【正文】 氨被蒸發(fā)為氨氣后，通常從送風(fēng)機出口抽取一小部分冷空氣作為稀釋風(fēng)，對其進(jìn)行稀釋混合，形成濃度均勻的氨與空氣的混合物，通過布置在煙道中的網(wǎng)格狀氨噴嘴均勻噴入 SCR 反應(yīng)器前的煙氣管道，如圖 910 所示。 當(dāng) SCR 反應(yīng)器布置在省煤器與空氣預(yù)熱器之間時，為使 SCR 催化劑在最佳工 作溫度范圍內(nèi)運行，通常設(shè)置省煤器煙氣旁路來調(diào)節(jié) SCR 入口煙氣溫度。一個高效的 SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)不僅需要對催化劑進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化設(shè)計，而且需要對供氨與噴氨系統(tǒng)、煙氣管道及控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使 SCR 系統(tǒng)實現(xiàn)最佳運行狀態(tài)，脫硝效率達(dá)到 90%以上，并使氨逃逸量控制在 (2～ 3)10 6 以內(nèi)。 圖 99 懸吊式煙氣脫硝反應(yīng)器的結(jié)構(gòu) 1反應(yīng)器殼體； 2螺紋吊桿； 3主螺母； 4推力軸承； 5輔助螺母； 6立柱； 7上梁； 8下梁； 9催化劑托架 SCR 反應(yīng)器通常布置在鍋爐省煤器出口與空氣預(yù)熱器入口之間，離開鍋爐省煤器的熱煙氣在進(jìn)入 SCR 反應(yīng)器前，在遠(yuǎn)離 SCR 反應(yīng)器的上游煙道中噴入氨，使氨與煙氣充分均勻混合后進(jìn)入反應(yīng)器。每根梯形螺紋吊桿均通過兩個螺母吊在上梁和下梁上，固定在上梁上的螺母為主螺母，通過推力軸承支撐在上梁上，擰轉(zhuǎn)主螺母可以使吊桿上下移動；固定在下梁上的螺母為輔助螺母，該輔助螺母起輔助承重和定位的作用；梯形螺紋吊桿底端與催化劑托架采 用絞接方式。反應(yīng)器殼體內(nèi)部設(shè)有若干層催化劑托架，并分別與若干對螺紋吊桿的下端相接，螺紋吊桿的上端穿出反應(yīng)器殼體懸吊在反應(yīng)器頂部的上梁上，各層催化劑托架的位置可以上下調(diào)節(jié)。 項目 液氨 氨水 尿素 反應(yīng)劑費用 便宜 較貴 最貴 生成 1kg氨氣 需要的原料量 （ 99%氨） 4kg（ 25%氨） 運輸費用 便宜 貴 便宜 安全性 有毒 有害 無害 存儲條件 高壓 常壓 常壓，干態(tài) 儲存方式 儲罐，液態(tài) 儲 罐，液態(tài) 料倉，微粒狀 初投資費用 便宜 貴 貴 運行費用 便宜 貴 貴 需要熱量蒸發(fā)液氨 需要高熱量蒸發(fā)、蒸餾水和氨 需要高熱量水解尿素和蒸發(fā)氨 設(shè)備安全要求 有法律規(guī)定 需要 基本不需要 圖 98 SCR 系統(tǒng)流程圖 為了克服常規(guī)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)帶來的熱應(yīng)力大、催化劑安裝更換困難、清灰效果不好的問題，開發(fā)了一種懸吊式的 SCR 反應(yīng)器。 如圖 98 所示，在 SCR 反應(yīng)器殼體的設(shè)計中，要考慮良好的 NOX/NH3混合和速度的均布 ,以保證脫硝效率。 反應(yīng)器是煙氣脫硝最核心的設(shè)備，催化劑以單元模塊形式疊放在若干層托架上，布置在反應(yīng)器之中。 