運(yùn)后，空預(yù)器的腐蝕和堵灰情況惡化，致使空預(yù)器阻力在較短的時間內(nèi)就增加 50％ 以上。其中催化劑的活性是對 NOX的脫除率產(chǎn)生影響最重要的因數(shù)。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 28 催化劑的影響 催化 劑的 SCR 工藝的核心。這是由于反應(yīng)氣體與催化劑的接觸時間增大， 有利于反應(yīng)氣體在催化劑微孔里的擴(kuò)散、吸附、反應(yīng)和產(chǎn)物氣體在催化劑中的解吸、擴(kuò)散，從而使 NOX的脫除率提高。 接觸時間的影響 圖 45 為在上述實驗中，當(dāng)溫度等于 319o C 和 NH3/NOX等于 1的條件下，反應(yīng)氣體與催化劑 的接觸時間對 NOX 脫除率影響的實驗結(jié)果。在 SCR 工藝中，一般控制 NH3/NOX的摩爾比在 以下。 從圖 44 可以看到，最初 Nox的脫除率隨 NH3/NOx的增加而增加，隨著到某一值時， Nox 的脫除率反而開始降低，這是由于 NH3的輸入量超過需要時， NH3的氧化副反應(yīng)的速率會增大，從而降低了 Nox的脫除率。實際應(yīng)用時需要通過實驗針對具體情況進(jìn)行摸索和選擇。隨后 NOX脫除率隨溫度的升高而下降。 表 42 新建火電機(jī)組 SCR 脫硝項目 序號 項目名稱 脫硝機(jī)組規(guī)模（ MW） 備注 1 華電長沙 2 600MW 工程 1200 2 浙江大唐烏沙發(fā)電廠工程 4 600MW超臨界發(fā)電機(jī)組 600 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 25 3 廈門嵩嶼電廠二期 2 300MW 擴(kuò)建工程和一期 2300MW 改建工程 1200 已投運(yùn) 4 山西魯晉王曲發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程 1200 5 山西陽城發(fā)電廠二期擴(kuò)建工程 2 600MW 機(jī)組 600 6 港環(huán)保發(fā)電有限公司四期 2 600MW 機(jī)組工程 1200 已投運(yùn) 7 上海外高橋第三發(fā)電廠三期工程 1000 8 天津市東北郊熱電廠新建項目 600 9 廣州恒運(yùn)熱電廠擴(kuò)建工程 2 300MW 機(jī)組 600 10 三河發(fā)電廠二期工程 2 300MW 熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組 600 11 北京市草橋燃?xì)饴?lián)合循環(huán)熱電廠工程 600 12 山西晉城電廠一期工程 4 600MW 機(jī)組 1200 13 南京市第二熱電廠二期擴(kuò)建工程 200 14 四川福溪電廠 2 600MW 新建工程 600 15 利港電廠三期擴(kuò)建工程 1200 16 國電銅陵電廠一期工程 600 17 華陽電業(yè)有限公司漳州后石電廠 7 號機(jī)組 600 18 黃臺電廠城市供熱工程 600 19 寧波寧海電廠 600 已投運(yùn) 20 廣東臺山電廠 600 21 江蘇徐州闞山發(fā)電廠 1200 22 河南孟津臺塑 3 600MW 機(jī)組 1800 23 利港電廠三期工程 2 600MW 機(jī)組 1200 24 上海吳涇熱電廠 2 300MW 機(jī)組 600 25 云南滇東煤電二期工程 1200 26 南海發(fā)電一廠熱電項目 600 27 太原鋼鐵 150 萬噸不銹鋼工程配套 2 300MW 機(jī)組 600 28 國信靖江電廠一期 1200 29 大唐國際高井電廠 6 100MW 機(jī)組 600 30 山西漳州電廠二期擴(kuò)建工程 2 600MW 機(jī)組 1200 31 南通電廠三期工程 2 900MW 機(jī)組 1800 32 鎮(zhèn)江電廠四期工程 2 1000MW 機(jī)組 2020 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 26 33 合計 29600 SCR 工作效率的因素 反應(yīng)溫度的影響 下圖為一種在管式反應(yīng)器中以 VXO5/TIO2為基本的催化劑所得到的反應(yīng)溫度對 NO 脫除率的影響的實驗結(jié)果。