畢業(yè)設(shè)計--火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析

1、<p><b>　　0前言</b></p><p>　　氮氧化物（NOx）是主要的大氣污染物之一，火電廠排放的NOx中絕大部分是NO，其毒性不大，但是NO在大氣中可以氧化生成NO2，其毒性是NO的4～5倍，當(dāng)含量達(dá)到150×10－6時，對人體器官產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激作用。此外，NOx還導(dǎo)致光化學(xué)煙霧和酸雨的形成。根據(jù)燃煤電站產(chǎn)生的NOX可分為兩類，一是燃料型NOX，它是由于燃料

2、中的有機(jī)氮在燃燒過程中離子析出與含氧物質(zhì)反應(yīng)而形成NOX ，二是熱力型NOX，它是在高溫燃燒時，空氣中的N2和O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成的NOx 。</p><p>　　0.1我國火電廠氮氧化物排放現(xiàn)狀</p><p>　　總體上我國火電廠氮氧化物排放量隨著火電行業(yè)的發(fā)展呈不斷增長的趨勢。2003~2007年五年間，火電廠裝機(jī)容量增長了91.3%，煤耗量增長了65.6%，而2007年我國火電NO

3、x排放量為838.3萬噸，只比2003年的597.3萬噸增加近了40.3％，見圖0-1所示。</p><p>　　圖0-1 NOX的排放量</p><p>　　2007年我國單位發(fā)電量的氮氧化物排放水平為3.1克/千瓦時，同世界主要工業(yè)國家比較，高于美國、日本、英國、德國等發(fā)達(dá)國家1999年的單位發(fā)電量排放水平。據(jù)專家預(yù)測，隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長和城市化進(jìn)程的加快，中國氮氧化物排

4、放量將繼續(xù)增長。2008年全國氮氧化物排放量達(dá)到2000萬噸，成為世界第一氮氧化物排放國。若無控制，氮氧化物排放量在2020年將達(dá)到3000萬噸，給我國大氣環(huán)境帶來巨大的威脅。</p><p>　　0.2我國火電廠氮氧化物控制政策</p><p>　　國外對氮氧化物進(jìn)行嚴(yán)格控制已經(jīng)有近20年的歷史。我國長期以來對火電廠產(chǎn)生的大氣污染物的控制主要集中在煙塵和二氧化硫上，對氮氧化物排放的治理尚

5、處于起步階段，對氮氧化物的總量控制也剛列入工作日程，控制標(biāo)準(zhǔn)如表0-1所示。</p><p>　　表0-1 火電廠燃煤鍋爐NOX最高排放濃度（mg/m3）</p><p>　　國務(wù)院頒發(fā)的《國家環(huán)境保護(hù)“十一五”規(guī)劃》中明確規(guī)定：“繼續(xù)開展氮氧化物控制研究，加快氮氧化物控制技術(shù)開發(fā)與示范，將氮氧化物納入污染源監(jiān)測和統(tǒng)計范圍，為實施總量控制創(chuàng)造條件”。 2003年修訂的《火電廠大氣

6、污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223－2003），則按時段和燃料特性分別規(guī)定了燃煤、燃油鍋爐的氮氧化物排放限值，規(guī)定了火電廠氮氧化物的排放限值，見表1-1所示。</p><p>　　2009年環(huán)保部出臺的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(征求意見稿)》中，將火電廠的脫硝完成時間定在2015年1月1日。其中重點地區(qū)NOx（氮氧化物）排放量達(dá)到200毫克/立方米,非重點地區(qū)則為400毫克/立方米。</p><

7、;p>　　2010年環(huán)保部又頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(二次征求意見稿)》計劃2012年1月1日開始實施。其中從2012年1月1日開始,要求所有新建火電機(jī)組NOx排放量達(dá)到100毫克/立方米。從2014年1月1日開始,要求重點地區(qū)所有火電投運機(jī)組NOx排放量達(dá)到100mg/立方米,而非重點地區(qū)2003年以前投產(chǎn)的機(jī)組達(dá)到200mg/立方米。我國是以煤炭為主要一次能源的國家, 以燃煤電為主的電源結(jié)構(gòu)在未來幾十年內(nèi)不會改變，但煤

8、電的發(fā)展必然會帶來日益嚴(yán)重的排放污染問題。我國氮氧化物的排放中有70％來自煤炭的直接燃燒，電力行業(yè)又是我國的燃煤大戶，因此火力發(fā)電廠是NOX排放的主要來源之一。目前，國內(nèi)火電廠的NOX排放占整個污染的80％。氮氧化物成為繼二氧化硫之后燃煤發(fā)電污染物治理的重點。據(jù)測算，我國2000年氮氧化物的排放量為1500萬噸，如果不加以控制，預(yù)計到2010年氮氧化物的排放量將達(dá)到1765萬噸，到2020年氮氧化物的排放量將達(dá)到2639萬噸。然而，我國

9、環(huán)境的氮氧化物環(huán)境容量只有1800萬噸。</p><p>　　1 NOX的控制技術(shù)</p><p>　　燃煤產(chǎn)生的分為燃料型NOX和熱力型NOX兩種。燃料型NOX的產(chǎn)生是由于燃料中的有機(jī)氮在燃燒過程中離子析出與含氧物質(zhì)反應(yīng)而形成NOX，與燃料中氮元素的含量有關(guān)系；熱力型NOX的產(chǎn)生是在高溫燃燒時，空氣中的N2和O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成的NOx，與爐膛燃燒的狀況有關(guān)。</p>&

10、lt;p>　　根據(jù)的NOX的形成特點，把NOX的控制措施分成燃燒前處理、燃燒中處理和燃燒后處理三類。燃燒前脫氮主要將燃料轉(zhuǎn)化為低氮燃料，成本太貴，工程應(yīng)用較少。燃燒中脫氮主要指各種降低NOX燃燒技術(shù)，費用較低，脫硝率不高，近期尚能滿足當(dāng)前及今后短期的環(huán)保要求。燃燒后脫氮主要指煙氣脫硝技術(shù)，脫除效率高，隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，高效率的煙氣脫硝技術(shù)將是主要的發(fā)展方向。</p><p>　　因此，NOX的控制途徑

11、最常用的有兩種：一種是采用低NOX燃燒技術(shù)，減少鍋爐爐膛內(nèi)煤燃燒生成的NOX量；另一種是從煙氣中脫除NOX，以減少向環(huán)境的排放量。</p><p>　　1.1 低NOX燃燒技術(shù)</p><p>　　最常用的低NOX燃燒技術(shù)是分級燃燒技術(shù)，它包含了低過量空氣燃燒、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒和煙氣再循環(huán)等技術(shù)。分級燃燒就是把燃燒分階段完成，通過調(diào)整燃燒工礦來達(dá)到低NOX生成量的一種爐內(nèi)控制技

12、術(shù)。該技術(shù)的基本思路是：形成缺氧富燃區(qū)并設(shè)法降低局部高溫區(qū)的燃燒溫度以抑制NOX的生成，并使溫度和氧濃度的高點值不同時存在；減少燃料周圍的氧濃度，形成還原性氣氛并加入還原劑，使以生成的NOX被還原。</p><p>　　1.1.1 空氣分級燃燒</p><p>　　根據(jù)NOX的生成機(jī)理，燃燒區(qū)的氧濃度對各種類型的NOX的生成濃度均影響很大。當(dāng)過量空氣系數(shù)a＜1，燃燒區(qū)處于“貧氧燃燒” 狀

13、態(tài)時，對于抑制在該區(qū)NOX的生成量有明顯的效果。根據(jù)這一原理，把供給燃燒區(qū)空氣量的減少到全部燃燒所需用空氣量的70％左右，使燃燒在“貧氧燃燒”條件下進(jìn)行，從而既降低了燃燒區(qū)的氧濃度也降低了燃燒區(qū)的溫度水平。因此，第一級燃燒區(qū)的主要作用就是抑制NOX的生成并將燃燒過程推遲。燃燒所需的其余空氣則通過燃燒器上面的燃盡風(fēng)專門噴口送入爐膛與第一級“貧氧燃燒”所產(chǎn)生的煙氣混和，完成整個燃燒過程，此時第二級的燃盡過程是在α＞1的條件下進(jìn)行的，故分級燃

