【正文】 管內(nèi)為液氨，管外為溫水浴，以蒸汽直接噴入水中加熱至 40℃，再以溫水將液氨汽化，并加熱至常溫。儲(chǔ)罐四周安裝有工業(yè)水噴淋管線，當(dāng)儲(chǔ)罐罐體溫度高于 33℃時(shí)自動(dòng)淋水裝置啟動(dòng)，對(duì)罐體自動(dòng)噴淋降溫至 28℃左右 [18]。儲(chǔ)罐還裝有溫度計(jì)、壓力表、液位計(jì)和相應(yīng)的變送器信號(hào)送到主體機(jī)組控制系統(tǒng)。同時(shí)，液氨儲(chǔ)罐還必須有必要的接地裝置。儲(chǔ)罐上安裝有超流閥、逆止閥、緊急關(guān)斷閥和安全閥作為儲(chǔ)罐液氨泄露保護(hù)所用。卸氨壓縮機(jī)為水冷型壓縮機(jī)，采用工業(yè)水作為 冷卻水并直接排放。卸氨壓縮機(jī)一般為往復(fù)式壓縮機(jī)，他抽取槽車(chē)的液氨，經(jīng)壓縮后將液氨槽車(chē)的液氨推擠入液氨儲(chǔ)罐中。 脫硝反應(yīng)劑制備系統(tǒng) (NH3 區(qū) ) 反應(yīng)劑制備系統(tǒng) (NH3 區(qū) )包括了氨儲(chǔ)存系統(tǒng)和氨與空氣混合系統(tǒng)，主要設(shè)備有卸氨壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)罐、液氨蒸發(fā)器、緩沖罐、稀釋風(fēng)機(jī)、氨 /空氣混合器、氨稀釋槽及廢水泵等。這樣，從鍋爐省煤器后出來(lái)的煙氣經(jīng)與部分旁路高溫?zé)煔饣旌险{(diào)溫 (煙氣在反應(yīng)塔中與高溫催化劑的反應(yīng)最佳溫度為 370～ 440℃ )后，進(jìn)入反應(yīng)塔，在催化劑的作用下，煙氣中的 NOx 與氨氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。液氨通過(guò)液氨蒸發(fā)器中的蒸汽、熱水，被減壓蒸發(fā)輸送至液氨緩沖罐備用 ,緩沖罐中的氨氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后送至氨氣 /空氣混合器中 ,這時(shí)鼓風(fēng)機(jī)向氨氣 /空氣混合器中鼓入與氨量成一定配比的空氣，形 成氨氣體積含量為 5%的混合氣體，經(jīng)稀釋的氨氣通過(guò)噴射系統(tǒng)中的噴嘴被注入到煙道隔柵中，與原煙氣混合。 圖21 為 SCR 法煙氣脫硝的工藝流程示意圖。基本原理是把符合要求的氨氣噴入到煙道中，與原煙氣充分混合后進(jìn)入反應(yīng)塔，在催化劑的作用下，并在有氧氣存在的條件下，選擇性的與煙氣中的 NOx（主要是 NO、 NO2）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成無(wú)害的氮?dú)猓?N2）和水（ H2O）。 10 第 2 章 脫硝系統(tǒng)設(shè)備及工藝流程 自從 20世紀(jì) 80年代人們開(kāi)始對(duì)燃煤電廠 NOx排放控制方法的研究工作以來(lái)，目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多煙氣脫硝技術(shù)，如：選擇性催化還原法（ SCR）、選擇性非催化還原法（ SNCR）、液體吸收法、微生物吸收法、活性炭吸附法、電子束法（ EBA）、脈沖電暈等離子 體法（ PPCP）、液膜法、微波法等等，其中應(yīng)用較多、已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的是選擇性催化還原法（ SCR）。在熟悉了解電站脫硝系統(tǒng)的工藝流程及結(jié)構(gòu)組成的基礎(chǔ)上，總結(jié)電站脫硝系統(tǒng)的特點(diǎn)及控制難點(diǎn)，側(cè)重分析電站脫硝系統(tǒng)的主要控制策略、控制系 統(tǒng)組成。文獻(xiàn) [17]重點(diǎn)介紹了煙氣循環(huán)流化床（ CFB）系統(tǒng)，使用新型吸附劑同時(shí)脫硝脫硫。其控制算法能顯著提高系統(tǒng)的控制性能。 SNCR/SCR 混合技術(shù)在 20 世紀(jì) 90 年代后期研發(fā)成功，與 SNCR和 SCR 工藝相比而言，這種混合技術(shù)特點(diǎn)主要是：系統(tǒng)脫硝效率相對(duì)較高；設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短，占地面積??；催化劑用量較少，系統(tǒng)壓損小等 [14]。 8 20 世紀(jì) 70 年代， SNCR 技術(shù)首先在日本投 入商業(yè)應(yīng)用，目前全世界大約有 300套 SNCR裝置，其中 30個(gè)為電站鍋爐，容量約為 7100MW。另外，文獻(xiàn) [12]中提到了 SO3 在 SCR 反應(yīng)器中的生成及其危害，需要采取一定的措施脫除煙氣中的 SO3。針對(duì) SCR煙氣脫硝領(lǐng)域的難點(diǎn)之一 —— NOx與 NH3 的混合，江蘇蘇源環(huán)保工程股份有限公司提出了“主動(dòng)利用不均”的理念，在該理念的指導(dǎo)下開(kāi)發(fā)了專(zhuān)利技術(shù)“噴氨格柵”，其功能是：在實(shí)際工況下，針 對(duì) NOx的不均勻特性，有計(jì)劃、有步驟地控制不同區(qū)域的噴氨量，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域不同的 NOx/NH3 配比。脫硝系統(tǒng) 雖然是環(huán)保裝置，但是與機(jī)組運(yùn)行有密切的關(guān)系，從目前已投產(chǎn)的配套脫硝裝置電廠的情況看，脫硝裝置的控制基本上均納入機(jī)組的 DCS 控制系統(tǒng)中。 