1、SCR煙氣脫硝工藝方案1. 脫硝工藝的簡介有關 NOX的控制方法從燃料的生命周期的三個階段入手，限燃燒前、燃燒中和燃燒后。當前，燃燒前脫硝的研究很少，幾乎所有的脫硝都集中在燃燒中和燃燒后的NOX的控制。所以在國際上把燃燒中NOX 的所有控制措施統稱為一次措施，把燃燒后的NOX控制措施統稱為二次措施，又稱為煙氣脫硝技術。目前普遍采用的燃燒中NOX控制技術即為低NOX燃燒技術，主要有低NOX 燃燒器、空氣分級燃燒和燃料分級燃燒。應用在燃煤電站鍋爐上的成熟煙氣脫硝技術主要有選擇性催化還原技術（ Selective Catalytic Reduction，簡稱SCR）、選擇性非催化還原技術（ Sele

2、ctive Non-Catalytic Reduction，簡稱 SNCR）以及 SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術。2 .SCR 煙氣脫硝技術近幾年來選擇性催化還原煙氣脫硝技術(SCR)發展較快 , 在歐洲和日本得到了廣泛的應用 , 目前催化還原煙氣脫硝技術是應用* 多的技術。1） SCR脫硝反應目前世界上流行的SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法 SCR兩種。此兩種法都是利用氨對NOX 的還原功能，在催化劑的作用下將NOX( 主要是 NO)還原為對大氣沒有多少影響的 N2 和水。還原劑為NH3 ，其不同點則是在尿素法SCR中，先利用一種設備將尿素轉化為氨之后輸送至SCR觸媒反應器， 它轉換的

3、方法為將尿素注入一分解室中，此分解室提供尿素分解所需之混合時間，駐留時間及溫度， 由此室分解出來之氨基產物即成為SCR的還原劑通過觸媒實施化學反應后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方法有熱解法和水解法，主要化學反應方程式為：NH2CONH2+H2O2NH3+CO2在整個工藝的設計中，通常是先使氨蒸發，然后和稀釋空氣或煙氣混合，* 后通過分配格柵噴入 SCR反應器上游的煙氣中。 典型的 SCR反應原理示意圖如下：在 SCR反應器， NO通過以下反應被還原：4NO+4NH3+O2 3N2+6H2O6NO+4NH3 5N2 +6H2O當煙氣中有氧氣時，反應第一式優先進行，因此，氨消耗量與NO還原量

4、有一對一的關系。在鍋爐的煙氣中，NO2一般約占總的NOX濃度的 5%， NO2 參與的反應如下：2NO2 +4NH3+O23N2 +6H2O6NO2+8NH3 7N2+12HO上面兩個反應表明還原NO2比還原 NO需要更多的氨。在絕大多數鍋爐煙氣中， NO僅占 NO22X總量的一小部分，因此 NO的影響并不顯著。SCR系統 NO脫除效率通常很高， 噴入到煙氣中的氨幾乎完全和 NOXX 反應。有一小部分氨不反應而是作為氨逃逸離開了反應器。一般來說， 對于新的催化劑， 氨逃逸量很低。但是， 隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞，氨逃逸量就會增加，為了維持需要的 NOX 脫除率，就必須增加反應器中

5、NH/NO3X 摩爾比。當不能保證預先設定的脫硝效率和 （或）氨逃逸量的性能標準時，就必須在反應器添加或更換新的催化劑以恢復催化劑的活性和反應器性能。從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。2） SCR系統組成及反應器布置在選擇催化還原工藝中，NOx與 NH3 在催化劑的作用下產生還原。催化劑安放在一個固定的反應器， 煙氣穿過反應器平行流經催化劑表面。催化劑單元通常垂直布置，煙氣自上向下流動。如下圖所示：SCR系統一般由氨的儲存系統、氨與空氣混合系統、氨氣噴入系統、反應器系統、省煤器旁路、SCR旁路、檢測控制系統等組成。下圖為典型SCR煙氣脫硝工藝系統基本流程簡圖：3 .SNCR 煙

6、氣脫硝技術選擇性催化還原脫除NOX的運行成本主要受催化劑壽命的影響，一種不需要催化劑的選擇性還原過程或許更加誘人，這就是選擇性非催化還原技術。該技術是用NH3、尿素等還原劑噴入爐與NOX 進行選擇性反應，不用催化劑，因此必須在高溫區加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為850 1100的區域，該還原劑（尿素）迅速熱分解成NH3 并與煙氣中的NOX 進行 SNCR反應生成N2，該方法是以爐膛為反應器。研究發現，在爐膛850 1100這一狹窄的溫度圍、在無催化劑作用下，NH3 或尿素等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的NOX，基本上不與煙氣中的O2 作用，據此發展了SNCR法。在 850 1100圍， N