14、燒法。</p><p>　　1.1.2 燃料分級燃燒</p><p>　　該技術(shù)的目的是將主燃燒器供入的一次燃料在一級燃燒區(qū)形成的NOX在二次燃料的再燃區(qū)重新還原為氮氣。以此其技術(shù)關(guān)鍵是在主燃燒器形成的初始燃燒區(qū)的上方噴入二次燃料，形成富燃料燃燒的再燃區(qū)，NOX進(jìn)入本區(qū)便被還原脫氧生成氮氣。為了保證在再燃區(qū)的不完全燃燒產(chǎn)物的燃盡，在再燃區(qū)的上面還需布置燃盡風(fēng)專門噴入，以保證二次燃料的完全

15、燃燒。試驗證實，改變再燃區(qū)的燃料與空氣之比是控制NOX排放量的關(guān)鍵因素。</p><p>　　1.1.3 煙氣再循環(huán)</p><p>　　該技術(shù)是在鍋爐空氣預(yù)熱器前抽取一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t膛或與一、二次風(fēng)混合后送入爐膛，既降低了燃燒區(qū)域的溫度，又降低了燃燒區(qū)域的氧濃度，可抑制NOX的生成。該技術(shù)的NOX降低率隨煙氣再循環(huán)率的增加而增加，爐內(nèi)燃燒溫度越高，煙氣再循環(huán)率越高，對NOX降低

16、率的影響越大。但是，隨著再循環(huán)煙氣量的增加，燃燒會趨于不穩(wěn)定，不完全燃燒損失也會增加。因此，電站鍋爐的煙氣再循環(huán)率一般控制在10％～20％。</p><p>　　1.1.4 濃淡偏差燃燒技術(shù)</p><p>　　濃淡偏差燃燒技術(shù)的原理是依據(jù)NOX對過量空氣系數(shù)a的依賴關(guān)系，使部分燃料在空氣不足條件下燃燒，即燃料過濃燃燒；另一部分燃料在空氣過剩下燃燒，即燃料過淡燃燒。無論是過濃燃燒還是過淡

17、燃燒，燃燒時過量空氣系數(shù)a都不等于1，前者a＜1，后者a＞1，因此該方法又稱為化學(xué)計量數(shù)配比燃燒或者偏差燃燒。燃料過濃部分因氧氣不足，燃燒溫度不高，所以燃料型NOX和熱力型NOX都很低。燃料過淡部分，因空氣量很大，燃燒溫度降低，使熱力型NOX降低。這一方法可以用于燃燒器多層布置的電站鍋爐，在保持總空氣量不變的條件下，調(diào)整各層燃燒器噴口的燃料與空氣的比例，然后保證濃淡兩部分燃?xì)獬浞只旌虾貌⑷急M。該方法比較簡單，NOX排放能明顯降低。<

18、;/p><p>　　1.1.5 煙氣循環(huán)流化床脫硫脫硝技術(shù)</p><p>　　Lurgi GmbH首先研究了煙氣循環(huán)流化床（CFB）聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)，該方法用消石灰作為脫硫的吸收劑，氨作為脫硝的還原劑，F(xiàn)eSO4·7H2O作為脫硝的催化劑。利用流化床內(nèi)強(qiáng)烈的湍流效應(yīng)和較高的循環(huán)倍率加強(qiáng)固體顆粒間的碰撞以及固體顆粒與煙氣的接觸，靠摩擦不斷地從吸附劑表面去除反應(yīng)產(chǎn)物，以暴露出新鮮的反

19、應(yīng)表面積，從而提高吸附劑的利用率。該系統(tǒng)已在德國投入運行，結(jié)果表明在Ca∕S比為1.2～1.5、NH3∕NOX比為0.7～1.03時，脫硫率為97％，脫硝率為88％。</p><p>　　1.2 煙氣脫硝技術(shù)</p><p>　　煙氣脫硝工藝可以分為兩大類：濕法和干法。</p><p>　　（1）濕法（Wet process）,是指反應(yīng)劑為液態(tài)的工藝技術(shù)。<

20、/p><p>　?。?）干法（Dry process）,是指反應(yīng)劑為氣態(tài)的工藝技術(shù)。</p><p>　　目前，世界上較多使用的濕法有氣相氧化液相吸收法和液相氧化吸收法，較多使用的干法有選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）等。</p><p>　　1.2.1 非催化法脫硝技術(shù)</p><p>　　非催化法脫硝技術(shù)包括以下幾

21、種：</p><p><b>　　(1)吸附法</b></p><p>　　吸附法是利用吸附劑（分子篩、活性炭、硅膠和泥煤等）比表面積大的特點，對NOX進(jìn)行選擇性吸附，在吸附劑上添加催化劑對NOX進(jìn)行表面催化還原，進(jìn)一步處理吸附的NOX</p><p><b>　　(2)吸收法</b></p><p&g

22、t;　　吸收法是利用水、堿性溶液、碳酸鹽、硫酸、有機(jī)溶液等能夠吸收NOX的特點，將NOX從煙氣中脫除。按吸收劑的種類可分為氧化吸收法、還原吸收法、絡(luò)合吸收法等。</p><p><b>　　(3)等離子體法</b></p><p>　　等離子體法是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種干法脫硫脫硝技術(shù)，其特點是利用高能電子和高能電子此生的活性基團(tuán)，將NO氧化為NO2，然后與N

23、H3反應(yīng)生成硝酸銨而得以脫除。根據(jù)高能電子的來源，該法可分為兩大類：電子束法（EBDC）和脈沖電暈法（PPCP）。</p><p>　　(4)選擇性非催化還原法（SNCR）</p><p>　　選擇性非催化還原過程中，尿素和氨類化合物作為還原劑將NOX轉(zhuǎn)化為N2反應(yīng)通常發(fā)生在較高的溫度（930～1090℃）下，通過高溫達(dá)到反應(yīng)所需的活化能，從而避免使用催化劑，也成為Thermal DeNO

24、</p><p>　　1.2.2 催化法脫硝技術(shù)</p><p>　　為解決直接分解法催化劑表面吸附氧對催化劑活性抑制的問題，誕生了催化還原法（SCR），它是較易實現(xiàn)工業(yè)化的脫除NOX的方法。根據(jù)NOX還原作用與還原劑的關(guān)系可以分為非選擇性催化還原（Non-Selective Catalytic Reduction）和選擇性催化還原（Selective Catalytic Reducti

25、on）兩種。非選擇性催化還原（SNCR）是一種不用催化劑，在850～1100℃范圍內(nèi)還原NOX的方法。還原劑常用氨或尿素，還原劑迅速熱分解，和煙氣中的NOX反應(yīng)，迅速生成N2和H2O。選擇性催化還原(SCR)的原理是通過還原劑（例如NH3）在適當(dāng)?shù)臏囟炔⒂写呋瘎┑臈l件下，把NOX轉(zhuǎn)化為空氣中天然含有的氮氣（N2）和水（H2O）。綜合比較，SCR法由于還原反應(yīng)溫度要求低，可安裝在鍋爐尾部，具有對爐膛影響小，脫硝效率高（用于電站鍋爐是脫硝效

26、率可達(dá)85％以上），氨逃逸率低等優(yōu)點。SCR技術(shù)也是目前唯一能在氧化氣氛下脫除NOX的實用方法。隨著運行經(jīng)驗的增加、操作條件的優(yōu)化、催化劑及其載體的改進(jìn)，SCR技術(shù)日趨成熟并開始受到普遍的歡迎。</p><p>　　2 SCR方法概述</p><p>　　2.1 SCR反應(yīng)的基本化學(xué)原理</p><p>　　氮的氧化物（NOX）選擇還原反應(yīng)過程是在催化劑的作用下