SCR 控制系統(tǒng)的啟停由噴入的氨來(lái)控制 ,即依據(jù)固定的 NH3/NOx摩爾比來(lái)確定所需的氨氣流量。由選擇性催化還原煙氣脫硝的化學(xué)反應(yīng)方程式可知，若 NH3 投入量超過(guò)需求量，則 NH3 氧化等副反應(yīng)的反應(yīng)速率將增大，從而降低 NOx的脫除效率，同時(shí)也增加了凈化煙氣中未 轉(zhuǎn)化 NH3 的排放濃度，造成二次污染；若 NH3 投入量小于需求量，則會(huì)導(dǎo)致 NH3 脫除效率降低，達(dá)不到機(jī) 7 組煙氣脫硝的目的。為保證氨氣緩沖罐正常運(yùn)行，起到緩沖作用，通常通過(guò)控制液氨蒸發(fā)器進(jìn)口調(diào)節(jié)閥，控制液氨蒸發(fā)流量，使按期緩沖罐氨氣壓力保持在 。氨氣緩沖罐的作用是對(duì)氨氣進(jìn)行緩沖，正常運(yùn)行時(shí)保證按期有一個(gè)穩(wěn)定的壓力。為了保證氨蒸發(fā)器的正常運(yùn)行，防止液氨泄漏，滿足氨氣量的需求，通常要使液氨蒸發(fā)器內(nèi)水溫恒定，即 40℃。液氨屬于易燃易爆物品，通常以加壓液化的方式儲(chǔ)存，液氨轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)會(huì)膨脹 850 倍。目前以 NH3 作為還原劑對(duì) NOx 的脫除效率是最高的 [5]。在催化劑及氧氣存在的條件下， NOx 與還原劑發(fā)生反應(yīng)，被分解成無(wú)害的氮?dú)夂退?。早?1995 年臺(tái)灣臺(tái)中電廠 5～ 8 號(hào) 4x550MW 機(jī)組就安裝了 SCR 脫硝裝置，大陸第一臺(tái)脫硝裝置是福建后石電廠的 1～ 6 號(hào)6x600MWSCR 脫硝裝置，自 1999 年起陸續(xù)投運(yùn)。 SCR 脫硝系統(tǒng)最早在 20 世紀(jì) 70 年代晚期日本的工業(yè)鍋爐機(jī)組和電站機(jī)組中得到應(yīng)用 ，在歐洲和美國(guó)， SCR 脫硝系統(tǒng)也得到了十分廣泛的應(yīng)用。 SCR 工藝是目前大規(guī)模投入商業(yè)應(yīng)用并能滿足最嚴(yán)厲的環(huán)保排放要求的脫硝工藝， NOx 脫除率能夠達(dá)到 90％以上 [3]。另一種是煙氣脫硝技術(shù)，使 NOx 在形成后被凈化，主要有選擇性催化還原（ SCR）、選擇性非催化還原（ SNCR）、 SCR/SNCR 聯(lián)合技術(shù)等成熟技術(shù) [2]。 氮氧化物對(duì)環(huán)境危害嚴(yán)重，為了改善大氣環(huán)境必須對(duì)氮氧化物的排放進(jìn)行控制，因此對(duì)電廠脫硝 5 系統(tǒng)控制的研究有很重要的工程意義和現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)人們長(zhǎng)期處于氮氧化物濃度過(guò)高的環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致死亡，室內(nèi)氮氧化物的質(zhì)量濃度不能超過(guò) 5mg/m3[1]。 NO 是煤燃燒時(shí)的主要副產(chǎn)物，主要來(lái)源于燃燒時(shí)煤中 N 的氧化及高溫空氣中 N2 和O2 的反應(yīng)。 氮氧化物及其危害：氮氧化物（ NOx）是 NO、 NO N2O、 N2O N2O N2O5等的總稱(chēng)。據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的加快，中國(guó)氮氧化物排放量將繼 續(xù)增長(zhǎng)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)氮氧化物排放量最大的是火電行業(yè)，占到 38%左右。 本文介紹了幾種重要的脫硝技術(shù)，著重分析了選擇性催化還原（ SCR）技術(shù)的脫硝原理、工藝流程、設(shè)備布置和系統(tǒng)組成，并在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)分析其控制策略與控制難點(diǎn)，此外還介紹了脫硝系統(tǒng)所用還原劑、催化劑的選取 2 目 錄 第 1 章 緒論 ........................................................1 選題背 景和意義 ...............................................4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...............................................5 主要研究?jī)?nèi)容 ................................................. 8 第 2 章 脫硝系統(tǒng)設(shè)備及工藝流程 ...................................... 10 SCR 法煙氣脫硝的設(shè)備 及工藝流程 ................................10 SCR 法煙氣脫硝的技術(shù)原理 .................................. 10 SCR 法脫硝工藝流程及系統(tǒng)簡(jiǎn)介 .............................. 10 SCR 煙氣脫硝運(yùn)行方式 .....................................20 SCR 法脫硝工藝中的催化劑、還原劑的特性及選擇 ............. 