1、煙氣脫硝裝置(SCR)技術一、SCR裝置運行原理以下:氨氣作為脫硝劑被噴入高溫煙氣脫硝裝置中,在催化劑的作用下將煙氣中NOx分解成為N2和H2O,其反響公式以下:4NO+4NH3+O24N2+6H2ONO+NO2+2NH32N2+3H2O一般經(jīng)過使用合適的催化劑,上述反響能夠在200450的溫度范圍內(nèi)有效進行,在NH3/NO=1的情況下,能夠達到8090%的脫硝效率。煙氣中的NOx濃度平時是低的,但是煙氣的體積相對很大,因此用在SCR裝置的催化劑必然是高性能。因此用在這種條件下的催化劑必然滿足燃煤鍋爐高可靠性運行的要求。二、煙氣脫硝技術特點SCR脫硝技術以其脫除效率高,適應當前環(huán)保要求而獲取電

2、力行業(yè)高度重視和廣泛的應用。在環(huán)保要求嚴格的發(fā)達國家比方德國,日本,美國,加拿大,荷蘭,奧地利,瑞典,丹麥等國SCR脫硝技術已經(jīng)是應用最多、最成熟的技術之一。依照發(fā)達國家的經(jīng)驗,SCR脫硝技術必然會成為我國火力電站燃煤鍋爐主要的脫硝技術并獲取越來越廣泛的應用。圖1為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)典型工藝流程簡圖。三、SCR脫硝系一致般組成圖1為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)典型工藝流程簡圖,SCR系一致般由氨的儲蓄系統(tǒng)、氨與空氣混雜系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反響器系統(tǒng)、省煤器旁路、SCR旁路、檢測控制系統(tǒng)等組成。液氨從液氨槽車由卸料壓縮機送人液氨儲槽,再經(jīng)過蒸發(fā)槽蒸發(fā)為氨氣后經(jīng)過氨緩沖槽和輸送管道進人鍋爐區(qū),經(jīng)過與空氣均勻

3、混雜后由分布導閥進入SCR反響器內(nèi)部反響,SCR反響器設置于空氣預熱器前,氨氣在SCR反響器的上方,經(jīng)過一種特其他噴霧裝置和煙氣均勻分布混雜,混雜后煙氣經(jīng)過反響器內(nèi)催化劑層進行還原反響。SCR系統(tǒng)設計技術參數(shù)主要有反響器入口NOx濃度、反響溫度、反響器內(nèi)空間速度或還原劑的停留時間、NH3/NOx摩爾比、NH3的逃逸量、SCR系統(tǒng)的脫硝效率等。1、氨儲蓄、混雜系統(tǒng)每個SCR反響器的氨儲蓄系統(tǒng)由一個氨儲蓄罐,一個氨氣/空氣混雜器,兩臺用于氨稀釋的空氣壓縮機(一臺備用)和閥門,氨蒸發(fā)器等組成。氨儲蓄罐能夠容納15天使用的無水氨,可充至85%的儲罐體積,裝有液面儀和溫度顯示儀。液氨汽化采用電加熱的方式

4、,同時保證氨氣/空氣混雜器內(nèi)的壓力為350kPa。NH3和煙氣混雜的均勻性和分別性是保持低NH3逃逸水平的要點。為了保證煙氣和氨氣在煙道分別好、混雜均勻,能夠經(jīng)過下面方式保證混雜:在反響器前安裝靜態(tài)混雜器;增加NH3噴入的能量;增加噴點的數(shù)量和地域;改進發(fā)射的分別性和方向;在NH3噴入后的煙道中設置導流板;同時還應依照冷態(tài)流動模型試驗結果和數(shù)學流動模型計算結果對噴氨系統(tǒng)的結構進行優(yōu)化。2、噴氨系統(tǒng)噴氨系統(tǒng)依照鍋爐負荷、反響器入口NOx濃度、反響器出口NOx濃度測量的反響信號,控制氨的噴入量。3、反響器系統(tǒng)SCR反響器采用固定床形式,催化劑為模塊放置。反響器內(nèi)的催化劑層數(shù)取決于所需的催化劑反響表