7、H3 或尿素還原NOX 的主要反應為：NH3為還原劑4NH3+4NO+O2 4N2 +6H2O尿素為還原劑NO+CO(NH2)2+1/2O2 2N+CO2+H2O當溫度高于1100時 , NH 3 則會被氧化為4NH3+5O2 4NO+6H2O不同還原劑有不同的反應溫度圍，此溫度圍稱為溫度窗。NH3 的反應 * 佳溫度區為 850 110O。當反應溫度過高時，由于氨的分解會使NOx還原率降低，另一方面，反應溫度過低時，氨的逃逸增加，也會使NOx還原率降低。 NH3 是高揮發性和有毒物質，氨的逃逸會造成新的環境污染。引起 SNCR系統氨逃逸的原因有兩種，一是由于噴入點煙氣溫度低影響了氨與 NOx

8、的反應；另一種可能是噴入的還原劑過量或還原劑分布不均勻。還原劑噴入系統必須能將還原劑噴入到爐* 有效的部位，因為NOx 在爐膛的分布經常變化，如果噴入控制點太少或噴到爐某個斷面上的氨分布不均勻，則會出現分布較高的氨逃逸量。在較大的燃煤鍋爐中， 還原劑的均勻分布則更困難，因為較長的噴入距離需要覆蓋相當大的爐截面。為保證脫硝反應能充分地進行，以* 少的噴入NH3 量達到*好的還原效果，必須設法使噴入的NH3 與煙氣良好地混合。若噴入的NH3 不充分反應，則逃逸的NH3 不僅會使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐尾部的受熱面上，而且煙氣中NH 遇到3S0 會產生3(NH ) S0 易造成空氣預熱器堵424塞

9、，并有腐蝕的危險。SNCR煙氣脫硝技術的脫硝效率一般為30%-40%，受鍋爐結構尺寸影響很大，多用作低 NOX燃燒技術的補充處理手段。采用SNCR技術，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 會轉化為N2O， N2O會破壞大氣平流層中的臭氧，除此之外，N2O還被認為會產生溫室效應，因此產生N2O問題己引起人們的重視。綜上所對比， SCR 脫硝工藝技術先進，工藝成熟，經濟合理，工業業績居多，脫硝效率高，擬選用目前效率* 高的 SCR 技術。4.工藝系統說明SCR脫硝系統由三個子系統所組成，SCR反應器及附屬系統、氨儲存處理系統和氨注入系統。4

10、.1氨的儲存系統（ 1）系統組成液氨儲存系統包括液氨卸料壓縮機、液氨儲罐等。（ 2）工藝描述還原劑（氨）用罐車運輸并在儲罐儲存。在高壓下，氨被液化以減小運輸和儲存的體積。市場購買的還原劑（液態氨純度99.6%）, 供應商用罐裝車運輸（以液體形態儲存在壓力容器），送往氨貯存場地，通過氨卸載壓縮機抽取儲罐中氣氨，送入儲罐后，將槽車中的液氨，擠入液氨儲槽中貯存。使用時，儲存罐中的氨借助自壓輸送到蒸發器中。 卸載壓縮機卸料壓縮機為往復式壓縮機，系統設置二臺卸載壓縮機，一臺運行，一臺備用。 液氨儲槽本工程設置2 臺液氨儲罐，供兩爐使用。液氨儲罐的* 大充裝量為25m3。儲氨罐組可供應兩臺爐設計條件下，每

11、天運行24 小時，連續運行7 天的消耗量。液氨儲罐上安裝有超流閥、逆止閥、 緊急關斷閥和安全閥做為儲罐安全運行保護所用。儲罐還裝有溫度計、壓力表液位計和相應的變送器將信號送到主體機組DCS控制系統， 當儲罐溫度或壓力高時報警。 儲罐四周安裝有工業水噴淋管線及噴嘴，當儲罐液氨溫度過高時自動淋水裝置啟動，對儲罐進行噴淋降溫。4.2 氨注入系統（ 1）系統組成氨注入系統包括氨蒸發器、氨氣緩沖罐、 氨氣稀釋槽、 廢水泵、廢水池等。（ 2）工藝描述儲罐里的液態氨靠自壓輸送到蒸發器，在蒸發器（通過蒸汽加熱）將氨蒸發，每個蒸發槽上裝有壓力控制閥將氨氣壓力控制在2kg/cm2。當出口壓力超過2kg/cm2時，