27、，通過加氨（NH3）可以把NOX 轉(zhuǎn)化為空氣中天然含有的氮氣（N2）和水（H2O）。主要的化學(xué)方程式是</p><p>　　4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O （2-1） </p><p>　　6NO+4NH3→5N2+6H2O （2-2）</p><p>　　6NO2+8NH3→7N2+12H2O （2-3）&l

28、t;/p><p>　　2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O （2-4） </p><p>　　圖2－1 SCR反應(yīng)機(jī)理</p><p>　　目前工程中常用的SCR催化劑主要成分是V2O5-WO3/TiO2系列，可能的反應(yīng)過程是：</p><p>　　NH3吸附到催化劑表面；</p><p>　　NO吸附

29、到催化劑表面；</p><p>　　NO上氧原子與NH3反應(yīng)；</p><p>　　N原子和N原子形成N2分子；</p><p><b>　　N2分子的脫去。</b></p><p>　　圖2－2 SCR表面反應(yīng)機(jī)理</p><p>　　由于煙氣中氮的氧化物主要是NO，反應(yīng)式（2-1）無疑是發(fā)生

30、的主要化學(xué)反應(yīng)，所需的NH3/ NOX比接近化學(xué)計量關(guān)系。在不添加催化劑的條件下，較理想的上述NOX還原反應(yīng)溫度為850～1000℃，但是，這一溫度范圍“很狹窄”。當(dāng)溫度為1000～1200℃時，NH3會氧化成NO，而且，NOX還原速度會很快降下來；當(dāng)溫度低于850℃時，反應(yīng)速度很慢，此時需要添加催化劑，因此，從技術(shù)上就分為SCR工藝和SNCR工藝。</p><p>　　在SCR工藝中，催化劑安放在一個像固體反應(yīng)

31、器的箱體內(nèi)，煙氣穿過反應(yīng)器流過催化劑表面。催化劑單元通常垂直布置，煙氣由上向下流動。有時也采用水平布置。</p><p>　　2.2影響SCR過程的主要反應(yīng)條件</p><p><b>　　2.2.1催化劑</b></p><p>　　催化劑是SCR系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，它的類型、結(jié)構(gòu)和表面積都對脫除NOX效果有很大影響。對于具體應(yīng)用，催化劑的特

32、性包括反應(yīng)溫度范圍、煙氣流速、煙氣特性、催化活性和選擇性以及催化劑的運行壽命，另外，設(shè)計還有考慮催化劑的成本，包括處置成本。</p><p>　　2.2.2 SCR反應(yīng)參數(shù)及條件</p><p>　　還原反應(yīng)速率決定了煙氣中NOX的脫除量，影響SCR系統(tǒng)NOX脫除性能的主要設(shè)計和運行因素包括：①反應(yīng)溫度范圍；②在適宜溫度區(qū)間的有效停留時間；③注入的反應(yīng)物與燃燒煙氣中NOX的混合程度；④注

33、入的反應(yīng)物與未受控制的NOX的摩爾比；⑤氨逃逸。</p><p><b>　　反應(yīng)溫度</b></p><p>　　在SCR系統(tǒng)中，最適宜的溫度取決于過程中使用的催化劑類型和煙氣成分。對于絕大多數(shù)商業(yè)催化劑（金屬氧化物），SCR過程最適宜的溫度范圍是250～420℃（480～800℉）。當(dāng)煙氣溫度接近最佳值時，反應(yīng)速率上升，更少的催化劑量就能實現(xiàn)相同NOX的脫除率，催

34、化劑量的減少導(dǎo)致了SCR系統(tǒng)資本成本的大幅降低。</p><p>　　煙氣溫度、催化劑量和NOX脫除率之間的關(guān)系是催化劑配方和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜函數(shù)，每一種催化劑的物理和化學(xué)特性要對于不同的運行條件而實現(xiàn)最優(yōu)化。對于給定的催化劑配方，甚至不同的催化劑廠家所需的催化劑量和溫度區(qū)間都有可能有所不同，因此，催化劑的選擇對于SCR系統(tǒng)的運行和性能都是至關(guān)重要的。</p><p><b>　　停留

35、時間和空間速度</b></p><p>　　停留時間是反應(yīng)物在反應(yīng)器中與NOX進(jìn)行反應(yīng)的時間。停留時間長，通常NOX脫除率高。溫度也影響所需的停留時間，當(dāng)溫度接近還原反應(yīng)的最佳溫度，所需的停留時間減少。停留時間通常與空間速度相關(guān)，空間速度是SCR的一個關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)，它是煙氣（標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的濕煙氣）在催化劑容積內(nèi)的停留時間尺度，即停留時間的倒數(shù)。它在某種程度上決定反應(yīng)物是否完全反應(yīng)，同時也決定著反應(yīng)

36、器催化劑骨架的沖刷和煙氣的沿程阻力。</p><p>　　空間速度大，煙氣在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間短，則反應(yīng)有可能不完全，這樣氨的逃逸量就大，同時煙氣對催化劑骨架的沖刷也大。對于固態(tài)排渣爐高灰段布置的SCR反應(yīng)器，空間速度選擇一般是2500～3500h-1。</p><p><b>　?。?）混合程度</b></p><p>　　SCR工程設(shè)計的關(guān)

37、鍵是達(dá)到還原劑與NOX的最佳的湍流混合。因此，脫硝反應(yīng)物必須被霧化并與煙氣盡量混合，以確保與被脫除反應(yīng)物有足夠的接觸。煙氣和氨在進(jìn)入SCR反應(yīng)器之前進(jìn)行混合，如果混合不充分，還原NOX效率降低。SCR設(shè)計必須在氨噴入點和反應(yīng)器入口有足夠的管道長度來實現(xiàn)混合，混合時還可通過下面幾點進(jìn)行改善：①在反應(yīng)器上游安裝靜態(tài)混合器；②提高給予噴射流體的能量；③提高噴射器的數(shù)量和/或噴射區(qū)域；④修改噴嘴設(shè)計來改善反應(yīng)物的分配、噴射角和方向。</p

38、><p><b>　　實際的化學(xué)計量比</b></p><p>　　根據(jù)SCR反應(yīng)化學(xué)方程式，對于氨參加的還原反應(yīng)，理論上化學(xué)當(dāng)量比為1。反應(yīng)物和脫除的NOX量之間有1︰1線性關(guān)系的假設(shè)，也許在85％NOX脫除率時都是好的，大于85％以后，脫除率開始穩(wěn)定，要得到更多的NOX脫除量，需要比理論值更多的氨量，這歸因于NOX中以NO2形式存在的部分以及反應(yīng)率的限度。典型的SCR

39、系統(tǒng)采用每摩爾NOX1.05摩爾氨的化學(xué)當(dāng)量比，因為投資成本和運行成本取決于消耗的反應(yīng)物的量，實際的化學(xué)當(dāng)量比是由SCR設(shè)計者決定的一個很重要的設(shè)計參數(shù)。</p><p><b>　　氨逃逸</b></p><p>　　氨逃逸是指過量的反應(yīng)物通過反應(yīng)器排放到煙氣中。這樣一來，煙氣中的氨會引起很多問題，包括健康影響、煙囪排煙的可見度、飛灰的出售問題和硫酸銨的生成等，因此

40、，工程公司在進(jìn)行SCR設(shè)計時都會進(jìn)行嚴(yán)格限制，一般要求在5ppm以下。</p><p>　　當(dāng)SCR系統(tǒng)運行的時候，氨逃逸不會持續(xù)不變，當(dāng)催化劑活性降低時逃逸量就會增加。設(shè)計合理的SCR系統(tǒng)要求運行在接近理論化學(xué)當(dāng)量比時，提供足夠的催化劑量，以便維持較低的氨逃逸水平，大約2～5ppm。目前已經(jīng)有可靠的氨逃逸監(jiān)測儀器，但是還達(dá)不到商業(yè)運用水平。一種量化氨逃逸的方法是測定收集飛灰中的氨濃度，是一種實際可行的方法。&l