5、面積。典型的部署方式是部署二至三層催化劑層。在最上一層催化劑層的上面,是一層無催化劑的整流層,其作用是保證煙氣進入催化劑層時分布均勻。平時,在第三層催化劑下面還有一層備用空間,以便在催化劑活性降低時加入第四層催化劑層。在反響器催化劑層間設置吹灰裝置,準時吹灰,吹掃時間30120分鐘,每周12次。如有必要,還應進行反響器內(nèi)部的如期清理。反響器下設有灰斗,與電廠排灰系統(tǒng)相連,準時排灰。4、省煤器和反響器旁路系統(tǒng)在省煤器前和反響器之間設置旁路,稱之為省煤器旁路。當鍋爐負荷降低,煙氣流量減少,進入反響器的煙氣溫度低于要求值時,旁路開通,向反響器導入高溫煙氣,提高反響器內(nèi)的溫度。其他,在反響器入口和出口

6、間裝有一個大的旁路,稱之為反響器旁路。反響器旁路的作用是:鍋爐負荷降低時使用。比方開機和停機時使用,低負荷時使用和季節(jié)性使用。以防范低溫造成催化劑中毒及催化劑污染。所有SCR系統(tǒng)旁路的插板門均要保證零泄露。5、催化劑催化劑是電廠SCR工藝的核心,它約占其投資的l/3。為了使電站安全、經(jīng)濟運行,對SCR工藝使用的催化劑應達到以下要求:低溫度時在較寬溫度范圍擁有較高的活性高選擇性(SO2向SO3變換率和其他方面作用低即副反響少)對二氧化硫(SO2)、鹵族酸(HCl,HF)和堿金屬(Na2O、K2O)和重金屬(如As)擁有化學牢固性戰(zhàn)勝強烈溫度顛簸的牢固性對于煙道壓力損失小壽命長、成本低理想的催化劑

7、應擁有以下優(yōu)點:1.高活性;2.抗中毒能力強;3.好的機械強度和耐磨損性;4.有合適的工作溫度區(qū)間。SCR法催化劑基本看法催化劑種類形狀:最初開發(fā)的催化劑是粒狀的?，F(xiàn)在為了防范催化劑層被粉末擁堵,減少壓力的損失,而采用蜂窩狀或平板狀催化劑。這種催化劑可依照排氣中粉末濃度選定格子的間距。圖2是蜂窩狀催化劑的外觀照片。組成:一般,催化劑是由基材(組成催化劑的骨架)、載體(使活性金屬成分能夠較好的分別合保持的資料)以及活性金屬(起催化作用的成分)組成。但現(xiàn)在使用的蜂窩狀催化劑不是用基材的,它是把載體資料自己作為基材制成蜂窩狀。表1為催化劑的結構及其功能。催化劑性能對催化劑性能影響較大的因素有反響溫度

8、、催化劑量、氨的注入量,如圖3所示。由于在250450(最好是350400),催化劑有最正確活性,平時脫硝反響設定在這個溫度范圍內(nèi)。當反響溫度不在這個溫度范圍內(nèi)時,催化劑的性能將降低,特別是在高溫地域使用時,由于過熱促使催化劑的表面被燒結,使催化劑壽命降低。但是,近來隨著脫硝裝置適用范圍的擴大,同時也要求催化劑的使用溫度范圍擴大,如適用于反響溫度200的垃圾焚化爐(袋濾器出口處設置的脫硝裝置)的低溫催化劑,也許是適用于反響溫度高出550的單循環(huán)氣輪機(在氣輪機出口處設置的脫氮裝置)的高溫脫硝催化劑。催化劑反響溫度的依賴特點是由催化劑的各種活性成分(V2O5、WO3等)的含有濃度以及比率所決定的

