【正文】 波紋板式催化劑：比面積居中，耐磨損能力相對較差，重量很輕，同樣存在上下兩個催化劑籃子之間的縫隙容易積灰的問題，市場占有率很低 （ 不超過 5%） ，多用于燃?xì)鈾C(jī)組。 表 催化劑的種類 序號 名 稱 基材 適用灰塵濃度（ g/Nm3） 圖 片 1 蜂窩式 催化劑 Honeyb 整體擠壓成型 50 2 板式催化劑 Plate 不銹鋼網(wǎng) 80 3 波紋板式催化劑 Corrugated, Firbre Reinforced 纖維 15 各 種催化劑的特點(diǎn) 蜂窩狀催化劑：比面積大，相同參數(shù)情況下，催化劑體積小，重量輕，適用范圍廣，內(nèi)外介質(zhì)均勻，市場占有率高。 為了使 鍋爐 安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對 SCR 工藝使用的催化劑應(yīng)達(dá)到下列要求： a） 低溫度時在較寬溫度范圍具有較高的活性 ； b） 高選擇性 （ SO2向 SO3轉(zhuǎn)換率和其他方面作用低即副反應(yīng)少 ） ； c） 對二氧化硫 （ SO2） 、鹵族酸 （ HCl， HF） 和堿金屬 （ Na2O、 K2O） 和重金屬 （ 如 As） 具有化學(xué)穩(wěn)定性 ； d） 克服強(qiáng)烈溫度波動的穩(wěn)定 性 ； e） 對于煙道壓力損失小 ； f） 壽命長、成本低 ； g） 較強(qiáng)的防堵灰能力 。銨鹽沉積開始的溫度是氨和SO3 濃度的函數(shù)， 為了避免催化劑沾污，在滿負(fù)荷條件下， SCR 系統(tǒng)運(yùn)行溫度應(yīng)該維持在 320℃ 以上。 約在 320℃ 以下， SO3和逃逸的氨反應(yīng)，形成硫酸氫銨和硫酸銨： NH3+SO3+H2O→NH 4HSO4 （ ） 2NH3+SO3+H2O→ （ NH4） 2SO4 （ ） 這些物質(zhì)從煙氣中凝結(jié)并沉積，可以使催化劑失活；造成 SCR 系統(tǒng)的下游設(shè)備沾污和腐蝕，增加空氣預(yù)熱器的壓降并降低其傳熱性能；使飛灰及脫硫裝置副產(chǎn)物不適合于特定的用途。 SO3 與催化劑組分及煙氣組分反應(yīng)，形成固體顆粒沉積在催化劑表面或內(nèi)部，縮短催化劑壽命。例如， SO2 氧化遍及催化劑活性組分內(nèi)，而 NOx 還原發(fā)生在靠近催化劑表面處，因此，采用薄壁或非催化性基體的催化劑將產(chǎn)生較少的 SO3。 SO2氧化速率也與反應(yīng)器中催化劑的體積成正比，因此，為獲得高的 NOx 脫除效率和低的氨逃逸而錦州石化熱電公司燃煤鍋爐新建脫硝裝置 可行性研究報告 22 設(shè)計(jì)的反 應(yīng)器也會產(chǎn)生更多的 SO3。 SO3 的產(chǎn)生率正比于煙氣中 SO2 的濃度。一般認(rèn)為在釩催化劑上，當(dāng)溫度超過 399℃ 時，氨的氧化對脫硝過程才有顯著影響。因此， SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)需要安裝氨逃逸的測量儀器。 氨的氧化將一部分氨轉(zhuǎn)化為其它的氮化合物。 b） SCR 脫硝過程副反應(yīng) 有三類不希望發(fā)生的副反應(yīng)影響 SCR 系統(tǒng)的性能和運(yùn)行。當(dāng)不能保證預(yù)先設(shè)定的 NOx 脫除率和（或）氨逃逸的性能標(biāo)準(zhǔn)時，就必須向反應(yīng)器添加新的催化劑以恢復(fù)反應(yīng)器性能。一般來說，對于新的催化劑，氨逃逸很低。 錦州石化熱電公司燃煤鍋爐新建脫硝裝置 可行性研究報告 21 SCR 系統(tǒng) NOx 脫除效率通常很高，添加到煙氣中的氨幾乎完全和 NOx 反應(yīng)。 