41、t;/p><p>　　3 SCR工藝流程及主要設(shè)備</p><p>　　3.1 SCR工藝流程</p><p>　　3.1.1 SCR裝置在電站的總體布置</p><p>　　SCR反應(yīng)器可以安裝在鍋爐的不同位置，一般有3種情況：熱段/高灰段布置、熱段/低灰段布置和尾部煙氣段布置。</p><p>　?。?）高灰段布

42、置 反應(yīng)器布置在省煤器與空氣預(yù)熱器之間，這里的溫度一般在300～400℃范圍，正好適合目前商業(yè)催化劑的運行溫度，但此時煙氣中所含有的全部飛灰和SO2均通過催化劑反應(yīng)器，反應(yīng)器的工作條件是在“不干凈”的高塵煙氣中。如圖3-1所示，</p><p>　　圖3-1 熱段/高灰布置</p><p>　　此種布置催化劑的壽命會受下列因素的影響：</p><p>　?、贌煔馑?/p>

43、攜帶的飛灰中含有Na、Ca、Si、As等成分時，會使催化劑“中毒”或受污染，從而降低催化劑的效能；</p><p>　?、陲w灰對催化劑反應(yīng)器的磨損；</p><p>　?、埏w灰將催化劑反應(yīng)器蜂窩狀通道堵塞；</p><p>　?、苋鐭煔鉁囟壬?，會將催化劑燒結(jié)或使之再結(jié)品而失效，如煙氣溫度將低，NH3會和SO3反應(yīng)生成酸性硫酸銨，從而會堵塞催化劑反應(yīng)器通道和污染空氣

44、預(yù)熱器；</p><p>　?、莞呋钚缘拇呋瘎偈篃煔庵械腟O2氧化成SO3。</p><p>　?。?）低灰段布置 反應(yīng)器布置在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，這時，溫度為300～400℃的煙氣先經(jīng)過電除塵器以后再進(jìn)入催化劑反應(yīng)器，這樣可以防止煙氣中的飛灰對催化劑的污染和將反應(yīng)器磨損或阻塞，但煙氣中的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)生阻塞的可能性仍然存在，采用

45、這一方案的最大問題是，靜電除塵器要在300～400℃下正常運行，因此很少采用。如圖3-2所示，</p><p>　　圖3-2 熱段/低灰布置</p><p>　?。?）尾部煙氣段布置 反應(yīng)器布置在煙氣脫硫裝置之后，這樣催化將完成工作在無塵、無SO2的“干凈”煙氣中，由于不存在飛灰對反應(yīng)器的阻塞及腐蝕問題，也不存在催化劑的污染和中毒問題，因此可以采用高活性的催化劑，減少了反應(yīng)器的體積并使

46、反應(yīng)器布置緊湊。當(dāng)催化劑在“干凈”煙氣中工作時，其工作壽命可達(dá)高灰段催化劑使用壽命的兩倍。這一布置方式的主要問題是，當(dāng)將反應(yīng)器布置在濕式FGD脫硫裝置后，其排煙溫度僅為50～60℃，因此，為使煙氣在進(jìn)入催化劑反應(yīng)器之前達(dá)到所需要的反應(yīng)溫度，需要在煙道內(nèi)加裝燃油或燃燒天然氣的燃燒器，或蒸汽加熱的換熱器以加熱煙氣，從而增加了能源消耗和運行費用。如圖3-3所示，</p><p>　　圖3-3 尾部煙氣段布置</

47、p><p>　　在工藝上，還存在著另外一種SCR布置方式，即空氣預(yù)熱器SCR法目前還在試驗階段。該法是把催化劑直接涂覆在空氣預(yù)熱器葉片上的表面，當(dāng)煙氣通過空氣預(yù)熱器時，NOX得到將解。但由于過高的煙氣流速導(dǎo)致了嚴(yán)重的沖刷腐蝕，在空氣預(yù)熱器內(nèi)過短的反應(yīng)停留時間也限制了該項技術(shù)的應(yīng)用。</p><p>　　對于一般燃油或燃煤鍋爐，其SCR反應(yīng)器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間，因為此區(qū)間的煙

48、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(dāng)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)，SCR系統(tǒng)商業(yè)運行業(yè)績的脫硝效率為80％～90％，因此，下面將重點對高灰段布置介紹燃煤電站技術(shù)及工程應(yīng)用。</p><p>　　3.1.2 SCR裝置的系統(tǒng)組成</p><p>　　圖3－4 SCR煙氣脫硝系統(tǒng)圖</p><p>　　上

49、圖3-4為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)簡圖。SCR系統(tǒng)一般由氨的儲存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、聲煤器旁路、SCR旁路、檢測控制系統(tǒng)等組成。</p><p>　?。?）液氨存儲與供應(yīng)系統(tǒng)</p><p>　?、僖喊贝鎯εc供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲槽、液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽及氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。</p><p>　　②利用液氨卸料壓縮機(jī)經(jīng)

50、液氨由槽車輸入液氨儲槽內(nèi)，儲槽輸出的液氨在液氨蒸發(fā)槽內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，經(jīng)氨氣緩沖槽送到脫硝系統(tǒng)。</p><p>　?、垡喊毕到y(tǒng)緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋槽內(nèi)，經(jīng)水的吸收排入廢水池，再經(jīng)由廢水泵送到中和裝置，達(dá)標(biāo)排放。</p><p>　?、芤喊贝鎯凸?yīng)系統(tǒng)控制可設(shè)在機(jī)組的DCS上，就地同時安裝MCC手動。</p><p>　?。?）氨/空氣噴入系統(tǒng) </p

51、><p>　　氨和空氣在混合器和管路內(nèi)充分混合，再將此混合物導(dǎo)入氨氣分配總管內(nèi)。氨/空氣噴入系統(tǒng)含供應(yīng)箱、噴霧管格子和噴嘴等，每一供應(yīng)箱安裝一個節(jié)流閥及節(jié)流孔板，可使氨/空氣混合物在噴霧管格子到達(dá)均勻分布。氨/空氣混合物配合NOX濃度分布靠平霧化噴嘴來調(diào)節(jié)。今年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，新型的噴射裝置也得到了使用。</p><p>　?。?）SCR控制系統(tǒng)</p><p>　

52、　控制原理利用固定的NH3/NO摩爾比來提供所需的氨氣流量，進(jìn)口NOX濃度和煙氣流量的乘積產(chǎn)生NOX流量信號，此信號乘以NH3/NO摩爾比就是基本氨氣流量信號。摩爾比通過現(xiàn)場測試，并記錄在氨氣流量控制系統(tǒng)的程序上。SCR控制系統(tǒng)根據(jù)計算出的氨氣流信號去定位氨氣流控制閥，實現(xiàn)對脫硝的自動控制。通過在不同負(fù)荷下對氨氣流的調(diào)整，找到最佳的噴氨量。另外，根據(jù)脫硝后的煙氣中NOX含量對氨氣流量進(jìn)行修正。</p><p>　

53、　脫硝裝置后的煙道中設(shè)有測量逃逸的計量計，當(dāng)逃逸氨大于保護(hù)值時或氨氣因為某些連鎖失效造成噴霧動作跳閘，屆時氨氣流控制閥關(guān)閉。</p><p>　　每臺機(jī)組的脫硝反應(yīng)系統(tǒng)的控制可以在本機(jī)組的DCS系統(tǒng)上實現(xiàn)。</p><p>　　（4）吹灰和灰輸送系統(tǒng)</p><p>　　為了防止由飛灰引起催化劑的堵塞，必須除去煙氣中硬而直徑較大的飛灰顆粒，在省煤器之后設(shè)有灰斗，當(dāng)鍋

54、爐低負(fù)荷運行或檢修吹灰時收集煙道中的飛灰，始終保持煙道中的清潔狀態(tài)。</p><p>　　在每層催化劑之前設(shè)置吹灰器，可隨時將沉積于催化劑入口處的飛灰吹除，防止堵塞催化劑通道。在每個SCR裝置之后的出口煙道上設(shè)有灰斗，由于煙氣經(jīng)過SCR裝置時流速降低，煙氣中的飛灰會在SCR裝置內(nèi)和SCR裝置出口處沉積下來，部分自然落入灰斗中。根據(jù)SCR裝置的情況，設(shè)置的吹灰裝置及時進(jìn)行吹掃，吹掃的積灰落入灰斗中。</p&g