綜上所述，通過表 93 所列數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，在以上三種的還原劑原料中，液氨法的投資、運輸和使用成本為三者最低，但此法在運輸和使用過程中需要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的安全 規(guī)定，具有一定的危險性和安全隱患；氨水的質(zhì)量百分比一般為 20%~30%，較液氨安全，但運輸體積大，運輸成本較液氨高；尿素是一種顆粒狀的農(nóng)業(yè)肥料，安全無害，但其具有治安系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備占地大、初投資大等問題。為防止工藝過程中水蒸氣的凝結(jié)和高防腐性的氨基甲酸銨的形成，相關(guān)的設(shè)備和管道都需要采用不銹鋼材質(zhì)，同時還需設(shè)置伴熱措施。 尿素 與無水氨和氨水相比，尿素是無毒、無害的化學(xué)品，為白 色或淺黃色的結(jié)晶體，吸濕性較強，易溶于水。 氨水 用于燃煤電站 SCR 煙氣脫硝的還原劑 —氨水，采用的濃度為 20%~30%之間，相對比較安全，但由于運輸?shù)捏w積較大，運輸?shù)某杀鞠鄬^高。由 于氨是 B2 類（高毒性、燃燒性）物質(zhì)，氨氣在其與空氣混合物中的濃度為 15%~28%，遇到明火會燃燒和爆炸；泄漏時，會對人身安全造成相當(dāng)程度的危害。 圖 97 左為板式催化劑 右為波紋式催化劑 通過比較板式和蜂窩式催化劑的性能（見表 92），發(fā)現(xiàn)蜂窩式催化劑測定性能高于板式催化劑 。 波紋狀催化劑的制作是采用玻璃纖維板或陶瓷板作為基材浸漬燒結(jié)成型。主要供應(yīng)商有德國的 Argillon 和日本的 BHK 等。蜂窩式催化劑如圖 96 所示 。主要供應(yīng)商：美國的 Cormetech，歐洲的 Argrillon、KWH，日本的 Sakai、 shokubai，韓國的 SK 等。 目前用于 SCR 中的催化劑主要有 3 種類型：蜂窩式、板式及 其它形式。這一類催化劑的特點是具有活性的溫度區(qū)間較高，最高可達(dá)到 600℃ 。通常采用碳?xì)浠衔镒鳛檫€原劑。在催化 劑的制備過程中還加入玻璃絲、玻璃粉、硅膠等以增加強度，減少開裂，并加聚乙烯、淀粉、石蠟等有機化合物作為成型黏結(jié)劑。在這類催化劑中通常還加入 WO3和 MoO3，其主要作用是增加催化劑的活性和熱穩(wěn)定性，防止銳鈦礦的燒結(jié)和比表面積喪失。 當(dāng)采用第二類催化劑時，通常以氨或尿素作為還原劑。 第二類的金屬氧化物類催化劑，廣泛應(yīng)用的 SCR催化劑大多是以二氧化鈦為載體，以 V2O5或 V2O5WO V2O5MoO3為活性成分；其次是氧化鐵基催化劑，以 Fe2O3 為基礎(chǔ)，添加 CrOx、Al2O ZrO SiO2及微量的 MnOx、 CaO 等組成，這種催化劑活性較氧化鈦基催化劑要低 40%。早期設(shè)計的 SCR 系統(tǒng)中多采用此類催化劑，其對 SCR 反應(yīng)有較高的活性，且反應(yīng)溫度較低，缺點是是對 NH3有一定的氧化作用。按原材料分類，有三種類型：貴金屬型、金屬氧化物型和離子交換的沸石分子篩型。 以下對催化劑的種類進(jìn)行介紹：按溫度分類，可分為三類：高溫催化劑， 345℃ ~590℃ ；中溫催化劑， 260℃ ~380℃ ；低溫催化劑， 80℃ ~300℃ 。常用的金屬基催化劑含有氧化礬（ V2O5）、氧化鈦 (TiO2)等，其中 V2O5的活性好、表面呈酸性，容易將堿性的 NH3 捕捉到催化劑表面，其特定的氧化優(yōu)勢有利于將氨和 NOX轉(zhuǎn)化為氨水和水，并且工作溫度較低 (350℃ ～ 450℃ )，能在富氧環(huán)境下工作，抗中毒能力較強，可負(fù)載于 Al2O SiO2 等氧化物中。 