在反應(yīng)過程中，由于 NH3可以選 擇性的和 NOx 反應(yīng)生成 N2和 H2O，而不是被 O2所氧化，因此反應(yīng)被稱為具有 “ 選擇性 ” 。 在鍋爐的煙氣中， NO2一般約占總的 NOx 濃度的 5%， NO2參與的反應(yīng)如下： 2NO2+4NH3+O2→3N 2+6H2O （ ） 6NO2+8NH3→7N 2+12H2O （ ） 上面兩個反應(yīng)表明還原 NO2比還原 NO 需要更多的氨。 錦州石化熱電公司燃煤鍋爐新建脫硝裝置 可行性研究報告 20 圖 SCR 反應(yīng)原理示意圖 在鍋爐的煙氣中， NO 一般約占總的 NOx濃度的 90%以上。無論以何種形式使用，首先使氨蒸發(fā)，然后和稀釋空氣或煙氣混合，最后通過分配格柵噴入 SCR 反應(yīng)器上游的煙氣中。 a） SCR 脫硝反應(yīng)過程 SCR 系統(tǒng)是通過在催化劑上游的煙氣中 噴入氨或其它合適的還原劑利用催化劑將煙氣中的 NOx 轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退? 綜上 所述 ，本項(xiàng)目推薦采用 選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)（ SCR） 工藝，在鍋爐本體鋼架外新建鋼架，布置外置式 SCR 反應(yīng)器， 設(shè)計(jì) 脫硝效率 達(dá) 85%以上。 g） SNCR/SCR混合 脫硝 工藝 氨逃逸量較大，規(guī)定要求氨逃逸小于 8ppm，而 SCR脫硝 工藝的 氨逃逸可以控制在 3ppm以下。另外，催化劑將直接面對鍋爐所有飛灰的沖刷，容易導(dǎo)致催化劑堵塞，甚至中毒；而采用 SCR法，其上升煙道會對大顆粒灰和爆米花灰進(jìn)行預(yù)除塵，對催化劑起到一定的保護(hù)作用。 采用 SNCR/SCR混合技術(shù)， 氨水 噴射 口 正設(shè)置在鍋爐 旋風(fēng)筒 處， 容易造成 氨泄漏， 4臺鍋爐又是室內(nèi)布置，氨泄漏濃度達(dá)到一定程度易導(dǎo) 致爆炸， 存在較大的安全隱患 。 因此， SNCR/SCR混合 脫硝 工藝 每年將多消耗液氨 約 480t（按 3臺鍋爐運(yùn)行計(jì)），增加運(yùn)行費(fèi)用近 200萬元。 b） 錦州石化公司副產(chǎn)的液氨可以直接用作 SCR脫硝還原劑，如采用SNCR/SCR混合技術(shù) 需要將液氨配制成氨水，還原劑制備工藝變得復(fù)雜，并增加設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。為了保證鍋爐的整體性能，且受鍋爐尾部受熱面空間和催化劑反應(yīng)溫度限制， 本項(xiàng)目 若 采用SNCR/SCR 混合技術(shù) ， 脫硝 裝置 設(shè)計(jì)效率約為 70%，基本滿足 環(huán)保部門對 NOx排放濃度 要求，但結(jié)合 鍋爐運(yùn)行實(shí)際 情況 ， 存在以下幾個方面的問題： a） 本項(xiàng)目采 用 SNCR/SCR 混合技術(shù) 的脫硝設(shè)計(jì)效率約為 70%， 而脫硝效率受鍋爐負(fù)荷、煙氣流速及反應(yīng)器煙氣溫度分布變化的影響較大，可能造成NOx排放濃度短時超標(biāo)。為充分降低造價，不設(shè)外置式 SCR 反應(yīng)器，僅在鍋爐尾部鋼架內(nèi)將 光管省煤器改為 H型省煤器，并分成高低溫段布置。 