12、切斷節流閥，停止液氨供應。從蒸發槽蒸發的氨氣流進入氨氣緩沖罐，通過氨氣輸送管道送至每一臺爐的SCR反應裝置旁。再用空氣稀釋高濃度無水氨，這樣氨/ 空氣混合物安全且不易燃。通過裝在SCR入口煙道的氨注入格柵，將氨 / 空氣混合物注入到SCR系統。（ 3）主要設備選型 液氨蒸發槽液氨蒸發所需要的熱量由低壓蒸汽提供，共設有二個液氨蒸發槽（一用一備）。蒸發槽裝有安全閥，可防止設備壓力異常過高。液氨蒸發槽面積按照在 BMCR工況下單臺機組 100容量設計。 氨氣緩沖槽氨氣緩沖槽的作用即在穩定氨氣的供應，避免受蒸發槽操作不穩定所影響。緩沖槽上也有安全閥可保護設備。 氨氣稀釋槽氨氣稀釋槽為立式水槽，水槽的液

13、位由滿溢流管線維持，稀釋槽設計連結由槽頂淋水和糟側進水。液氨系統各排放處所排出的氨氣由管線匯集后從稀釋槽低部進入。通過分散管將氨氣分散入稀釋槽水中，利用大量水來吸收安全閥排放的氨。 稀釋風機噴入鍋爐煙道的氨氣為空氣稀釋后的含5左右氨氣的混合氣體。所選擇的風機滿足脫除煙氣中NOx* 大值的要求， 并留有一定的余量。 稀釋風機兩臺按一臺100容量（一用一備）設置，共有四臺離心式稀釋風機。氨 / 空氣混合器為了實現氨和稀釋空氣的充分、均勻的混合， 氨氣泄漏檢測器液氨儲存及注入系統周邊設有3 只氨氣檢測器，以檢測氨氣的泄漏，并顯示大氣中氨的濃度。當檢測器測得大氣中氨濃度過高時，在機組控制室會發出警報，

14、操作人員采取必要的措施，以防止氨氣泄漏的異常情況發生。電廠液氨儲存及供應注入系統遠離機組，并采取措施與周圍環境隔離。 排污系統液氨儲存和注入系統的氨排放管路為一個封閉系統，將經由氨氣稀釋槽吸收成氨廢水后排放至廢水池再經由廢水泵送至主廠廢水處理站。 氮氣吹掃液氨儲存及注入系統保持系統的嚴密性防止氨氣的泄漏和氨氣與空氣的混合造成爆炸是 * 關鍵的安全問題。基于此方面的考慮，本系統的卸料壓縮機、液氨儲罐、氨蒸發器、氨氣緩沖罐等都備有氮氣吹掃管線。在液氨卸料之前通過氮氣吹掃管線對以上設備分別要進行嚴格的系統嚴密性檢查和氮氣吹掃，防止氨氣泄漏和與系統中殘余的空氣混合造成危險。4.3 SCR 反應器及附屬

15、系統（ 1）系統組成SCR反應器和附屬系統由擋板門、氨注入格柵、SCR反應器、催化劑、吹灰系統和煙道等組成。（ 2）工藝描述由氨 / 空氣混合器來的稀釋氨氣通過氨注入格柵的多個噴嘴，將氨噴入煙氣中。注入格柵后的煙氣混合裝置促進煙氣和氨的混合，保證煙氣中氨濃度的均勻分布。來自鍋爐省煤器出口的煙氣通過SCR反應器， SCR反應器包含催化劑層，在催化劑作用下， NH3 與 NOX 反應從而脫除 NOX，催化劑促進氨和 NOX的反應。在 SCR反應器 * 上面有整流柵格，使流動煙氣分布均勻。催化劑裝在模塊組件中，便于搬運、安裝和更換。煙氣經過煙氣脫硝過程后經空氣預熱器熱回收后進入靜電除塵器和FGD系統

16、后排入大氣。SCR反應器催化劑層間安裝吹灰器用來吹除沉積在催化劑上的灰塵和SCR反應副產物，以減少反應器壓力降。SCR工藝主要性能指標有：脫硝效率、氨量、反應器的壓力降等。SCR工藝主要設計參數有催化劑總量、催化劑高度、催化劑空隙率和煙氣速度等。燃煤鍋爐 SCR煙氣脫硝裝置催化劑設計參數見下表。燃煤鍋爐 SCR煙氣脫硝裝置催化劑設計參數蜂窩型催化劑板型催項目高灰煤低灰煤化劑單塊催化劑孔數400441529間距（ mm）7.47.06.46.9比表面積（ / m3 ） 427470500285空隙率（ %）69716782壓力降（ kpa/m）0.20.210.270.1（ 3）主要設備選型 S

