【正文】 通過 SCR 反應(yīng)器，反應(yīng)器的工作條件是在 “不干凈 ”的高塵煙氣中。 對于 余熱 鍋爐，煙氣脫硝 SCR 反應(yīng)器多選擇放置于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間，因為該區(qū)間的煙氣溫度剛好適合 SCR 脫硝還原反應(yīng)，氨被噴射于省煤器與 SCR 反應(yīng)器間煙道內(nèi) 的適當位置，使其與煙氣充分混合后在反應(yīng)器內(nèi)與氮氧化物反應(yīng)。 (b) 熱段 /低灰布置 熱段 /低灰布置的流程為： 鍋爐 ——高溫除塵 ——SCR——脫硫 (WFGD)——煙囪。若入口二氧化硫濃度高，要求脫硫效率高，需采用 SCR 后的低溫段脫硫工藝， 煙氣中的 SO2/SO3 始終存在，因此煙氣中的 NH3 和 SO3 反應(yīng)生成硫酸銨而發(fā)生 堵塞的可能性仍然存在 。 (c) 冷段布置 冷段布置的流程為： 鍋爐 ——除塵 ——脫硫 (WFGD，可選 ) ——再熱 (必須 )——SCR——煙囪。但是，將反應(yīng)器布置在濕法 FGD 脫硫裝置后時，由于其排煙溫度僅為 50~60℃ ，即便是采用干法 /半干法脫硫工藝，其排煙溫度也不會超過 150℃ 。 根據(jù)上述介紹及分析，對于三布置方式各有特點， 熱段 /高灰布置盡管就投資和運行費用而言是最低的，也是被燃煤電站鍋爐所普遍接受的一種布置方式。 因此，我們綜合考慮投資經(jīng)濟性及運 行可靠性等因素，擬對本項目采用熱段 /高 灰 布置的方式， 即直接 SCR 煙氣脫硝的布置方案 。 液氨是將有毒氣體氨氣壓縮后形成的液化氣。按《重大危險源辨識 GB18218》規(guī)定，氨作為有毒物質(zhì)，儲存量超過 100 噸，則屬于重大危險源。凡用液氨作為脫硝還原劑的 電廠，其占地面積就要擴大，故比較適用于新建電廠。 氨與水不反應(yīng)，但易溶于水，并生成氫氧氨 (NH3H2O 或 NH4OH)，氨水有強烈的刺激性氣味。但與液氨相比，氨水在儲存時的危險性略低，但其運輸過程 中的危險性遠大于液氨，且由于外購氨水僅 25%濃度，加熱汽化能耗大，運輸和貯存的成本較高。在美國要受到美國環(huán)保署 EPA、美國職業(yè)安全和衛(wèi)生管理局 OSHA的嚴格管理以及當?shù)匦姓鞴懿块T的附加限制。 鑒于尿素的儲存運輸及供氨系統(tǒng)不需要特殊的安全防護 ，被認為是安全的脫硝還原劑。 還原劑的選擇應(yīng)綜合考慮設(shè)備投資，占用場地、運行成本、安全管理及風(fēng)險費用等。 表 還原劑選擇的綜合成本比較 還原劑選用 尿素 SCR 氨水 SCR 液氨 SCR 設(shè)備投資 高 低 低 占用場地 小 中 大 運行還原劑成本 中 中 低 運行能耗成本 中 中 低 安全管理費用 無 低 高 風(fēng)險費用 無 低 高 11 一般而言，各種還原劑的優(yōu)缺點和使用建議參見 表 。 為了防止液氨溢出污染，需要較高的安全管理投資；風(fēng)險較大。 氨水 液體溢出后，擴散范圍較液氨??；濃度范圍較易控制。 在高塵高硫布置 SCR 時需氨水蒸發(fā)裝置，能耗高設(shè)備投資高，不建議使用。設(shè)備占地面積??；對周圍環(huán)境要求較低； 還原劑 成本高， 還原劑能量消耗較大，系統(tǒng)設(shè)備投資和還原劑成本較高。