我國部分已建、在建火電廠煙氣脫硝項目見表 42。此外還有 10 多家環(huán)保工程公司分別引進(jìn)了美國 Bamp。首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SCR法煙氣脫硝工程于 2020年 1月 20日在國華太倉發(fā)電有限公司600MW 機(jī)組成功運(yùn)行。 目前我省只有許昌禹州電廠加裝煙氣脫硝裝置， 該裝置采用SCR 選擇性催化還原法煙氣脫 硝工藝，用液氨作為還原劑，把氮氧化物還原為穩(wěn)定的氮?dú)?，脫硝效率可達(dá) 80%以上，年減排氮氧化物能力達(dá) 萬噸，對控制酸雨、提高空氣質(zhì)量將起到重要作用 。因此，通過分級燃燒技術(shù)可保證在鍋爐正常運(yùn)行時 NOx的排放量滿足排放要求，在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時控制 NOx效果較差，排放量將可能超出國家環(huán)?；痣姀S煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 24 要求。河南省超臨界機(jī)組鍋爐均采用在燃燒過程中對 NOx的控制技術(shù)，主要依靠先進(jìn)的低 NOx燃燒器和爐膛內(nèi)分級送風(fēng)燃燒技術(shù)來控制 NOx的生成， 這種方法 NOx的排放量同煤種有直接的關(guān)系，難燃煤種 NOx的排放量會增加很多。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 23 4 SCR 技術(shù)應(yīng)用分析 SCR 工藝應(yīng)用現(xiàn)狀 SCR工藝 在河南的 應(yīng)用現(xiàn)狀 近年來，河南省新建 600MW 等級超臨界火力發(fā)電機(jī)組已有 20余臺投入運(yùn)行，超臨界火力發(fā)電機(jī)組已成為河南省發(fā)電的主力機(jī)組。 （ 7）氨氣稀釋槽 氨氣稀釋槽為一立式水槽，液氨系統(tǒng)排放處所排出的氨氣由管線匯集后從稀釋槽底部進(jìn)入，通過分散管將氨氣分散入稀釋槽中，利用大量的消防水來吸收安全閥 排出的氨氣。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 22 ②蒸發(fā)槽也裝有安全閥，可防止設(shè)備壓力異常過高。 （ 5）液氨蒸發(fā)槽 ①液氨蒸發(fā)槽可以為螺旋管式，管內(nèi)為液氨，管外為溫水浴，用 60～ 70℃的熱網(wǎng)回水加熱到 40℃，再以溫水將液氨汽化，并加熱至常溫。阿安儲量可供機(jī)組脫硝反應(yīng) 7～ 14天，液氨儲罐上安裝有超流閥、逆止閥、緊急關(guān)閉閥及安全閥。吹灰器還能夠保持空氣預(yù)熱器通道暢通，從而降低系統(tǒng)的壓降。因此，在保留省煤器灰斗的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮在 SCR 后布置灰斗，設(shè)置 SCR 灰斗，可以減少進(jìn)入空氣預(yù)熱器內(nèi)的灰量，對空氣預(yù)熱器的安全運(yùn)行有利。 SCR 反應(yīng)器內(nèi)煙氣流速為 4～ 6m/s，勢必形成一定的積灰。聲波吹灰器具有前期投入小、安裝費(fèi)用低、運(yùn)行成本低及維護(hù)費(fèi)用低的特點。原則上，吹灰器每月吹灰一次，也可以根據(jù)反應(yīng)器進(jìn)出口的差壓進(jìn)行吹灰，使反應(yīng)器的壓力損失控制在一定的范圍內(nèi)。 吹灰器的運(yùn)行始于最上層的催化劑，止于最下層催化劑，從上到下，一層接一層吹灰。一般每層催化劑的上面都設(shè)置吹灰器，各層吹灰器的吹掃時間錯開，即每次只吹掃一層催化劑或單層中的部分催 化劑。吹灰器還能夠保持空氣預(yù)熱器通道暢通，從而降低系統(tǒng)的壓降。板箱式反應(yīng)器由鋼結(jié)構(gòu)支撐。 