9、。經(jīng)過合適地選擇活性金屬的組成,能夠制造合適于各種用途且擁有最正確特點的催化劑。圖4為活性金屬種類和催化劑活性。催化劑量：是依照脫硝裝置的設計能力和操作要求來決定的,增加催化劑量能夠提高脫硝性能。在實質(zhì)中,催化劑的初期充填量是設計要求的最合適和使用時期的損失量之和。一般用SV值SV值=辦理氣體量(m3(Vn)/h)/催化劑量(m3)來表示催化劑的充填量指標。脫硝反響時,排放氣體中的NOx和注入的NH3幾乎是以1:1的物質(zhì)的量之比進行反響,因此在相同的催化劑充填量下,經(jīng)過增加NH3的注入量,也會使NH3的泄露量增加,因此在決定氨濃度和催化劑量時必定考慮對脫硝裝置后部機器的影響。NH3量的注入指標

10、用注入的NH3和辦理氣體中的NOx的物質(zhì)的量(容量)之比(NH3/NOx)表示,一般依照所要求的脫硝裝置性能來設定NH3/NOx。排放氣體中含有的其他成分,如水(H2O)、氧氣(O2)等,對脫硝性能僅有很小的影響,而SOX、NOx、N2則沒有影響。但是,因NH3的注入量是依照NH3和NOx的物質(zhì)的量之比決定的,因此NOx濃度對NH3泄露濃度有影響催化劑性能隨時間的變化在工業(yè)裝置實質(zhì)運行時,隨使用時間的增加,催化劑性能的下降是不能防范的,其性能下降的程度隨工業(yè)裝置運行條件(燃料性質(zhì)、辦理氣體溫度等)而有所不相同。平時是以必然反響條件下的反響速度常數(shù)(它隨著催化劑種類和反響溫度而變化)來議論催化劑

11、。催化劑的性能隨著使用時間的增加而下降,當其性質(zhì)不能夠滿足設計要求時,就需要更換催化劑。催化劑從開始使用到換用時為止的時間被稱為催化劑的壽命。但是催化劑的壽命與機械零件的壽命不相同,催化劑壽命的長短也有很大差異。工業(yè)脫硝中,催化劑壽命隨工業(yè)裝置的種類而有所不相同,一般燃煤鍋爐為56a,燃油鍋爐為78a,燃氣鍋爐為810a。對于燃煤機組,哈鍋介紹脫硝裝置采用蜂窩狀催化劑,原因以下:1)在世界燃煤機組的脫硝裝置上,蜂窩狀催化劑應用最廣泛。2)同漣漪板式、板式催化劑對照,蜂窩狀催化劑擁有以下優(yōu)點,如表2所示。6、SCR測量控制系統(tǒng)反響溫度控制在必然溫度范圍內(nèi),隨反響溫度提高,NOx脫除率急劇增加,脫

12、硝率達到最大值時,溫度連續(xù)高升會使NH3氧化而使脫硝率下降;反響溫度過低,煙氣脫硝反響不充分,易產(chǎn)生NH3的逃逸。因此要對SCR系統(tǒng)入口煙氣溫度進行監(jiān)測并經(jīng)過調(diào)治儉煤器旁路開度控制SCR系統(tǒng)入口煙氣溫度氨量控制在NH3/NOx摩爾比小于1時,隨NH3/NOx摩爾比增加,脫硝效率提高妙顯;NH3投入量高出需要量,NH3會造成二次污染,一般控制NH3/NOx摩爾比在1.0左右。NH3的流量控制閥調(diào)治控制NH3的流量,控制系統(tǒng)依照反響器入口NOx的濃度、煙氣流量、反響器出口所要求NOx的排放濃度和氨的逃逸濃度計算出氨的供給流量。為保證人身和設備安全,發(fā)生以下情況,氨氣閥門自動關閉:低的煙氣流量;高的氨氣/空氣比;催化劑入口煙氣溫度過高;催化劑入口煙氣溫度過低;沒有來自