尤其適用于老廠的改擴建。氨水制氨法介于兩者之間。 12 3 工藝部分 工藝描述 本工程采用高溫高塵的布置方案，即 SCR 反應(yīng)器布置在 過熱器 和高溫 省煤器之間， 爐后煙道的上方，經(jīng)脫硝后返回鍋爐的 高溫省煤器。 由于煙氣粉塵量為 29940mg/Nm3，采用氨水直噴工藝 時，粉塵量太高，噴槍容易磨損，混合效果受粉塵影響，混合效果較差。 氨水儲存及輸送系統(tǒng) 氨水儲存系統(tǒng)的總儲存容量應(yīng)按照不小于 3 條生產(chǎn)線煙氣脫硝裝置 7 天的總消耗量來設(shè)計。主要包括： (1) 氨水卸料 氨水采用罐車運輸至氨水存儲區(qū)，通過氨水卸料泵輸送至氨水儲罐。氨水儲罐為立式常壓容器， 304制作。為了保證氨水罐內(nèi)有足量的氨水，并且壓力適當，氨水罐需要配置液位計、真空閥、安全閥等附屬設(shè)施。 (3) 氨水輸送及循環(huán)裝置 20%的氨水由氨水溶液輸送及循環(huán)裝置自儲罐輸送至計量和分配裝置，該裝置是一個獨立的高流量傳輸系統(tǒng)，包括 2 臺全流量的多級離心泵，一用一備。 (4) 背壓控制 背壓控制回路用于調(diào)節(jié)供料泵為計量分配裝置供應(yīng)氨水所需的穩(wěn)定流量和壓力，背壓控制閥設(shè)置一套。 (6) 氨水蒸發(fā)裝置 氨水由氨水供給泵分別輸送至 1~3SCR 計量分配模塊，在 1~3 SCR 計量分配模塊氨 13 水由霧化空氣霧化后噴入氨水蒸發(fā)器內(nèi)與引自鍋爐熱一次風(fēng)的 300℃左右高溫空氣混合蒸發(fā)為 5%以下 濃度的氣態(tài)氨空氣混合器再進入噴氨格柵。 鍋爐本體改造以滿足鍋爐性能的前提下，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，降低鍋爐改造成本，縮短改造工期為基本原則，對鍋爐尾部受熱面進行改造，使得改造后滿足 SCR 要求，保證鍋爐長期、安全、穩(wěn)定運行。 高溫省煤器采用螺旋翅片管，強化傳熱，減少低溫省煤器管 束，低溫省煤器、高溫空氣預(yù)熱器、 低溫空氣預(yù)熱器 整體下移，從而騰出脫硝反應(yīng)器煙道接入接出空間。 鍋爐進行 脫硝 改造后，對鍋爐設(shè)備影響很大，主要體現(xiàn)在低溫空氣預(yù)熱器腐蝕加劇。低溫空氣預(yù)熱器上、中、下管箱全部更換，管箱結(jié)構(gòu)，安裝位置保持不變，空氣預(yù)熱器管子由普通鋼管更換為內(nèi)涂搪瓷管。 根據(jù)鍋爐改造的需要新增 平臺、扶梯。 (3) SCR 反應(yīng)器 脫硝反應(yīng)系統(tǒng)的原則性流程簡圖請參見圖 。通過對進出口污染物濃度的監(jiān)測來調(diào)節(jié)噴氨量，從而滿足脫硝效率的要求。反應(yīng)器為直立式焊接鋼結(jié)構(gòu)容器，內(nèi)部設(shè)有催化劑支撐結(jié)構(gòu)，能承受內(nèi)部壓力，地震負荷 、煙塵負荷、觸媒負荷和熱應(yīng)力等。 每臺反應(yīng)器設(shè)計 3 層催化劑，在 SCR 設(shè)備運行初期，僅安裝 2 層催化劑，在催化劑額定壽命 (24000 小時左右 )后期，當出現(xiàn)有催化劑活性降低，不能保證排放要求時，安裝第 3 層催化劑，當 3 層排放也不能保證排放要求時，更換第一層催化劑以保證排放要求，依次類推更換其他催化劑，保證排放符合要求。 