反應(yīng)器殼體通常采用標(biāo)準(zhǔn)的板箱式結(jié)構(gòu)，輔以各種加強(qiáng)筋和支撐構(gòu)件來滿足防震、承載催化劑、密封、承受負(fù)載和抵抗應(yīng)力的要求，并且實現(xiàn)與外界的隔熱。反應(yīng)器橫截面和催化劑的層間距，應(yīng)能保證吹灰器的安裝和正常運(yùn)行需要?；旌蠔拧?dǎo)流柵、整流柵的最佳幾何尺寸、安裝形式及設(shè)置的必要性，可通過流體模擬試驗方法確定。在最后進(jìn)入火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 20 催化反應(yīng)層之前，煙氣與氨氣流過小尺寸的正方形整流柵，混合均勻性再度提高，并保證在催化劑 層的水平斷面上均勻分配?；旌蠔乓话銥槌示W(wǎng)狀布置的金屬構(gòu)件。每個催化劑層都設(shè)有人孔，在機(jī)組停運(yùn)時可通過人孔進(jìn)入其內(nèi)檢查催化劑模塊。 SCR 反應(yīng)器體積的大小是根據(jù)煤質(zhì)、煙氣條件 、煙氣粉塵量、燃燒介質(zhì)元素成分、煙氣流量、 NOX進(jìn)口濃度、脫硝效率、 SOX濃度、反應(yīng)器壓降、使用壽命等因素決定的。由于催化反應(yīng)器需要占用很大的空間，因此，對于加裝煙氣脫硝系統(tǒng)的改造工程來說，場地問題往往成為設(shè)計工作中遇到的第一個難題。催化劑反應(yīng)器有高灰段、低灰段和尾部煙氣段三種布置方式。 SCR 裝置的主要設(shè)備 SCR 反應(yīng)器 （ 1） SCR 反應(yīng)器本體 SCR 反應(yīng)器總體結(jié)構(gòu)呈Ⅱ字型，主要由進(jìn)口煙道、催化劑煙道（反應(yīng)器）兩大部分組成，同時設(shè)有注氨裝置（ AIG）、吹灰器、煙氣 /氨氣混合柵，導(dǎo)流柵等 輔助設(shè)施。儲罐內(nèi)的液氨通過出料管至汽化器，蒸氣加熱后汽化位氨氣。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 19 在氨存儲和制備區(qū)，液氨通過卸料軟管由槽車內(nèi)進(jìn)入液氨儲罐。 在氨氣進(jìn)裝置分管閥后設(shè)有氨氣預(yù)留閥及接口，在停工檢修時用于吹掃管內(nèi)氨氣。在 SCR 進(jìn)口設(shè)置 NOX、 O溫度監(jiān)視分析儀，在 SCR 出口設(shè)置 NOX、 O NH3監(jiān)視分析儀。 氨與 NOX在反應(yīng)器內(nèi)，在催化劑的作用下反應(yīng)生成 N2和 H2O。 混合氣體進(jìn)入 SCR 反應(yīng)器， SCR 反應(yīng)器操作溫度可在 300～400℃， SCR 反應(yīng)器安裝在省煤器與空氣預(yù) 熱器之間。稀釋風(fēng)機(jī)流量一般按 100％負(fù)荷氨量對空氣的混合比為5％設(shè)計。 工藝流程 典型的 SCR 工藝流程如圖 35 所示。 ③ SCR 催化劑 目前商業(yè)的 SCR 催化劑一般為 V2O5WO3/TiO2型，其特點是高活性、壽命長、 壓力降小、剛性、易處理。 ② SCR 反應(yīng)器 反應(yīng)一般采用固定床平行通道形式，反應(yīng)器為鋼結(jié)構(gòu)型。 （ 6） SCR 反應(yīng)系統(tǒng) ①煙氣路線 SCR 反應(yīng)器位于鍋爐省煤器出 口煙氣管線的下游，氨氣均勻混合后通過均流混合裝置進(jìn)入反應(yīng)器入 口。 ② 省煤器旁路 系統(tǒng) 省煤器旁路 系統(tǒng) 設(shè)置的目的是為了機(jī)組在低負(fù)荷時保證 SCR入口煙氣溫度，原因是溫度過低時，未反應(yīng)的微量氮?dú)饪赡芎蜔煔庵械?SO3反應(yīng)生成硫酸銨，硫酸銨會在空氣預(yù)熱器冷端凝結(jié)，造成空氣預(yù)熱器的堵塞。 （ 5）旁路系統(tǒng) 在煙氣脫硝系統(tǒng)中，根據(jù)不同需要，可以設(shè)置 SCR 反應(yīng)器旁路 系統(tǒng) 和省煤器旁路 系統(tǒng) 。在每個 SCR 裝置之后的出口煙道上設(shè)有灰斗，由于煙氣經(jīng)過 SCR 裝置時流速降低，煙氣中的飛灰會在 SCR 裝置內(nèi)和 SCR 裝置出口處沉積下來，部分自然落入灰斗中。 （ 4）吹灰和灰輸送系統(tǒng) 為了防止由飛灰引起