17、CR反應器反應器的水平段安裝有煙氣導流、優化分布的裝置以及氨的噴射格柵，在反應器的豎直段裝有催化劑床。反應器采用固定床垂直通道型式，初裝2 層，并預留 1 層位置，作為未來脫硝效率低于保證值時增裝催化劑用，以此作為增強脫硝效率并延長有效觸媒壽命的備用措施。脫硝效率按80%設計，催化劑模塊尺寸為長1901mm寬 952mm高 1100mm（含框架），鍋爐脫硝反應器每層布置21 個模塊（ 3 7），層之間空間高度為3.4m，其中每層催化劑前端有耐磨層， 減弱飛灰對催化劑的沖刷作用。 每個反應器按 3 層設計， 運行初期僅裝 2 層。每臺爐設置一個反應器。反應器為直立式焊接鋼結構容器，部設有觸媒支撐

18、結構，能承受部壓力，地震負荷、煙塵負荷、觸媒負荷和熱應力等。反應器殼外部設有加固肋及保溫層。觸媒通過反應器外的觸媒填裝系統從側門放入反應器。 噴氨格柵為了使氨在煙氣中均勻分布，并且便于對反應器中第一層催化劑上方煙氣的 NH3/NOx 摩爾比的調整，所以需在進口煙道上的合適位置設置噴氨格柵。包括供應箱、噴射格柵和噴射孔等。噴射系統配有節流閥及節流孔板。在對 NOx濃度進行連續分析的同時，調節必要的氨量從噴氨格柵中噴氨。4.4脫硝裝置總體布置本煙氣脫硝工程主要構筑物有脫硝裝置、液態氨的貯存和供應系統的構筑物。在制定脫硝裝置布置方案時，應考慮下面設備： SCR反應器； 煙氣管道； 與鍋爐省煤器和空氣

19、預熱器的聯接； 輔助設備。4.4.1布置原則 在規劃基本的現場布置方案時，建筑和設備的位置應該按照需要的功能來布置，并考慮進出方便、建造難易、操作、維護和安全性。 SCR反應器布置方案應該考慮將來在其它鍋爐上安裝脫硝裝置的要求，脫硝系統的布置不能影響將來的裝置布置和施工。一臺鍋爐設置一個 SCR反應器。為 SCR反應器留有適當的空間，用來設置過道，便于催化劑模塊的安裝和操作。為催化劑模塊的抬升預留足夠的空間。通道應該盡可能連續，所有的主要通道能允許叉式升降機（鏟車）通行，并考慮其轉動半徑。4.4.2總體布置方案選擇（ 1） SCR反應器的布置方式：在熱段 / 高灰布置中， SCR反應器位于省煤

20、器和空氣預熱器之間，因為該區域煙氣溫度在 300-400 的圍。鍋爐省煤器和空氣預熱器之間的煙氣溫度在該圍。世界上絕大多數燃煤火電廠的 SCR裝置采用這種布置萬式。這種布置方式的主要優點是投資和運行費用低，因為該段的煙氣溫度與催化劑要求的運行圍相符合。這種布置的其主要缺點是催化劑暴露于含有全部灰塵和硫分的煙氣中。 采用這種布置方式主要是含硫量低于2%的煙煤發電鍋爐。由于 SCR系統所要求的煙氣溫度為330 415，故 SCR反應器放置在省煤器和空氣預熱器之間。新建 SCR系統的鋼結構，根據在電廠現場測量及提供的資料，在布置基立柱等時主要考慮校核原有鍋爐鋼架基礎的荷載。（ 2）液態氨的貯存和供應

21、布置根據石油化工企業設計防火規(GB50160-92) 關于乙類液體儲罐防火間距的要求:氨站應該距離生產廠房、生產設備20m，距離明火和散發火花地點25m，距離全廠重要設施30m，距離運輸道路、廠圍墻lOm。氨儲罐布置在半露天防曬雨棚中的零米地面；氨卸載壓縮機等轉動的機械設備以及電氣設備布置在氨儲罐旁邊的建構筑物。蒸發器、緩沖貯罐均布置在儲罐旁邊的構筑物，采用防曬雨棚；稀釋空氣風機、氨 / 空氣混合器均相應布置在每一臺鍋爐的零米附近。道路 : 在液態氨的貯存和供應的建筑構筑物形成消防環路，采劇混凝土路面與廠區道路相連接。液氨采用輸送管道方式。全廠脫硝裝置的控制系統布置在主廠控制室。5 供貨圍及清單5.1 供貨圍