入 口設(shè)置一套 /NO/O2煙氣取樣 分析系統(tǒng)（配套 3 點采樣系統(tǒng)），采樣探頭配套自動反吹系統(tǒng)。 反應(yīng)器入口設(shè)氣流均布裝置，反應(yīng)器入口及出口段應(yīng)設(shè)導(dǎo)流板， SCR 反應(yīng)器入口設(shè)有整流裝置，接觸高溫?zé)煔獾木捎?Q345B 制作。10% 15 ? 溫度最大偏差：平均值的 177。5176。氨噴射系統(tǒng)包括供應(yīng)箱、噴霧格柵和噴孔等。 (5) 催化劑 催化劑是 SCR 系統(tǒng)中的主要設(shè)備，其成分組成、結(jié)構(gòu)、壽命及相關(guān)參數(shù)直接影響到 SCR系統(tǒng)脫硝效率和運行狀況，脫硝系統(tǒng)的催化劑應(yīng)具有以下特性： (1)具有較高的 NOx 選擇性； (2)在較低的溫度下和較寬的溫度范圍內(nèi)具有較高的催化 活性； (3)具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性； (4)費用較低。 (6) 表 不同形式催化劑比較 項目 蜂窩式 板式 波紋板式 結(jié)構(gòu)形式 主要生產(chǎn)廠家 Cormetech/Agillon 催化劑化成 /江蘇龍源 / 重慶遠達 /浙江瑞基 BHK Agillon Topsoe Hitz 基材 整體擠壓成型 不銹鋼網(wǎng) 纖維 加工工藝 均勻擠出式 涂覆式 (鋼架構(gòu)支撐 ) 覆涂式 (玻璃纖維架構(gòu)支撐 ) 比表面積 ~ 1 同等條件下所需體積 1 開孔率 80% 87% 75% 16 項目 蜂窩式 板式 波紋板式 抗堵性 中等 強 中等 抗磨性 強 強 中等 壓損 1 全球業(yè)績 ≈65% ≈33% 很少 蜂窩式催化劑由于具有較大的比表面積，因而在同等工程設(shè)計條件下，需要的體積量較小，從而可以減小反應(yīng)器尺寸，降低建設(shè) SCR 脫硝裝置的初期投資成本。目前，絕大部分 SCR 脫硝裝置都是采用此兩種型式的催化劑。 因此，根據(jù)本工程的煙氣參數(shù)及煤質(zhì)情況，推薦使用蜂窩式催化劑 。目前常用的吹灰裝置有聲波吹灰器和蒸汽吹灰器。聲波在彈性介質(zhì) (反應(yīng)器內(nèi)空間 )里傳播，聲波循環(huán)往復(fù)的作用在催化劑表面的積灰上，對灰粒之間及灰粒 和催化劑壁之間的結(jié)合力起到減弱和破壞的作用，聲波持續(xù)工作，那種結(jié)合力必然會減弱，當它減弱到一定程度之后，由于灰粒本身的重量或煙氣的沖刷力，灰粒會掉下來或被煙氣帶走。 蒸汽 /壓縮空氣吹灰和聲波吹灰的優(yōu)缺點比較參見下表 。 (2)對結(jié)渣性較強，灰熔點低和較粘的灰有較明顯效果。 (1)能量衰減慢。 (3)無副作用，對催化劑無損害。 (5)價格低廉，安裝簡單，不需要大型安裝平臺，節(jié)約安裝費用。 缺點 (1)有死區(qū)。 (3)蒸汽 /壓縮空氣耗量大，運行成本高。 (1)僅對松散結(jié)灰有效果。 (3)作用距離有要求。 針對本項目的實際情況，灰分含量 不算太高，采用聲波吹灰器即可滿足要求。 