催化劑 選擇優(yōu)良的催化劑是 SCR 技術(shù)的關(guān)鍵。在 SCR 市場中，其占有絕對的優(yōu) 勢，國內(nèi)的脫硝系統(tǒng)幾乎 采 用這種布置方式。 缺點： （ 1）煙氣經(jīng)除塵脫硫后，溫度降低，低于氨還原 NOX反應(yīng)所需的溫度，需要重新加熱，增加投資和運行成本； （ 2）很難找到符合反應(yīng)條件的催化劑。 SCR 低溫低塵布置工藝系統(tǒng)如圖 95 所示。 缺點： （ 1）煙氣通過靜電除塵器后，溫度會下降； （ 2）煙氣含大量的 SO2，催化劑使部分 SO2轉(zhuǎn)化為 SO3，與泄漏的氨生成具很強腐蝕性的硫酸銨鹽； （ 3）國內(nèi)運用經(jīng)驗很少，可供參考的工程實例也少 。低塵 SCR系統(tǒng)較高塵 SCR 系統(tǒng)具有更低的成本。 高溫低塵布置 當(dāng)靜電除塵器布置在空氣預(yù)熱器的上游時，通常使用低塵 SCR 系統(tǒng)。缺點是催化劑在未經(jīng)除塵的煙氣中，壽命會受以下因素影響： （ 1）飛灰含 有 Na、 K、 Ca、 Si、 As 等，使催化劑中毒，受污染； （ 2）催化劑受飛灰磨損； （ 3）飛灰是催化劑通道堵塞； （ 4）煙氣溫度降低， NH3和 SO3反應(yīng)生成 (NH3)SO4，使反應(yīng)器通道和下游的空氣預(yù)熱器堵塞。 SCR 高溫高塵布置工藝系統(tǒng)見圖 93 所示。 SCR 工藝系統(tǒng)布置分類 根據(jù) SCR 反應(yīng)器工作環(huán)境，如溫度、粉塵濃度的不同，主要有高塵、低塵和尾部布置方式。 圖 92 SCR脫硝系統(tǒng)組成 SCR 工藝流程 典型的 SCR 主要工藝流程為：還原劑即 液氨用灌裝卡車運輸，以液體形態(tài)儲存于氨罐中，液態(tài)氨在注入 SCR 系統(tǒng)煙氣之前經(jīng)由蒸發(fā)器蒸發(fā)汽化；汽化的氨和稀釋空氣混合，通過噴氨格柵噴入 SCR 反應(yīng)器上游的煙氣中；充分混合后的還原劑和煙氣在 SCR 反應(yīng)器中催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，以達(dá)到去除 NOX的目的。脫硝反應(yīng)系統(tǒng)有 SCR 催化反應(yīng)器、噴氨系統(tǒng)、稀釋空氣供應(yīng)系統(tǒng)所組成。在反應(yīng)過程中 ， NH3可以選擇性地和 NOX反應(yīng)生成 N2和 H2O，而不是被 O2所氧化，其基本原理如圖 91 所示。以氨為還原劑的 SCR 反應(yīng)如下。因為電廠實際使用的溫度范圍是 290℃ ～ 430℃ ，若無催化劑，反應(yīng)溫度較高（ 980℃ 左右），超出了電廠溫度范圍。 9 SCR 脫硝工藝 SCR 基本原理 選擇性催化還原（ SCR）脫硝原理是在一定的溫度和催化劑的作用下，還原劑有選擇地把煙氣中的 NOx 還原為無毒無污染的 N2和 H2O。 表 引風(fēng)機性能表 機號傳動方 式 轉(zhuǎn)速 /(r/min) 流量 / ）（ hm/3 全壓 /Pa 內(nèi)效率 /% 內(nèi)功率 /kw 所需功率 /kw C 式 2320 11663 3030 79 電動機功率的計算 )(10003600 21 kWHQN YYe ????? 