錦州石化熱電公司燃煤鍋爐新建脫硝裝置 可行性研究報告 17 表 三種 煙氣脫硝技術(shù) 性價比 所采用的技術(shù) 脫硝效率 % 工程造價 運(yùn)行費(fèi)用 SCR 技術(shù) 8090 高 較高 SNCR 3050 低 中 SCR/SNCR 混合 技術(shù) 5080 較高 中 表 煙氣脫硝技術(shù)綜合比較 項(xiàng)目 SCR 技術(shù) SNCR 技術(shù) SNCR/SCR 混合技術(shù) 反應(yīng)劑 NH3或尿素 氨水或尿素 NH3或尿素 反應(yīng)溫度 320℃ ～ 420℃ 850℃ ～ 1250℃ 前段： 800℃ ～ 1000℃ 后段： 320℃ ～ 420℃ 催化劑 V2O5WO3/TiO2 或 V2O5MoO3/TiO2 不使用催化劑 后段加裝少量催化劑 脫硝效率 80%～ 90% 30%～ 50% 50%～ 80% 反應(yīng)劑 噴射位置 多選擇于省煤器與 SCR反應(yīng)器間煙道內(nèi) 通常在爐膛內(nèi)噴射 但需與鍋爐廠家配合 鍋爐負(fù)荷不同噴射位置也不同 SO2/SO3 氧化 會導(dǎo)致 SO2/SO3氧化 不導(dǎo)致 SO2/SO3氧化 SO2/SO3氧化較 SCR 低 NH3逃逸 3～ 5ppm 10～ 15ppm 5～ 10ppm 對空氣預(yù) 熱器影響 NH3 與 SO3 易形成 NH4HSO4造成堵塞或腐蝕，需控制 NH3泄漏量和 SO2 氧化率，并對空預(yù)器低溫段進(jìn)行防腐防堵改造 不導(dǎo)致 SO2/SO3的 氧化，造成堵塞或腐蝕的機(jī)會為三者最低 SO2/SO3 氧化率較 SCR低，造成堵塞或腐蝕的機(jī)會較 SCR 低 系統(tǒng)壓力 損失 新增煙道部件及催化劑層造成壓力損失 沒有壓力損失 催化劑用量較 SCR小，產(chǎn)生的壓力損失相對較低 燃料 的影響 燃料顯著地影響運(yùn)行費(fèi)用，對灰份增加和灰份成分變化敏感，灰份磨耗催化劑，堿金屬氧化物劣化催化劑， As、 S 等使催化劑失活 基本無影響 影響與 SCR 相同，由于催化劑較少，更換催化劑的總成本較 SCR 低 鍋爐 的影響 受省煤器出口煙氣溫度的影響 影響與 SNCR/SCR混合相同 受爐膛內(nèi)煙氣流速及溫度分布的影響 錦州石化熱電公司燃煤鍋爐新建脫硝裝置 可行性研究報告 18 煙氣脫硝技術(shù) 選擇 熱電公司 4 臺 燃煤 鍋爐的 NOx排放濃度均為 300mg/Nm3，根據(jù)遼寧省環(huán)保主管部門要求，熱電廠 鍋爐的 NOx排放濃度 限值為 100mg/Nm3， 為此 新建 脫硝裝置的 脫硝效率 應(yīng) 達(dá)到 67%以上 ，因此本項(xiàng)目 只能選用 SCR技術(shù)或 SNCR/SCR混合技術(shù)。 SNCR/SCR 混合工藝的運(yùn)行特性參數(shù)可以達(dá)到 50%～ 80%的脫硝效率。為了克服這一難點(diǎn)，混合工藝需要在 SCR 反應(yīng)器中安裝一個輔助氨噴射系統(tǒng)。理論上，SNCR 工藝在脫除部分 NOx 的同時也為后面的催化法脫硝提供所需要的氨。 SNCR 技術(shù)目前的趨勢是用尿素代替氨作為還原劑，值得注意的是，近年的研究表明，用尿素作為還原劑時，NOx會轉(zhuǎn)化為 N2O， N2O 會破壞大氣平流層中的臭氧，除此之外， N2O 還被認(rèn)為會產(chǎn)生溫室效應(yīng)，因此產(chǎn)生 N2O 問題已引起人們的重視。 SNCR 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 是 造價和運(yùn)行費(fèi)用低，系統(tǒng)簡單，缺點(diǎn) 是脫硝效率較 SCR 工藝 低。 SNCR 煙氣脫硝技術(shù) SNCR 煙氣脫硝技術(shù)不使用催化劑，直接將含有 NHx 基的還原劑噴入爐膛溫度為 850℃ ～ 1250℃ 的區(qū)域脫除氮氧化物。 SCR 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是脫硝效率高，但造價和運(yùn)行費(fèi)用較高，系統(tǒng)較復(fù)雜。 