煙氣 系統(tǒng) 煙道 煙道設(shè)計應(yīng)能夠承受如下負荷：煙道自重、風(fēng)荷載、地震荷載、灰塵積累、內(nèi)襯和保溫的重量等。所有煙道 應(yīng)在適當位置配有足夠數(shù)量和大小的人孔門和清灰孔，以便于煙道（包括膨脹節(jié)）的維修和檢查以及清除積灰。 由于 鍋爐 出口煙溫為 ~350℃ 入口高溫?zé)煹啦捎?Q345 材料制作，其他部分采用 Q235。由 MCC 柜到用電 設(shè)備的電纜敷設(shè)由 供貨方負責(zé)設(shè)計， 供貨 。 ESP/SCR 區(qū)域和吸收劑還原劑區(qū)的檢修電源取自 MCC。所有低壓空氣斷路器和電源所有設(shè)備的控制電壓采用 220V AC。 系統(tǒng)配電間不設(shè)常規(guī)測量表計，采用 4～ 20mA 變送器 (變送器裝于相關(guān)開關(guān)柜 )輸出送入DCS。至少應(yīng)有如下電氣信號及測量量： 45kW 以上低壓電動機單相電流； 380V 低壓 PC 所有開關(guān)的合閘、跳閘狀態(tài)、事故跳閘、控制電源消失； 所有電動機的合閘、跳閘狀態(tài)、事故跳閘、控制電源消失。 繼電保護 380V 廠用系統(tǒng)電源及電動機由空氣開關(guān)脫扣器及馬達控制器實現(xiàn)保護。 電纜的導(dǎo)體采用銅導(dǎo)體； 截面超過 6mm2的電纜應(yīng)為銅絞線電纜； 耐熱電纜和移動電纜，其導(dǎo)體應(yīng)由細的銅絞線組成。低電平電纜應(yīng)采用對絞屏蔽電纜，截面不小于 mm2 。 3) 儀用變壓器電纜 這些電纜必須符合 “60V以上的測量和控制電纜 ”的要求 通常，一條儀用變壓器的電纜應(yīng)只傳輸一個變壓器的電壓或電流值。變壓器電壓必須用獨立的電纜傳輸。 通往其他建筑的儀用變壓器電纜最小截面為 4 mm2。 4) 電纜連接裝置 動力電纜及控制電纜不應(yīng)有中間接頭。 5) 電纜構(gòu)筑物 按相關(guān)標準和規(guī) 范的要求在脫硝區(qū)域內(nèi)規(guī)劃電纜通道。 電負荷統(tǒng)計 經(jīng)計算，電氣系統(tǒng)負荷統(tǒng)計如下： 20 脫硫脫硝電負荷清單 序號 用電設(shè)備 容量 kW 數(shù)量 工作系數(shù) 耗電量 kWh 1 氨水卸料泵 3 1 2 多級變頻離心泵 2/1 3 廢液泵 1 4 熱控電源 20 1 1 20 5 CEMS 電源 45 1 1 45 6 檢修電源 20 1 7 高溫風(fēng)機 18 6/3 7 照明電源 5 1 3 合計 5 熱控部分 控制系統(tǒng) 煙氣 脫硝系統(tǒng)采用一套獨立的 DCS 系統(tǒng) 。 運行人員直接通過布置在集中控制室中的 DCS 操作員站完成對脫硝系統(tǒng)有關(guān)部分的參數(shù)和設(shè)備的監(jiān)控。摩爾比的數(shù)值是試運行時通過測試 NOx 的進出口濃度來決定并記錄在 氨水 流控制系統(tǒng)的程序上。 根據(jù)設(shè)計脫硝效率，依據(jù)入口 NOx 濃度和設(shè)計中要求的最大 3ppm 的氨泄漏率計算出修正的摩爾率并輸入在 氨水 流 量 控制系統(tǒng)的程序上。 氣氨流量可依溫度和壓力修正系數(shù)進行修正。控制器利用 氨水 溶液流量控制所需氣氨，使摩爾比維持固定。 DC