式中： YQ —風(fēng)機風(fēng)量， m3/h； YH —風(fēng)機風(fēng)壓， Pa； 1? —風(fēng)機在全壓頭時的效率（一般風(fēng)機為 ，高效風(fēng)機約為 ）； 2? —機械傳動效率，當(dāng)風(fēng)機與電機直聯(lián)傳動時 2? =1，用聯(lián)軸器連接時 2? =~，用 V 形帶傳動時 2? =； ? —電動機備用系數(shù)，對引風(fēng)機， ? =。 y? —標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣密度， ； 結(jié)果為： PaH y 2 1 2 2 9 3 2 0 12 4 02 7 3 1 6 02 7 32 1 72 2 8 ???????? ）（ 根據(jù) YQ 和 yH 選定風(fēng)機，查閱資料得出：選用 Y547Ⅱ 型 的引風(fēng)機， Y547Ⅱ 型引風(fēng)機是在原有的該型號引風(fēng)機性能基礎(chǔ)上改進(jìn)的產(chǎn)品，該引 風(fēng)機最佳工況點的全壓內(nèi)效率為%，與原來的性能相比較，由于進(jìn)行了一系列的改進(jìn)，使噪聲值有顯著降低，噪聲指標(biāo)為。 表 煙囪溫降系數(shù) 煙囪 種類 鋼煙囪 （無襯筒） 鋼煙 囪 （有襯筒） 磚煙囪（小于 50m） 壁厚小于 磚煙囪 壁厚大于 A 2 由公式 得： 444 ?????t ℃ 則，總溫度降為： ???????? ttt ℃ 8 風(fēng)機及電動機的選擇和計算 風(fēng)機風(fēng)量的計算 )/3(3 2 0 12 7 32 7 hmBtQYQ p ???? 式中： —風(fēng)量備用系數(shù)； Q—風(fēng)機前標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)量， m3/h； pt —風(fēng)機前煙氣溫度， ℃ ，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度； B — 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?kPa。 室內(nèi) q=4187 kJ/(m2? h) 室外 q=5443 kJ/(m2? h) 室內(nèi)管道長： ）（ mL ?? )( 除塵器、風(fēng)機、煙囪的煙氣流量應(yīng)按各點的溫度計算。 結(jié)果為： ）（ Pap 2 ????? 兩個彎頭則為： ）（ Papp 39。彎頭。 45?? ℃ ， ?? ，故取 ??30? ， smv /? 結(jié)果為： ( P a) 22 ?????? vp ?? 漸縮管長度 L 同上述漸擴管長度一樣， L=。Re???? 查資料得 ?? 結(jié)果為： ???? 則： ）（ Pap 5 2 ????? 除塵器入口前的管道中的第三部分為一個漸擴管。 彎頭高度： ）（ mh 9 8 ??? ??Dh （ m） 取 39。 除塵器入口前的管道 除塵器入口前的管道分為三部分，第一部分為一個漸縮管，由 600mm 管徑縮至 500mm。 其中 D=500mm，計 算 B=450 mm。可以查手冊得到（實際中對金屬管道 ? 值可取 ，對磚砌或混凝土管道 ? 值可取 ）。 代入 d2 =， H=40m， i= 結(jié)果為： md ? 煙囪的抽力 )()2 7 312 7 31(0 3 4 PaBptktHYS ????? 式中： H — 煙囪高度， m； kt — 外界空氣溫度， ℃ ； pt — 煙囪內(nèi)煙氣平均溫度， ℃ ； B — 當(dāng)?shù)卮髿鈮海?Pa。 煙囪直徑的計算