火電廠脫硝技術(shù)

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1、,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),火電廠脫硝技術(shù),第一節(jié) 氮氧化物控制技術(shù)概述,第二節(jié) 低氮氧化物燃燒技術(shù),第三節(jié) 選擇性催化還原脫硝技術(shù),第四節(jié) 其他脫硝技術(shù),第一節(jié) 氮氧化物控制技術(shù)概述,氮氧化物（,NOx,）的定義和組成：,NOxNO+NO,2,+N,2,O,還包括,N,2,O,2,、,N,2,O,3,、,N,2,O,4,、,N,2,O,5,等,燃燒源中,NO+NO,2,占,90,以上，流化床鍋爐及應(yīng)用,SNCR,除外,煤粉鍋爐排出的煙氣中：,NO90%,NO,2,=510%,N,2,O1%,一、燃燒過程中,NOx,的生成機(jī)理,（,

2、1,）熱力型,NOx,，它是空氣中的氮?dú)庠诟邷叵卵趸傻?NOx,（,2,）燃料型,NOx,，它是燃料中含有的氮化合物在燃燒過程中熱分解而又接著氧化而生成的,NOx,；,（,3,）快速型,NOx,，它是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)湓訄F(tuán)如,CH,等反應(yīng)生成的,NOx,(,先通過燃料產(chǎn)生的,CH,原子團(tuán)撞擊,N,2,分子，生成,CN,類化合物，再進(jìn)一步被氧化生成,NO),煤粉爐正常燃燒條件下，煤中有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為燃料型,NOx,的轉(zhuǎn)化率為,2540%,。在煤粉燃燒生成,NOx,產(chǎn)物中占,6080,。,NOx,類,型,與,溫,度,關(guān),系,由圖可見，煤粉燃燒所生成的,NOx,中，燃料型,NOx,是

3、最主要的，它占,NOx,總生成量的,60%,80%,以上；熱力型,NOx,的生成和燃燒溫度的關(guān)系很大，在溫度足夠高時(shí)，熱力型,NOx,的生成量可占到,NOx,總量的,20%,；快速型,NOx,在煤燃燒過程中的生成量很小。因此，控制和減少煤燃燒產(chǎn)生的,NOx,主要是控制燃料型,NOx,的生成，其次是熱力型,NOx,。,1,熱力型,NOx,溫度對(duì)熱力型,NOx,的生成量影響十分明顯，如圖所示。隨著溫度的升高，,NOx,的生成量急劇升高。在實(shí)際燃燒過程中，由于燃燒室內(nèi)的溫度分布是不均勻的，如果有局部的高溫區(qū)，則在這些區(qū)域會(huì)生成較多的,NOx,，它可能會(huì)對(duì)整個(gè)燃燒室內(nèi)的,NOx,生成起關(guān)鍵性的作用。因

4、此，在實(shí)際過程中應(yīng)盡量避免產(chǎn)生局部高溫區(qū)。,過?？諝庀禂?shù)對(duì)熱力型,NOx,生成的影響也十分明顯，熱力型,NOx,生成量與氧濃度的平方根成正比，即氧濃度增大，在較高的溫度下會(huì)使氧分子分解所得的氧原子濃度增加，使熱力型,NOx,的生成量也增加。實(shí)際操作中過剩空氣系數(shù)增加，一方面增加了氧濃度，另一方面會(huì)使火焰溫度降低。從總的趨勢(shì)來看，隨著過?？諝庀禂?shù)的增加，,NOx,生成量先增加，到一個(gè)極值后會(huì)下降。圖,21-3,示出了,NOx,生成量隨過?？諝庀禂?shù)的變化規(guī)律。,氣體在高溫區(qū)的停留時(shí)間對(duì),NOx,生成也將產(chǎn)生較大影響。從圖中可以看出，在停留時(shí)間較短時(shí)，,NOx,濃度隨著停留時(shí)間的延長(zhǎng)而增大；但當(dāng)停留

5、時(shí)間達(dá)到一定值后，停留時(shí)間的增加對(duì),NOx,濃度不再產(chǎn)生影響。,1,t,0.01s,；,2,t,0.1s,；,3,t,1s,；,4,t,10s,；,5,t,100s,2,快速型,NOx,快速型,NOx,在,CHx,類原子團(tuán)較多、氧氣濃度相對(duì)較低的富燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生，多發(fā)生在內(nèi)燃機(jī)的燃燒過程中?？焖傩?NOx,的生成對(duì)溫度的依賴性很弱。對(duì)于燃煤鍋爐，快速型,NOx,與燃料型及熱力型,NOx,相比，其生成量要少得多，一般占總,NOx,的,5,以下。通常情況下，在不含氮的碳?xì)淙剂系蜏厝紵龝r(shí)，才重點(diǎn)考慮快速型,NOx,。,3,燃料型,NOx,燃料型,NOx,的生成機(jī)理非常復(fù)雜，大致有以下規(guī)律：,（,1,