55、t;<p><b>　　（5）旁路系統(tǒng)</b></p><p>　　在煙氣脫硝系統(tǒng)中，根據(jù)不同需要，可以設(shè)置SCR反應(yīng)器旁路系統(tǒng)和省煤器旁路系統(tǒng)。</p><p>　　① SCR反應(yīng)器旁路系統(tǒng)</p><p>　　SCR反應(yīng)器旁路系統(tǒng)設(shè)置的目的有三個：一是為了機(jī)組在冷啟動時不使催化劑受到損害；二是為了機(jī)組在長期不脫硝時節(jié)約引風(fēng)機(jī)的

56、電耗；三是在鍋爐低負(fù)荷低煙氣溫度的時候?qū)⒋呋瘎└綦x出來，以防止硫酸銨在空氣預(yù)熱器上的沉積。</p><p><b>　　② 省煤器旁路系統(tǒng)</b></p><p>　　省煤器旁路系統(tǒng)設(shè)置的目的是為了機(jī)組在低負(fù)荷時保證SCR入口煙氣溫度，原因是溫度過低時，未反應(yīng)的微量氮氣可能和煙氣中的SO3反應(yīng)生成硫酸銨，硫酸銨會在空氣預(yù)熱器冷端凝結(jié)，造成空氣預(yù)熱器的堵塞。因此，如果鍋

57、爐在低負(fù)荷時運行溫度也高于SCR入口溫度的最低值，就沒有必要設(shè)置省煤器旁路系統(tǒng)；在極端惡劣的情況下，脫硝系統(tǒng)可以停止噴氨，就不會產(chǎn)生硫酸銨，從而也避免了空氣預(yù)熱器的堵塞。</p><p>　?。?）SCR反應(yīng)系統(tǒng)</p><p>　?、贌煔饴肪€ SCR反應(yīng)器位于鍋爐省煤器出口煙氣管線的下游，氨氣均勻混合后通過均流混合裝置進(jìn)入反應(yīng)器入口。煙氣經(jīng)過脫硝過程后經(jīng)空氣預(yù)熱氣熱回收后進(jìn)入靜電除塵器

58、。</p><p>　?、赟CR反應(yīng)器 反應(yīng)一般采用固定床平行通道形式，反應(yīng)器為鋼結(jié)構(gòu)型。催化劑底部安裝氣密裝置，防止未處理過的煙氣泄漏。</p><p>　?、跾CR催化劑 目前商業(yè)的SCR催化劑一般為V2O5-WO3/TiO2型，其特點是高活性、壽命長、壓力降小、剛性、易處理。電廠SCR裝置催化劑一般由三層或兩層組成。</p><p>　　3.1.3 工藝流

59、程</p><p>　　典型的SCR工藝流程如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 典型的SCR系統(tǒng)工藝流程</p><p>　　自氨制備區(qū)來的氨氣與稀釋風(fēng)機(jī)來的空氣在氨/空氣混合器內(nèi)充分混合。稀釋風(fēng)機(jī)流量一般按100％負(fù)荷氨量對空氣的混合比為5％設(shè)計。氨的注入量控制由SCR進(jìn)出口NOX、O2監(jiān)視分析儀測量值、稀釋風(fēng)機(jī)流量、煙氣流量來控制、煙氣溫度流量。&

60、lt;/p><p>　　混合氣體進(jìn)入SCR反應(yīng)器，SCR反應(yīng)器操作溫度可在300～400℃，SCR反應(yīng)器安裝在省煤器與空氣預(yù)熱器之間。溫度測量點位于SCR反應(yīng)器進(jìn)口，當(dāng)煙氣溫度在300～400℃范圍以外時，溫度信號將自動關(guān)閉氨進(jìn)入氨/空氣混合器的快速切斷閥。</p><p>　　氨與NOX在反應(yīng)器內(nèi)，在催化劑的作用下反應(yīng)生成N2和H2O。N2和H2O隨煙氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器。在SCR進(jìn)口設(shè)置NOX

61、、O2、溫度監(jiān)視分析儀，在SCR出口設(shè)置NOX、O2、NH3監(jiān)視分析儀。NH3監(jiān)視分析儀監(jiān)視NH3的逃逸濃度小于規(guī)定值，超過則報警并自動調(diào)節(jié)NH3注入量。</p><p>　　在氨氣進(jìn)裝置分管閥后設(shè)有氨氣預(yù)留閥及接口，在停工檢修時用于吹掃管內(nèi)氨氣。</p><p>　　SCR內(nèi)設(shè)置蒸汽吹灰器或聲波吹灰器，吹掃介質(zhì)一般為蒸汽，根據(jù)SCR壓差決定吹掃。</p><p>

62、　　在氨存儲和制備區(qū)，液氨通過卸料軟管由槽車內(nèi)進(jìn)入液氨儲罐。液氨儲罐液位到達(dá)高位時自動報警并與進(jìn)料閥及壓縮電動機(jī)連鎖，切斷進(jìn)料閥及停止壓縮機(jī)運用。儲罐內(nèi)的液氨通過出料管至汽化器，蒸氣加熱后汽化位氨氣。氨蒸氣被送往SCR反應(yīng)器處以供使用。</p><p>　　3.2 SCR裝置的主要設(shè)備</p><p>　　3.2.1 SCR反應(yīng)器</p><p>　?。?）SC

63、R反應(yīng)器本體</p><p>　　SCR反應(yīng)器總體結(jié)構(gòu)呈Ⅱ字型，主要由進(jìn)口煙道、催化劑煙道（反應(yīng)器）兩大部分組成，同時設(shè)有注氨裝置（AIG）、吹灰器、煙氣/氨氣混合柵，導(dǎo)流柵等輔助設(shè)施。</p><p>　　催化反應(yīng)器是完成脫硝化學(xué)反應(yīng)的容器，與尾部煙道相連，內(nèi)裝催化劑。催化劑反應(yīng)器有高灰段、低灰段和尾部煙氣段三種布置方式。通常，燃煤鍋爐煙氣脫硝的SCR反應(yīng)器在很高的位置上垂直放置（燒天然

64、氣或燃油鍋爐的SCR反應(yīng)器可以水平放置），煙氣先向上流動與氨混合，然后經(jīng)過水平煙道再折轉(zhuǎn)向下經(jīng)過脫硝反應(yīng)器。由于催化反應(yīng)器需要占用很大的空間，因此，對于加裝煙氣脫硝系統(tǒng)的改造工程來說，場地問題往往成為設(shè)計工作中遇到的第一個難題。</p><p>　　反應(yīng)器的本體是實現(xiàn)煙氣中氮氧化物降解的場所。SCR反應(yīng)器體積的大小是根據(jù)煤質(zhì)、煙氣條件、煙氣粉塵量、燃燒介質(zhì)元素成分、煙氣流量、NOX進(jìn)口濃度、脫硝效率、SOX濃度、

65、反應(yīng)器壓降、使用壽命等因素決定的。</p><p>　　SCR反應(yīng)器外壁一側(cè)在催化劑層處開有檢修門，用于將催化劑模塊裝入催化劑層。每個催化劑層都設(shè)有人孔，在機(jī)組停運時可通過人孔進(jìn)入其內(nèi)檢查催化劑模塊。</p><p>　　煙氣與注入的氨氣接觸后，首先經(jīng)過混合柵，提高煙氣與氨氣的混合程度?；旌蠔乓话銥槌示W(wǎng)狀布置的金屬構(gòu)件。經(jīng)過混合柵后，煙氣與氨氣經(jīng)過折角導(dǎo)流柵，流向發(fā)生變化。在最后進(jìn)入催化反

