一、SCR脫硝技術(shù)概述:?
SCR(Selective?Catalytic?Reduction)即為選擇性催化還原技術(shù),近幾年來發(fā)展較快,在西歐和日本得到了廣泛的應(yīng)用,目前氨催化還原法是應(yīng)用得最多的技術(shù)。它沒有副產(chǎn)物,不形成二次污染,裝置結(jié)構(gòu)簡單,并且脫除效率高(可達(dá)90%以上),運(yùn)行可靠,便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。?
選擇性是指在催化劑的作用和在氧氣存在條件下,NH3優(yōu)先和NOx發(fā)生還原脫除反應(yīng),生成氮?dú)夂退缓蜔煔庵械难踹M(jìn)行氧化反應(yīng),其主要反應(yīng)式為:?
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (1)?
2NO2+4NH3?+O2→?3N2+6H2O(2)?
在沒有催化劑的情況下,上述化學(xué)反應(yīng)只是在很窄的溫度范圍內(nèi)(980℃左右)進(jìn)行,采用催化劑時其反應(yīng)溫度可控制在300-420℃下進(jìn)行,相當(dāng)于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間的煙氣溫度,上述反應(yīng)為放熱反應(yīng),由于NOx在煙氣中的濃度較低,?故反應(yīng)引起催化劑溫度的升高可以忽略。
二、SCR脫硝工作原理
選擇性催化還原法(SCR),是一種以NH3作為還原劑將煙道中的NOx分解成無害的N2和H2O的干法脫硝方法。氨(NH3)是通過氨噴射器注入到煙道與煙氣混合的,然后進(jìn)入反應(yīng)器,通過催化劑層,與NOx發(fā)生反應(yīng)。SCR系統(tǒng)安裝在鍋爐省煤器后空預(yù)器前,通過上述化學(xué)反應(yīng)減少煙氣中的NOx的濃度,SCR脫硝工藝的原理是在催化劑的作用下,還原劑(液氨)與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成無害的氮和水,從而去除煙氣中的NOx。?選擇性是指還原劑NH3和煙氣中的NOx發(fā)生還原反應(yīng),而不與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。SCR脫硝工藝流程:還原劑?(氨)?用罐裝卡車運(yùn)輸,以液體形態(tài)儲存于氨罐中;液態(tài)氨在注入SCR?系統(tǒng)煙氣之前經(jīng)由蒸發(fā)器蒸發(fā)氣化;氣化的氨和稀釋空氣混合,通過噴氨格柵噴入SCR反應(yīng)器上游的煙氣中;充分混合后的還原劑和煙氣在SCR反應(yīng)器中催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng),去除NOx。
三、SCR脫硝系統(tǒng)
SCR脫硝系統(tǒng)主要由SCR催化反應(yīng)器、氨氣注入系統(tǒng)、煙氣旁路系統(tǒng)、氨的儲存和制備系統(tǒng)等組成。?SCR催化反應(yīng)器的布置方式,目前國內(nèi)外一般采用高塵布置方式,即布置在省煤器和空預(yù)器之間的高溫?zé)煹纼?nèi)。在該位置,煙氣溫度能夠達(dá)到反應(yīng)的最佳溫度。因此本期工程脫硝裝置擬采用高塵布置方式。?煙氣在鍋爐省煤器出口處被平均分為兩路,每路煙氣并行進(jìn)入一個垂直布置的SCR反應(yīng)器里,即每臺鍋爐配有二個反應(yīng)器,煙氣經(jīng)過均流器后進(jìn)入催化劑層。在煙氣進(jìn)入催化劑層前設(shè)有氨氣注入系統(tǒng),煙氣與氨氣充分混合后進(jìn)行催化劑反應(yīng),脫去NOX。反應(yīng)后的煙氣進(jìn)入空預(yù)器、電除塵器、引風(fēng)機(jī)和脫硫裝置后,排入煙囪。SCR反應(yīng)器布置在空預(yù)器上方,主要包括以下系統(tǒng):