6、）在一般燃燒條件下，燃料中的氮有機(jī)化合物首先被熱分解成氰,(HCN),、氨,(NH,3,),、,CN,或熱解焦油等中間產(chǎn)物，它們隨揮發(fā)分一起從燃料中析出，稱為揮發(fā)分,N,，其生成的,NOx,占燃料型,NO,的,60,80,。揮發(fā)分,N,析出后仍殘留在焦炭中的氮化合物，稱為焦炭,N,。,揮發(fā)份,N/,焦炭,N,的比例與熱解溫度、加熱速率、煤種有關(guān)。,事實(shí)上由于揮發(fā)份析出處在煤粉燃燒的前期，通常處于局部富燃的還原氣氛，加上先進(jìn)的低,NOx,燃燒技術(shù)的應(yīng)用，更加強(qiáng)了揮發(fā)份燃燒階段的還原性氣氛，使揮發(fā)份,N,轉(zhuǎn)化成,NO,的比例降到很低的水平,;,而對(duì)于焦炭氮，由于燃燒后期焦炭燃盡的需要，二次空氣的補(bǔ)

7、充使焦炭氮的析出基本處于氧化性的氣氛下，所以從前的研究者一般都認(rèn)為焦炭氮幾乎,100%,轉(zhuǎn)化成,NO,。,KiP1nine,總結(jié)說，煤粉燃燒時(shí)，焦炭氮轉(zhuǎn)化成,NO,的比例在,20%,到,80%,之間，而且轉(zhuǎn)化比例主要是由煤種決定的，而與燃燒的過量空氣系數(shù)和燃燒溫度的關(guān)系相對(duì)比較小。,Jones,等從低,NOx,燃燒器中焦炭,NOx,占總的,NOx,生成的比例分析，焦炭,NOx,占總的,NOx,排放的,60%,以上。,Willimas,也認(rèn)為，煤粉燃燒器產(chǎn)生的,NOx,大約,80%,是來自焦炭氮，,在現(xiàn)代的低,NOx,燃燒器技術(shù)應(yīng)用條件下，焦炭,NOx,是主要的,NOx,來源,。,(2),燃料型

8、,NOx,的生成途徑不是非常依賴于溫度，但卻非常依賴于空氣,/,燃料比。燃料型,NOx,的生成量和過量空氣系數(shù)的關(guān)系很大，其轉(zhuǎn)換率隨過量空氣系數(shù)的增加而增加。在過量空氣系數(shù),l,時(shí)，其轉(zhuǎn)換率會(huì)顯著降低,;,當(dāng),=0.7,時(shí)，其轉(zhuǎn)換率接近于零。,熱力型,NOx,/,揮發(fā)分,NOx,/,焦炭,NOx,與過?？諝?(3),揮發(fā)分,N,中最主要的氮化合物是,HCN,和,NH,3,，在揮發(fā)分,N,中,HCN,和,NH,3,所占的比例不僅取決于煤種及其揮發(fā)分的性質(zhì)，而且與氮和煤的碳?xì)浠衔锏慕Y(jié)合狀態(tài)等化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，同時(shí)還與燃燒條件如溫度等有關(guān)。,(4),揮發(fā)分,N,中,HCN,被氧化的主要反應(yīng)途徑如下：揮

9、發(fā)分,N,中的,HCN,氧化成,NCO,后，可能有兩條反應(yīng)，取決于,NCO,進(jìn)一步所遇到的反應(yīng)條件。在氧化性氣氛中，,NCO,會(huì)進(jìn)一步氧化成,NO,，成為,NO,的生成源。同時(shí)，又能與已生成的,NO,進(jìn)行還原反應(yīng)，使,NO,還原成,N,2,，成為,NO,的還原劑。,(5),揮發(fā)分,N,中,NH,3,被氧化的主要反應(yīng)途徑如下：,NH,3,可能作為,NO,的生成源，也可能成為,NO,的還原劑。,從熱力型、燃料型和快速型三種,NOx,生成機(jī)理可以得出抑制,NOx,生成和促使破壞,NOx,的途徑，圖中還原氣氛箭頭所指即抑制和促使,NOx,破壞的途徑,二、煤燃燒生成的,NOx,的控制,控制氮氧化物排放的