66、應(yīng)層之前，煙氣與氨氣流過小尺寸的正方形整流柵，混合均勻性再度提高，并保證在催化劑層的水平斷面上均勻分配。催化劑箱由底部的支承鋼梁組成?；旌蠔拧?dǎo)流柵、整流柵的最佳幾何尺寸、安裝形式及設(shè)置的必要性，可通過流體模擬試驗方法確定。</p><p>　　吹灰器裝在每個催化劑層的上方，采用過熱蒸汽吹掉催化劑上的積灰。反應(yīng)器橫截面和催化劑的層間距，應(yīng)能保證吹灰器的安裝和正常運行需要。</p><p>

67、　　SCR反應(yīng)器的下游設(shè)有一組取樣管，取樣管深入煙道的斷面上，由多根取樣管組成，用于測量截面上NOX（及NH3、SOX等）的濃度。</p><p>　　反應(yīng)器殼體通常采用標(biāo)準(zhǔn)的板箱式結(jié)構(gòu)，輔以各種加強(qiáng)筋和支撐構(gòu)件來滿足防震、承載催化劑、密封、承受負(fù)載和抵抗應(yīng)力的要求，并且實現(xiàn)與外界的隔熱。反應(yīng)器還設(shè)有門孔、觀察口、單軌吊梁等裝置，用于催化劑的安裝、運行觀察和維護(hù)保養(yǎng)。板箱式反應(yīng)器由鋼結(jié)構(gòu)支撐。</p>

68、<p><b>　?。?）吹灰器</b></p><p>　　因燃煤機(jī)組的煙氣中飛灰含量較高，通常在SCR反應(yīng)器中安裝吹灰器，以除去覆蓋在催化劑活性表面及堵塞氣流通道的顆粒物，從而使反應(yīng)器的壓降保持在較低的水平。吹灰器還能夠保持空氣預(yù)熱器通道暢通，從而降低系統(tǒng)的壓降。</p><p>　　吹灰器通常為可伸縮的耙形結(jié)構(gòu)，采用蒸汽或空氣進(jìn)行吹掃。一般每層催化

69、劑的上面都設(shè)置吹灰器，各層吹灰器的吹掃時間錯開，即每次只吹掃一層催化劑或單層中的部分催化劑。以300MW機(jī)組為例，每臺吹灰器的吹掃區(qū)域為2540mm×8890mm，吹掃深度約2m，吹灰氣源壓力為1.5MPa，溫度為350℃左右。</p><p>　　吹灰器的運行始于最上層的催化劑，止于最下層催化劑，從上到下，一層接一層吹灰。每個吹灰器的吹掃時間約5min，每個反應(yīng)器的吹灰時間約30min；當(dāng)備用催化劑層

70、投運時，每個反應(yīng)器的吹灰時間約為45min。原則上，吹灰器每月吹灰一次，也可以根據(jù)反應(yīng)器進(jìn)出口的差壓進(jìn)行吹灰，使反應(yīng)器的壓力損失控制在一定的范圍內(nèi)。</p><p>　　目前，聲波吹灰器也逐漸得到應(yīng)用，這是一種新近發(fā)展起來的技術(shù)，通過發(fā)射低頻、高能聲波，在吹灰過程中產(chǎn)生振動力，消除設(shè)備積灰。聲波吹灰器具有前期投入小、安裝費用低、運行成本低及維護(hù)費用低的特點。</p><p><b&g

71、t;　?。?）灰斗</b></p><p>　　在鍋爐BMCR工況下，省煤器出口煙氣流速約為10m/s，省煤器灰斗除灰占總灰量的5％。SCR反應(yīng)器內(nèi)煙氣流速為4～6m/s，勢必形成一定的積灰。為保證SCR內(nèi)催化劑的催化效果，在SCR內(nèi)配置吹灰器，將積灰吹入空氣預(yù)熱器。因此，在保留省煤器灰斗的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮在SCR后布置灰斗，設(shè)置SCR灰斗，可以減少進(jìn)入空氣預(yù)熱器內(nèi)的灰量，對空氣預(yù)熱器的安全運行有利。&

72、lt;/p><p>　　但對于燃用較低灰分的煤種，同時在SCR反應(yīng)器中安裝吹灰器，以除去覆蓋在催化劑活性表面及堵塞氣流通道的顆粒物，從而使反應(yīng)器的壓降保持在較低水平。吹灰器還能夠保持空氣預(yù)熱器通道暢通，從而降低系統(tǒng)的壓降。</p><p><b>　?。?）液氨儲槽</b></p><p>　　可以設(shè)計有備有液氨儲槽。阿安儲量可供機(jī)組脫硝反應(yīng)7～1

73、4天，液氨儲罐上安裝有超流閥、逆止閥、緊急關(guān)閉閥及安全閥。儲氨罐周圍安裝有工業(yè)水噴淋管線和噴嘴，但儲槽體溫度過高時自動淋水裝置啟動，對槽體自動淋水減溫。</p><p><b>　?。?）液氨蒸發(fā)槽</b></p><p>　　①液氨蒸發(fā)槽可以為螺旋管式，管內(nèi)為液氨，管外為溫水浴，用60～70℃的熱網(wǎng)回水加熱到40℃，再以溫水將液氨汽化，并加熱至常溫。熱網(wǎng)水流量受蒸發(fā)

74、槽本身水浴溫度的控制調(diào)節(jié)，在氨氣出口管線上裝有溫度檢測器，當(dāng)溫度低于10℃時切斷液氨進(jìn)料，使氨氣至緩沖槽維持適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫Α?lt;/p><p>　?、谡舭l(fā)槽也裝有安全閥，可防止設(shè)備壓力異常過高。</p><p><b>　　（6）氨氣緩沖槽</b></p><p>　　從蒸發(fā)槽蒸發(fā)的氨氣流進(jìn)入氨氣緩沖槽，通過調(diào)壓閥減壓到一定壓力，再通過氨氣輸送

75、管線到鍋爐側(cè)的脫硝系統(tǒng)。</p><p><b>　?。?）氨氣稀釋槽</b></p><p>　　氨氣稀釋槽為一立式水槽，液氨系統(tǒng)排放處所排出的氨氣由管線匯集后從稀釋槽底部進(jìn)入，通過分散管將氨氣分散入稀釋槽中，利用大量的消防水來吸收安全閥排出的氨氣。</p><p>　?。?）氨氣泄漏檢測器</p><p>　　液氨存

76、儲及供應(yīng)系統(tǒng)四周設(shè)有多只氨氣檢測器，當(dāng)監(jiān)測到大氣中氨氣濃度過高時，在機(jī)組控制室發(fā)出警報，以防止氨泄漏異常事故的發(fā)生。</p><p>　　4 SCR技術(shù)應(yīng)用分析</p><p>　　4.1 SCR工藝應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　4.1.1 SCR工藝在河南的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　近年來，河南省新建600MW等級超臨界火力發(fā)電機(jī)組

77、已有20余臺投入運行，超臨界火力發(fā)電機(jī)組已成為河南省發(fā)電的主力機(jī)組。據(jù)2009年調(diào)查統(tǒng)計各電廠氮氧化物排放濃度結(jié)果如下表4-1所示:</p><p>　　表4-1 氮氧化物排放濃度調(diào)查結(jié)果</p><p>　　從結(jié)果來看，各電廠氮氧化物排放量基本符合國家環(huán)保要求，但和先進(jìn)水平相差較遠(yuǎn)。河南省超臨界機(jī)組鍋爐均采用在燃燒過程中對NOx的控制技術(shù)，主要依靠先進(jìn)的低NOx燃燒器和爐膛內(nèi)分級送風(fēng)燃

78、燒技術(shù)來控制NOx的生成，這種方法NOx的排放量同煤種有直接的關(guān)系，難燃煤種NOx的排放量會增加很多。另外這種方法NOx的排放量在鍋爐低負(fù)荷運行時也會明顯增加。因此，通過分級燃燒技術(shù)可保證在鍋爐正常運行時NOx的排放量滿足排放要求，在鍋爐低負(fù)荷運行時控制NOx效果較差，排放量將可能超出國家環(huán)保要求。隨著環(huán)保要求的提高，電廠加裝脫硝裝置已成為趨勢。</p><p>　　目前我省只有許昌禹州電廠加裝煙氣脫硝裝置，該裝