SCR 煙氣脫硝技術(shù) SCR 技術(shù)在金屬催化劑的作用下，用 NH3為還原 劑在溫度范圍為 320℃ ～420℃ 脫除煙氣中氮氧化物。 點(diǎn)火及助燃油 鍋爐點(diǎn)火及助燃用燃料為 0 號輕燃油， 0 號輕柴油油質(zhì)分析如 表 。 燃料消耗量 根據(jù)鍋爐運(yùn)行實(shí)際狀況計(jì)算 燃煤消耗量 ， 見表 。 熱電公司 提供 的燃料 煤質(zhì)數(shù)據(jù) 表 見 。40 爐膛出口煙溫 ℃ 875 870 860 830 冷渣器出口渣溫 ℃ ≤ 150 ≤ 150 ≤ 150 ≤ 150 爐膛出口過剩空氣系數(shù) 省煤器出 口過?？諝庀禂?shù) 空氣預(yù)熱器出口過?？諝庀禂?shù) 空氣預(yù)熱器出口煙氣修正前溫度 ℃ 135 130 123 120 空預(yù)器出口煙氣量 Nm3/h 247703 245032 183562 148622 空預(yù)器進(jìn)口一次風(fēng)量 Nm3/h 118899 114325 85229 71355 空預(yù)器進(jìn)口二次風(fēng)量 Nm3/h 100099 98256 73074 661059 高壓流化風(fēng)量 Nm3/h 2021 2021 2021 2021 爐膛容積熱負(fù)荷 kJ/ 105 105 105 105 爐膛斷面熱負(fù)荷 kJ/ 107 107 106 106 耗煤量（設(shè)計(jì)煤種） kg/h 44870 44765 34817 25063 耗煤量（校核煤種） kg/h 53220 50772 41084 29397 石灰石耗量（設(shè)計(jì)煤種） t 石灰石耗量（校核煤種） t 鍋爐飛灰量（設(shè)計(jì)煤種） kg/h 11787 10688 8312 5983 鍋爐底灰量（設(shè)計(jì)煤種） kg/h 7858 7125 5542 3989 鍋爐再循環(huán)灰量 t/h 1234 1119 870 627 鍋爐飛灰底灰比 6:4 6:4 : 5:5 入爐煤粒度要求 mm 0～ 13 0～ 13 0～ 13 0～ 13 入爐石灰石粒度要求 mm 0～ 1 0～ 1 0～ 1 0～ 1 錦州石化熱電公司燃煤鍋爐新建脫硝裝置 可行性研究報告 14 續(xù)表 鍋爐熱力特性 項(xiàng) 目 名 稱 符號 單位 鍋爐負(fù)荷 BMCR BECR 70%BMCR 50%BMCR 啟動床料（砂）粒度要求 mm 0～ 5 0～ 5 0～ 5 0～ 5 NOX排放值 mg/Nm3 300 300 300 300 CO排放值 mg/Nm3 鍋爐空預(yù)器出口 煙塵 濃度 （ 脫硫 ） g/Nm3 45 燃料 煤質(zhì)特性 燃煤 熱電廠鍋爐燃用煤種為阜新煤和平莊煤， 熱 電廠根據(jù) 燃 煤的供應(yīng)情況，來確定燃煤。40 880177。 表 鍋爐參數(shù)表 序號 項(xiàng)目名稱 符號 單位 數(shù)據(jù)來源 設(shè)計(jì)煤種 校核煤種 1 額定蒸發(fā)量 D t/h 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 220 220 2 額定蒸汽壓力 P MPa 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 3 額定蒸汽溫度 T ℃ 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 540 540 4 汽包工作壓力 Pd MPa 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 5 給水溫度 tgs ℃ 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 215 215 表