10、方法有十余種，這些方法大體上可以分為兩大類：,一級(jí)污染預(yù)防措施低,NOx,燃燒技術(shù),二級(jí)污染預(yù)防措施煙氣脫硝技術(shù),第二節(jié) 低氮氧化物燃燒技術(shù),一、燃燒運(yùn)行優(yōu)化低,NOx,調(diào)整,二、燃燒系統(tǒng)低,NOx,改造,1.低氧燃燒（低過?？諝庀禂?shù)運(yùn)行）,2.優(yōu)化配風(fēng)方式（如倒寶塔型）,3.優(yōu)化燃料和空氣的分布,從控制熱力型和燃料型,NOx,的角度出發(fā)，避免產(chǎn)生局部高溫、高氧區(qū)，是減少,NOx,排放的重要方法。,同時(shí)，準(zhǔn)確的風(fēng)量測(cè)量和風(fēng)門開度控制也是實(shí)現(xiàn)低,NOx,燃燒的關(guān)鍵，飛灰未燃盡碳和高,CO,通常是由于對(duì)各個(gè)燃燒器的燃料和風(fēng)量分配不均勻造成的。平衡煤粉管的煤粉流量以及墻燃爐中平衡各個(gè)燃燒器的二次風(fēng)量

11、能夠減少燃料和風(fēng)量分配不均勻，減少由于部分燃燒器貧氧富燃引起的,CO,和未燃盡碳損失、另一部分燃燒器高氧貧燃引起的,NOx,排放增大，同時(shí)也給予運(yùn)行人員以更大的低,NOx,燃燒調(diào)整的余地。,優(yōu)化燃料和空氣的分布的方法可以降低,10,左右的,NOx,。,第二節(jié) 低氮氧化物燃燒技術(shù),一、燃燒運(yùn)行優(yōu)化低,NOx,調(diào)整,二、燃燒系統(tǒng)低,NOx,改造,1.,空氣分級(jí)燃燒技術(shù)（爐膛高度方向整體分級(jí)）,結(jié)渣和腐蝕的防止,在采用空氣分級(jí)燃燒時(shí)，由于在第一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)是富燃料燃燒，氧的濃度比較低，產(chǎn)生還原性氣氛。在還原性氣氛中煤的灰熔點(diǎn)會(huì)比在氧化性氣氛中降低,100,120,，因而容易引起爐膛受熱面的結(jié)渣，同時(shí)還

12、原性氣氛還會(huì)導(dǎo)致受熱面的腐蝕。,因此，應(yīng)采取措施防止高溫還原性煙氣與爐壁接觸，其中一項(xiàng)有效的技術(shù)是采用“邊界風(fēng)”系統(tǒng)，其具體措施是在煤粉爐底冷灰斗和側(cè)墻上布置許多空氣槽口，以很低的流速通過這些槽口向爐內(nèi)送入一層稱為“邊界風(fēng)”的空氣流，“邊界風(fēng)”的總流量約占燃燒所需總空氣量的,5,，“邊界風(fēng)”進(jìn)入爐內(nèi)后沿著爐墻四壁上升，使水冷壁表面保持氧化性氣氛，可以有效地防止?fàn)t膛水冷壁的腐蝕或結(jié)渣。,邊,界,風(fēng),系,統(tǒng),示,意,圖,一般，采用燃料分級(jí)可使,NOx,的排放濃度降低,50%,以上。在再燃區(qū)的上面還需布置“火上風(fēng)”噴口，形成第三級(jí)燃燒區(qū)（燃盡區(qū)），以保證再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡。,燃料分級(jí)

13、燃燒時(shí)所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料，例如煤粉爐可以利用煤粉作為二次燃料。但目前煤粉爐更多采用碳?xì)漕悮怏w或液體燃料作為二次燃料，這是因?yàn)楹涂諝夥旨?jí)燃燒相比，燃料分級(jí)燃燒在爐膛內(nèi)需要有三級(jí)燃燒區(qū)，這會(huì)使燃料和煙氣在再燃區(qū)內(nèi)的儀時(shí)間相對(duì)較短，所以二次燃料即使要選用煤粉作為二次燃料，也要采用高揮發(fā)分易燃的煤種，而且要磨得更細(xì)。,在采用燃料分級(jí)燃燒時(shí)，為了有效地降低,NOx,排放，再燃區(qū)是關(guān)鍵。因此需要研究在再燃區(qū)中影響,NOx,濃度值的因素。,4.1,濃淡燃燒型低,NOx,燃燒器,雙旋風(fēng)煤粉燃燒器其主要工作原理是：,一次風(fēng)粉混合物首先進(jìn)入燃燒器的入口管，然后由入口管進(jìn)入均分器，風(fēng)粉混合物