22 SCR 法脫硝工藝設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng) ...........................25 SNCR 法脫硝技術(shù) ..............................................27 SNCR 工藝原理及其系統(tǒng) .................................... 27 SNCR 影響因素 ............................................30 SNCR/SCR 聯(lián)合技術(shù) ............................................32 第 3 章 SCR 脫硝系統(tǒng)控制策略 .......................................34 液氨蒸發(fā)器水溫控制 ..........................................34 氨氣緩沖罐氨氣壓力控制 ...................................... 35 噴氨流量控制 ................................................36 出口 NOx 定值控制 ......................................... 36 3 固定摩爾比控制（典型控制）方式 .......................... 38 稀釋空氣流量控制 ............................................ 40 吹灰器控制 ..................................................41 蒸汽吹灰控制 ............................................ 41 聲波吹灰控制 ............................................ 41 第 4 章 SCR 脫硝系統(tǒng)在電站的應(yīng)用 ................................... 43 脫硝系統(tǒng) ....................................................43 氨液制備區(qū) .............................................. 43 SCR 反應(yīng)器 ............................................... 43 脫硝控制系統(tǒng) ................................................ 44 氨氣出口溫度控制 ........................................ 44 氨液壓力控制 ............................................ 44 氨氣流量和出口 NOx 濃度控制 ............................... 45 稀釋風(fēng)控制和聲波吹灰器控制 .............................. 46 SCR 脫硝控制系統(tǒng)試運(yùn)行 ....................................... 47 。其中氮氧化物（ NOx）是繼粉塵和硫氧化物（ SOx）之后燃煤電站環(huán)保治理的重點(diǎn)，因此根據(jù)相關(guān)環(huán)境法律法規(guī)的要求，需要在燃煤鍋爐尾部加裝脫硝裝置。 1 緒論 煤、石油、天然氣等化石燃料的燃燒會(huì)產(chǎn)生二氧化碳（ CO2）、二氧化硫（ SO2）、氮氧化物（ NOx）和顆粒物等污染物，其中燃煤燃燒產(chǎn)生的污染物最為嚴(yán)重，是我國(guó)目前大氣污染物的主要來(lái)源。 目前，我國(guó)的發(fā)電機(jī)組絕大多數(shù)為燃煤機(jī)組，而以燃煤為主的電力生產(chǎn)所造成的環(huán)境污染是制約電力工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。煙氣脫硝應(yīng)用較多的是選擇性催化還原法（ SCR）、選擇性非催化還原法（ SNCR）及 SNCR/SCR 聯(lián)合技術(shù)，由于高的還原率及技術(shù)的廣泛使用，選擇性催化還原（ SCR）已成為目前國(guó)內(nèi)外電站煙氣脫硝的主流技術(shù)。 4 第 1 章 緒論 選題背景和意義 為防止鍋爐內(nèi)燃煤燃燒后產(chǎn)生過(guò)多的氮氧化物污染環(huán)境，應(yīng)進(jìn)行脫硝處理將氮氧化物還原為無(wú)污染產(chǎn)物。據(jù)中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)組織的《中國(guó)火電廠氮氧化物排放控制技術(shù)方案研究報(bào)告》的統(tǒng)計(jì)分析，2020 年火電廠排放的氮氧化物總量已增至 840 萬(wàn)噸，比 2020 年的 ％，約占全國(guó)氮氧化物排放量的 35％～ 40％。若無(wú)控制，氮氧化物排放量在 2020年將達(dá)到 3000 萬(wàn)噸，給我國(guó)大氣環(huán)境帶來(lái)巨大的威脅。造成大氣污染的主要是指 NO 和 NO2。氮氧化物主要侵入呼吸道深部的細(xì)支氣管及肺泡。氮氧化物不僅是導(dǎo)致酸雨形成的主要原因之一，也是造成光 化學(xué)煙霧的根本原因，其產(chǎn)生的溫室效應(yīng)約是CO2 的 200～ 300 倍，其污染產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失和防治所需價(jià)值量比SO2 約高出 ％； NOx 還可轉(zhuǎn)化為硝酸鹽顆粒，形成 ，增加顆粒物的