SCR脫硝技術(shù)詳解

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SCR脫硝技術(shù)詳解

添加時間：2021/8/2 17:21:19 瀏覽次數(shù)：959

SCR裝置運行原理如下:

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,其反應(yīng)公式如下:

催化劑 4NO +4NH3 +O2 →4N2 + 6H2O

催化劑 NO +NO2 +2NH3 →2N2 + 3H2O

一般通過使用適當?shù)拇呋瘎?上述反應(yīng)可以在200 ℃～450 ℃的溫度范圍內(nèi)有效進行, 在NH3 /NO = 1的情況下,可以達到80～90%的脫硝效率。

煙氣中的NOx 濃度通常是低的,但是煙氣的體積相對很大,因此用在SCR裝置的催化劑一定是高性能。因此用在這種條件下的催化劑一定滿足燃煤鍋爐高可靠性運行的要求。

煙氣脫硝技術(shù)特點:

SCR脫硝技術(shù)以其脫除效率高,適應(yīng)當前環(huán)保要求而*電力行業(yè)高度重視和廣泛的應(yīng)用。在環(huán)保要求嚴格的發(fā)達國家例如德國,日本,美國,加拿大,荷蘭,奧地利,瑞典,丹麥等國SCR脫硝技術(shù)已經(jīng)是應(yīng)用*多、*成熟的技術(shù)之一。根據(jù)發(fā)達國家的經(jīng)驗, SCR脫硝技術(shù)必然會成為我國火力電站燃煤鍋爐主要的脫硝技術(shù)并*越來越廣泛的應(yīng)用。

SCR脫硝系統(tǒng)一般組成：

上圖為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)典型工藝流程簡圖, 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)、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)為氨氣后通過氨緩沖槽和輸送管道進人鍋爐區(qū),通過與空氣均勻混合后由分布導(dǎo)閥進入SCR反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng), SCR反應(yīng)器設(shè)置于空氣預(yù)熱器前,氨氣在SCR 反應(yīng)器的上方,通過一種特殊的噴霧裝置和煙氣均勻分布混合,混合后煙氣通過反應(yīng)器內(nèi)催化劑層進行還原反應(yīng)。

SCR系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)參數(shù)主要有反應(yīng)器入口NOx 濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)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。

氨儲存、混合系統(tǒng)：

每個SCR反應(yīng)器的氨儲存系統(tǒng)由一個氨儲存罐,一個氨氣/空氣混合器,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。氨儲存罐可以容納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,同時保證氨氣/空氣混合器內(nèi)的壓力為350 kPa。NH3 和煙氣混合的均勻性和分散性是維持低NH3 逃逸水平的關(guān)鍵。為了保證煙氣和氨氣在煙道分散好、混合均勻,可以通過下面方式保證混合:在反應(yīng)器前安裝靜態(tài)混合器;增加NH3 噴入的能量;增加噴點的數(shù)量和區(qū)域;改進噴射的分散性和方向;在NH3 噴入后的煙道中設(shè)置導(dǎo)流板;同時還應(yīng)根據(jù)冷態(tài)流動模型試驗結(jié)果和數(shù)學流動模型計算結(jié)果對噴氨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。

噴氨系統(tǒng)：

噴氨系統(tǒng)根據(jù)鍋爐負荷、反應(yīng)器入口NOx 濃度、反應(yīng)器出口NOx 濃度測量的反饋信號,控制氨的噴入量。

反應(yīng)器系統(tǒng)：

SCR反應(yīng)器采用固定床形式,催化劑為模塊放置。反應(yīng)器內(nèi)的催化劑層數(shù)取決于所需的催化劑反應(yīng)表面積。典型的布置方式是布置二至三層催化劑層。在*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。通常,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。在反應(yīng)器催化劑層間設(shè)置吹灰裝置,定時吹灰,吹掃時間30～120分鐘,每周1～2次。如有必要,還應(yīng)進行反應(yīng)器內(nèi)部的定期清理。反應(yīng)器下設(shè)有灰斗,與電廠排灰系統(tǒng)相連,定時排灰。

省煤器和反應(yīng)器旁路系統(tǒng)：

在省煤器前和反應(yīng)器之間設(shè)置旁路,稱之為省煤器旁路。當鍋爐負荷降低,煙氣流量減少,進入反應(yīng)器的煙氣溫度低于要求值時,旁路開通,向反應(yīng)器導(dǎo)入高溫煙氣,提高反應(yīng)器內(nèi)的溫度。此外,在反應(yīng)器入口和出口間裝有一個大的旁路,稱之為反應(yīng)器旁路。反應(yīng)器旁路的作用是:鍋爐負荷降低時使用。例如開機和停機時使用,低負荷時使用和季節(jié)性使用。以防止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。

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*、經(jīng)濟運行,對SCR工藝使用的催化劑應(yīng)達到下列要求:

①低溫度時在較寬溫度范圍具有較高的活性

②高選擇性( SO2 向SO3 轉(zhuǎn)換率和其他方面作用低即副反應(yīng)少)

③對二氧化硫( SO2 ) 、鹵族酸(HCl, HF)和堿金屬(Na2O、K2O)和重金屬(如As)具有化學穩(wěn)定性

④克服強烈溫度波動的穩(wěn)定性

⑤對于煙道壓力損失小

⑥壽命長、成本低理想的催化劑應(yīng)具有以下優(yōu)點:

? 高活性;

? 抗中毒能力強;

? 好的機械強度和耐磨損性;

? 有合適的工作溫度區(qū)間。

SCR測量控制系統(tǒng)：

反應(yīng)溫度控制：

在一定溫度范圍內(nèi),隨反應(yīng)溫度提高,NOx 脫除率急劇增加,脫硝率達到*值時,溫度繼續(xù)升高會使NH3 氧化而使脫硝率下降; 反應(yīng)溫度過低,煙氣脫硝反應(yīng)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)測并通過調(diào)節(jié)省煤器旁路開度控制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,脫硝效率提高明顯; NH3 投入量超過需要量, 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)節(jié) 控制NH3 的流量,控制系統(tǒng)根據(jù)反應(yīng)器入口NOx的濃度、煙氣流量、反應(yīng)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(shè)備*,發(fā)生下列情況,氨氣閥門自動關(guān)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;沒有來自鍋爐的運行允許信號;啟動急停開關(guān)。

氨稀釋空氣流量控制：

氨稀釋用空氣流量在SCR 系統(tǒng)運行時被設(shè)定好,不再調(diào)整。兩臺空氣壓縮機,一臺備用。當臺空氣壓縮機輸出氣體壓力低于設(shè)定值或發(fā)生故障時,第2臺空氣壓縮機自動啟動。

氨氣蒸發(fā)器：

氨氣蒸發(fā)器與儲罐為一體化結(jié)構(gòu),加熱器放置在無水氨的液體中,通過氨儲罐內(nèi)的壓力控制加熱器。當儲罐內(nèi)的壓力低于設(shè)定壓力時,加熱器通電加熱液氨;加熱器過熱則斷電保護。

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