79、置采用SCR選擇性催化還原法煙氣脫HTTP://WWW.GESEP.COM硝工藝，用液氨作為還原劑，把氮氧化物還原為穩(wěn)定的氮氣，脫硝效率可達(dá)80%以上，年減排氮氧化物能力達(dá)1.2萬噸，對控制酸雨、提高空氣質(zhì)量將起到重要作用。</p><p>　　4.1.2 中國的SCR應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　我國火電廠煙氣脫硝裝置于20世紀(jì)90年代引進(jìn)日本技術(shù)在福建后石電廠的600MW機(jī)組率先建成。

80、首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SCR法煙氣脫硝工程于2006年1月20日在國華太倉發(fā)電有限公司600MW機(jī)組成功運行。該工程中的關(guān)鍵設(shè)施—脫硝反應(yīng)器、噴氨格柵、供氨系統(tǒng)等均由蘇源環(huán)保公司獨立開發(fā)設(shè)計，脫硝催化劑采用日立造船的產(chǎn)品。此外還有10多家環(huán)保工程公司分別引進(jìn)了美國B&W公司和燃料技術(shù)公司、德國魯奇和FBE公司、日本三菱和日立公司、意大利TKC公司、丹麥托普索公司的煙氣脫硝技術(shù)，到2007年底已建成的煙氣脫硝裝置26臺（套），總裝

81、機(jī)容量為1125萬千瓦，其中除江蘇利港電力有限公司4臺600MW機(jī)組和江蘇闞山發(fā)電有限公司2臺600MW采用SNCR法脫硝技術(shù)之外，其余均采用SCR法脫硝技術(shù)。我國部分已建、在建火電廠煙氣脫硝項目見表4-2。截至2005年底，環(huán)評已批、待批項目脫硝機(jī)組總規(guī)模約為29.6GW；大部分集中在江蘇、浙江等火電密集地區(qū)，以及上海、天津、廈門、長沙、寧波、濟(jì)南、廣東等人口稠密敏感區(qū)域，下表為新建火電SCR脫硝項目。</p><

82、p>　　表4-2    新建火電機(jī)組SCR脫硝項目</p><p>　　4.2影響SCR工作效率的因素</p><p>　　4.2.1 反應(yīng)溫度的影響</p><p>　　下圖為一種在管式反應(yīng)器中以VXO5/TIO2為基本的催化劑所得到的反應(yīng)溫度對NO脫除率的影響的實驗結(jié)果。從圖中可知，該催化劑在210C —310C的范圍內(nèi)，隨著反應(yīng)

83、溫度的升高，NOX的脫除效率明顯增加，升至310C時，達(dá)到最大值（90%）。隨后NOX脫除率隨溫度的升高而下降。</p><p>　　不同的催化劑組的最佳反應(yīng)成成分具有不同的最佳反應(yīng)溫度，不同的還原劑的種類也有溫度，其他一些條件（如煤種）的變化也會對最佳反應(yīng)溫度產(chǎn)生影響。實際應(yīng)用時需要通過實驗針對具體情況進(jìn)行摸索和選擇。 </p><p>　　4.2.2 NH3/NOX摩爾比(化學(xué)計量比)

84、的影響</p><p>　　圖4-4仍是在上述實驗中得到的溫度為310C時，NH3/Nox 的摩爾比對Nox脫除率影響的實驗結(jié)果。</p><p>　　從圖4-4可以看到，最初Nox的脫除率隨NH3/NOx的增加而增加，隨著到某一值時，Nox的脫除率反而開始降低，這是由于NH3的輸入量超過需要時，NH3的氧化副反應(yīng)的速率會增大，從而降低了Nox的脫除率。</p><p&

85、gt;　　NH3的輸入量過大還將增加凈化煙氣中從未反應(yīng)氨的排放濃度，造成二次污染。在SCR工藝中，一般控制NH3/NOX的摩爾比在1.2以下。</p><p>　　應(yīng)該特別指出的是，對于高性能的系統(tǒng)設(shè)計而言，單純控制NH3/NOX摩爾比是不夠的，還要保證NH3和NOX的摩爾比的分布均勻性，才能達(dá)到滿意的脫氮效果。</p><p>　　4.2.3 接觸時間的影響 </p>&

86、lt;p>　　圖4-5為在上述實驗中，當(dāng)溫度等于319C和NH3/NOX等于1的條件下，反應(yīng)氣體與催化劑的接觸時間對NOX脫除率影響的實驗結(jié)果。</p><p>　　該結(jié)果表明，時間t增至200ms時，脫除率達(dá)到最大，隨后有所下降。這是由于反應(yīng)氣體與催化劑的接觸時間增大，有利于反應(yīng)氣體在催化劑微孔里的擴(kuò)散、吸附、反應(yīng)和產(chǎn)物氣體在催化劑中的解吸、擴(kuò)散，從而使NOX的脫除率提高。但是，若接觸時間過長，氨的氧化反

87、應(yīng)開始發(fā)生，使NOX脫除率反而出現(xiàn)下降的趨勢。</p><p>　　4.2.4 催化劑的影響</p><p>　　催化劑的SCR工藝的核心。催化劑對脫除率的影響與催化劑的活性、類型、結(jié)構(gòu)、表面積等特性有關(guān)。其中催化劑的活性是對NOX的脫除率產(chǎn)生影響最重要的因數(shù)。</p><p>　　4.3 煙氣脫硝裝置對鍋爐空氣預(yù)熱器影響</p><p>　

88、　鍋爐的SCR脫銷裝置投入運行后，鍋爐煙氣系統(tǒng)阻力將增加 1000 Pa，空氣預(yù)熱器煙風(fēng)間壓差和空氣預(yù)熱器漏風(fēng)就會增加，因此在鍋爐和空氣預(yù)熱器性能計算中，要按照增加后的煙氣系統(tǒng)阻力來進(jìn)行設(shè)計，并采取降低空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的措施。</p><p>　　4.3.1 空氣預(yù)熱器煙氣阻力增加的原因</p><p>　　早期的有些項目脫硝設(shè)備投運后，空預(yù)器的腐蝕和堵灰情況惡化，致使空預(yù)器阻力在較短的

89、時間內(nèi)就增加50％以上。究其原因，是由于SCR脫硝裝置投運使進(jìn)入空氣預(yù)熱器的煙氣成分發(fā)生了變化。</p><p>　　(1) 煙氣中SO3含量增加</p><p>　　燃料中的硫分在鍋爐燃燒過程中會生成SO2和SO3，。一般情況下，在省煤器出口處，煙氣中的SO3在SOX中所占比例接近l％。脫硝裝置投入運行后，在催化劑的作用下，部分SO2會轉(zhuǎn)化成SO3，(稱之為SO2／SO3轉(zhuǎn)化率，該數(shù)值一

90、般小于1.5％)，使煙氣中SO3，的含量增加。</p><p>　　(2) 煙氣中增加了一定濃度的NH3</p><p>　　在SCR中，作為還原劑的NH3，在反應(yīng)器中并沒有完全和NOX反應(yīng)，有一部分NH3會離開反應(yīng)器(稱之為氨的逃逸率，該數(shù)值一般為3—5L／L)進(jìn)入空氣預(yù)熱器。</p><p>　　(3) 煙氣中SO3和NH3反應(yīng)生成(NH2)2SO4</p

91、><p>　　在未采用SCR裝置的鍋爐中，煙氣中SO3結(jié)露是造成空氣預(yù)熱器低溫腐蝕和堵灰的主要原因。因此，要通過控制空氣預(yù)熱器冷端平均溫度的方法，避免或減少結(jié)露造成的腐蝕和堵灰。</p><p>　　4.3.2 防止空氣預(yù)熱器堵灰和低溫腐蝕的措施</p><p>　　(1) 控制或降低SO2的氧化率和氨逃逸率</p><p>　　根據(jù)美國巴威公