1、還原劑制備系統(tǒng):
還原劑采用尿素制氨。溶解罐中將固體尿素溶解配制成濃度50%的尿素溶液,儲存在尿素溶液儲罐內(nèi),儲罐內(nèi)的尿素溶液經(jīng)過循環(huán)泵輸送到尿素溶液計量和分配裝置。
2、尿素溶液計量和分配裝置:
該裝置布置在熱解爐旁,能對尿素溶液輸送系統(tǒng)供來的還原劑精確計量,并分配控制輸送到每一個絕熱分解室的每一個噴射器的尿素流量及霧化空氣的壓力和流量。
3、尿素?zé)峤庀到y(tǒng)
熱解室將利用空預(yù)器提供的熱一次風(fēng),通過電加熱裝置作為熱源,來完全分解要傳送到氨噴射系統(tǒng)的尿素。熱解室是一個反應(yīng)器,在所要求的溫度下,熱解室提供了足夠的停留時間以確保尿素到氨的100% 轉(zhuǎn)化率。
4、熱風(fēng)系統(tǒng):
尿素?zé)峤庥脽犸L(fēng)采用鍋爐空預(yù)器后一次熱風(fēng),壓力10kPa,溫度300℃。用量6020-6665Nm3/h。
5、壓縮空氣系統(tǒng):
尿素?zé)峤庀到y(tǒng)用壓縮空氣用于熱解爐尿素噴槍的霧化及密封。正常運(yùn)行條件下霧化用氣量為144Nm3/h,壓力要求噴槍入口處為5bar。吹掃氣只在噴槍抽出檢修時使用。
6、除鹽水系統(tǒng):
除鹽水管道用于尿素溶液噴槍反沖洗使用。間斷運(yùn)行,運(yùn)行時用量約為0.9m3/h。
7、氨噴射系統(tǒng):
氨噴射系統(tǒng)包括注氨分流調(diào)整系統(tǒng)、氨氣流量控制模塊和氨噴射格柵。氨噴射格柵位于SCR反應(yīng)器前端,使氨氣均勻分布于煙氣中,利于NH3和NOx充分接觸,提高脫硝效率。
8、SCR反應(yīng)器:
SCR反應(yīng)器本體采用兩層固定床設(shè)計,均安裝催化劑,其中煙氣豎直向下流動,反應(yīng)器入口設(shè)氣流均布裝置。為防止未處理過的煙氣泄露,在催化劑模塊間及模塊與SCR反應(yīng)器殼間有密封設(shè)計。
9、催化劑
化劑作為SCR脫硝反應(yīng)的核心,其質(zhì)量和性能直接關(guān)系到脫硝效率的高低,所以,在火電廠脫硝工程中,?除了反應(yīng)器及煙道的設(shè)計不容忽視外,催化劑的參數(shù)設(shè)計同樣至關(guān)重要。一般來說,脫硝催化劑都是為項目量身定制的,即依據(jù)項目煙氣成分、特性,效率以及客戶要求來定的。?催化劑的性能(包括活性、選擇性、穩(wěn)定性和再生性)無法直接量化,而是綜合體現(xiàn)在一些參數(shù)上,主要有:活性溫度、幾何特性參數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度參數(shù)、化學(xué)成分含量、工藝性能指標(biāo)等。?
催化劑的形式有:波紋板式,蜂窩式,板式
10、吹灰系統(tǒng):
使用聲波吹灰器來清除SCR反應(yīng)器催化劑表面的積灰。每一層催化劑有3支吹灰器。反應(yīng)器A和B總共有12支吹灰器。
四、SCR脫硝系統(tǒng)組成?
??反應(yīng)器/催化劑系統(tǒng)?
??煙氣/氨的混合系統(tǒng)?
??氨的儲備與供應(yīng)系統(tǒng)?
??煙道系統(tǒng)?
??SCR的控制系統(tǒng)??
五、SCR脫硝設(shè)備?
反應(yīng)器/催化劑系統(tǒng)?
主要設(shè)備:反應(yīng)器,催化劑,吹灰器?煙氣/氨的混合系統(tǒng)?
主要設(shè)備:稀釋風(fēng)機(jī),靜態(tài)混合器,氨噴射格柵(AIG),空氣/氨混合器?氨的儲備與供應(yīng)系統(tǒng)?
主要設(shè)備:卸料壓縮機(jī),氨蒸發(fā)器(電/蒸汽),氨罐,緩沖罐,稀釋槽?煙道系統(tǒng)?
主要設(shè)備:擋板(有旁路),膨脹節(jié),導(dǎo)流板,煙道?SCR的控制系統(tǒng)?
主要設(shè)備:DCS、PLC,儀表、盤柜等?