92、司多年的運行經(jīng)驗，對于含硫量較低的燃煤，不大于3L／L的漏氨率和不大于l％ 的SO2到SO3的轉(zhuǎn)化率是比較高的指標(biāo)。除了采用適當(dāng)?shù)腟O2氧化率和漏氨率指標(biāo)外，漏氨的濃度分布、脫硝設(shè)備性能對煤質(zhì)和負(fù)荷的適應(yīng)性、脫硝設(shè)備運行的穩(wěn)定性等因素對空氣預(yù)熱器的影響很大。</p><p>　　(2) 空氣預(yù)熱器換熱元件使用合適的板型和規(guī)格</p><p>　　空氣預(yù)熱器有多種板型。對于換熱效率較高的FN

93、C板型，其復(fù)雜的波紋結(jié)構(gòu)形狀容易造成空氣預(yù)熱器堵灰、有SCR設(shè)備的空氣預(yù)熱器，應(yīng)該采用不易堵灰，有較高換熱效率的雙波紋型（DU)。同樣是雙波紋型，不同的規(guī)格其防堵灰的性能也會有差別。因此，在空氣預(yù)熱器的高溫和低溫段，要選用不同規(guī)格的雙波紋換熱板，低溫段預(yù)熱器要采用防堵灰性能更好的規(guī)格。</p><p>　　(3) 空氣預(yù)熱器分段和換熱元件的材料</p><p>　　常規(guī)空氣預(yù)熱器分為高、中

94、、低溫三段布置。其中，中溫段和低溫段的分界位于硫酸氫氨的沉降溫度區(qū)，此處易發(fā)生堵灰現(xiàn)象。采用合并中低溫段，空預(yù)器只設(shè)高溫和低溫兩段，這樣就避免了在硫酸氫氨沉積區(qū)域分段、空氣預(yù)熱器分段處局部堵灰狀況的惡化造成的瓶頸。從上述分析可知道，脫硝裝置投運后，煙氣中SO3，含量增加使低溫腐蝕程度增加，因此在空氣預(yù)熱器低溫段使用Corten鋼或鍍搪瓷的元件。搪瓷元件可以防止低溫腐蝕，搪瓷表面比較光滑，受熱元件不易沾污，即使受到沾污也易于清除。采用鍍搪

95、瓷的換熱元件是防止空氣預(yù)熱器低溫段堵灰的有力措施。</p><p>　　(4)采用多介質(zhì)吹灰器</p><p>　　在空氣預(yù)熱器中，采用蒸汽、低壓水和高壓水多介質(zhì)吹灰；蒸汽吹灰采用在線式，低壓水沖洗采用離線操作。對于結(jié)露型堵灰，蒸汽和低壓水沖洗可以取得較好的清洗效果；對于硫酸氫氨型堵灰，采用高壓水沖洗才能保證清洗效果。當(dāng)燃煤中的含硫量波動較大時，有時燃用較高含硫量的煤種，也會造成空氣預(yù)熱器

96、硫酸氫氨型堵灰加劇以及煙氣流動阻力急劇上升。因此，保留高壓水沖洗的手段是必要的。</p><p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　NOX污染是火力發(fā)電廠繼二氧化硫污染控制之后當(dāng)前緊迫處理的污染物，本文就當(dāng)前的污染及其控制和應(yīng)用做了分析，得出以下幾點結(jié)論：</p><p>　　1．NOX的控制途徑最常用的有兩種：一種是采用低NOX

97、燃燒技術(shù)，減少鍋爐爐膛內(nèi)煤燃燒生成的NOX量；另一種是從煙氣中脫除NOX，以減少向環(huán)境的排放量。目前采用較多的是選擇性催化還原法（SCR）的煙氣脫硝技術(shù)。</p><p>　　2．根據(jù)國外SCR系統(tǒng)的運行經(jīng)驗，將SCR反應(yīng)器布置在高含塵段(省煤器與空氣預(yù)熱器之間)是最佳的選擇。因為將SCR反應(yīng)器布置在省煤器和空氣預(yù)熱器之間的煙道上，省煤器出口溫度一般為320—4OO℃，可滿足催化劑運行所需的溫度條件，不需要加熱裝

98、置來提高反應(yīng)溫度，減少裝置的復(fù)雜性和降低了建設(shè)成本。</p><p>　　3．SCR脫硝系統(tǒng)主要包括氨的儲存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器系統(tǒng)等。</p><p>　　4.燃煤發(fā)電鍋爐的低NOx燃燒技術(shù)，使排放的NOx濃度大多可滿足2003年頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的限值要求，但“十二五”期間，新的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行之后，迫使火力發(fā)電廠必須進(jìn)行煙氣脫硝。</p

99、><p>　　5．影響SCR脫硝效率的因素主要包括反應(yīng)溫度、NH3/NOX摩爾比、氨與煙氣接觸時間和催化劑性能等。</p><p>　　6．煙氣通過SCR反應(yīng)器后，煙氣性質(zhì)發(fā)生了改變，給空預(yù)器帶來腐蝕和堵灰問題，可以根據(jù)脫硝要求對空氣預(yù)熱器進(jìn)行改進(jìn)和升級，能夠在很大程度上解決這一問題。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p>

100、<p>　　經(jīng)過兩個多月的努力我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了，這段時間里我們以嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、探索和研究的態(tài)度設(shè)計了《火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析》火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析這個課題。</p><p>　　通過做這次畢業(yè)設(shè)計我受益匪淺，不僅對煙氣脫硝技術(shù)有了一定的認(rèn)識和了解，而且使自己各方面的能力也有了提高。畢業(yè)設(shè)計中我們按照任務(wù)書上的要求從以下幾個方面去收集資料、整理資料：了解當(dāng)前火電廠氮氧化物污染產(chǎn)生的原因及

101、污染與控制狀況；了解當(dāng)前火電廠煙氣脫硝常用的工藝方法；熟悉煙氣脫硝的主要設(shè)備、主要系統(tǒng)和工藝流程；分析火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)的應(yīng)用。畢業(yè)設(shè)計過程中遇到問題我們會及時與老師溝通交流，杜老師的指導(dǎo)和幫助是我們順利完成這次畢業(yè)設(shè)計的重要保證。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計的每一步都是自己親自做的，中間也遇到了許多問題，在遇到問題、思索問題、解決問題的過程中，我學(xué)到了很多。同時，這次畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了我的自學(xué)能力和動手能力。雖然

102、這個設(shè)計做的不是太好，但在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，是我受益終身。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]GB13223-2003，火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　[2]趙華、丁經(jīng)緯、毛繼亮 選擇性催化還原法煙氣脫氮技術(shù)現(xiàn)狀 </p><p&g

103、t;　　[3]楊忠燦等 燃煤鍋爐的選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù) </p><p>　　[4]鐘秦 燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實例 </p><p>　　[5]陳進(jìn)生 火電廠煙氣脫硝技術(shù)</p><p>　　[6]張強(qiáng) 燃煤電站SCR煙氣脫硫技術(shù)及工程應(yīng)用</p><p><b>　　附錄：英譯漢</b><

104、/p><p>　　Ammonia Scrubbing</p><p>　　The ammonia/ammonium sulphate or ammonium scrubbing process works in a similar way to the limestone gypsum process except that aqueous ammonia is used as the scr

105、ubbing agent. SO2 is removed from the flue gas by reaction with ammonia, and the final product is ammonium sulphate.</p><p>　　Ammonia scrubbing has been used intermittently since the 1950s. The only plant cu

106、rrently operational is installed on a 350MWe oil-fired boiler system at Dakota Gas Company’s Great Plains plant. This has been designed for 93% SO2 removal, treating gas from high-sulphur oil. The plant is operating succ

107、essfully. FGD plant manufacturers indicate that SO2-removal efficiencies in the region of 98-99% can be achieved within the absorber systems, although commercial plant have been designed for 91-93% r</p><p>

108、　　Flue gas from the ESP and ID fan is passed through a booster fan before entering the gas/gas re-heater (Figure 1). The gas then enters a pre-scrubber where it comes into contact with a recirculating ammonium sulphate s

109、lurry. The gas is cooled and becomes saturated with water vapour. The saturated gas leaves the pre-scrubber through a mist eliminator, and then enters the absorber, where it is scrubbed with subsaturated ammonium sulphat