14、從均分器出來分為兩股分別進(jìn)入兩個(gè)旋風(fēng)分離器的筒體，一為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，另一為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。風(fēng)粉混合物以一定的速度進(jìn)入分離器，煤粉顆粒在離心力作用下被甩到分離器的周邊，而在中心部分是煤粉濃度很稀、顆粒更細(xì)的混合物,(,呈貧燃區(qū),),，稱為乏氣，乏氣通過乏氣管引入到乏氣噴口。風(fēng)粉混合物由于乏氣的引出，使煤粉主氣流濃度提高,(,呈富燃區(qū),),。由于兩者都偏離了理論空氣量，因此使燃燒溫度降低，較好地抑制了,NOx,的生成。在實(shí)際應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)，采用此種濃淡燃燒技術(shù)還有良好的穩(wěn)燃作用。,4.2,空氣分級(jí)低,NOx,旋流燃燒器,4.3,直流燃燒器高度方向空氣分級(jí),4.4,濃淡燃燒型低,NOx,燃燒器,第三節(jié) 選擇

15、性催化還原脫硝技術(shù),一、,SCR,工藝,選擇性催化還原,(SCR),煙氣脫硝：利用氨,(NH,3,),對(duì),NOx,的還原功能，在一定條件下將,NOx,還原為對(duì)大氣沒有多大影響的,N,2,和水?！斑x擇性”在這里是指在催化劑的存在下,NH,3,優(yōu)先選擇,NOx,進(jìn)行還原。,1,選擇性催化還原,(SCR),法的工作原理,將氨噴入煙道，與煙氣均勻混合，流過安放有催化劑的反應(yīng)器，在催化劑的作用下完成還原反應(yīng)。,2,SCR,催化反應(yīng)器的布置,高溫高灰布置（高塵布置,),此段煙氣溫度一般在,300,500 ,之間，多數(shù)催化劑在此溫度范圍內(nèi)有足夠的活性。但催化劑需要承受高濃度飛灰的碰撞、磨損、堵塞、毒化,2,

16、SCR,催化反應(yīng)器的布置,高溫低灰布置（低塵布置,),可防止煙氣中的飛灰對(duì)催化劑的污染和對(duì)反應(yīng)器的磨損與堵塞，但大部分電除塵器在,300,400,的高溫下無法正常運(yùn)行。,2,SCR,催化反應(yīng)器的布置,低溫低灰布置,(,尾部布置,),煙氣溫度低于催化條件下,NH,3,與,NO,反應(yīng)的合適溫度，需要加裝煙氣加熱器，造成經(jīng)濟(jì)性的下降。,2,SCR,催化反應(yīng)器的布置,我國普遍采用高溫高灰布置，工藝流程如下；,SAH,：蒸氣式空氣預(yù)熱器,(,暖風(fēng)器,),SAH,系列暖風(fēng)器是利用汽輪機(jī)低壓抽汽作為熱源來加熱空氣的，電站鍋爐的空氣預(yù)熱器入口端采用暖風(fēng)器后，可以避免在空氣預(yù)熱器金屬表面造成的氧腐蝕和硫酸腐蝕，

17、使金屬壁的積灰大為減輕，不致因堵灰造成引風(fēng)阻力的增加，從而大大延長(zhǎng)空氣預(yù)熱器的使用壽命，確保機(jī)組的安全運(yùn)行。,SCR,工藝學(xué)習(xí)內(nèi)容,能解釋,SCR,工藝,能寫出主要化學(xué)反應(yīng)式,正確理解影響脫硝效率的因素,正確分析工藝系統(tǒng)及主要操作,關(guān)鍵問題及解決方法,初步具有處理常見故障的能力,難點(diǎn),重點(diǎn),重點(diǎn),重點(diǎn),難點(diǎn),難點(diǎn),二、,SCR,工藝的基本原理,1,選擇性還原過程,主反應(yīng)：,4NH,3,+4NO+O,2,4N,2,+6H,2,O,4NH,3,+2NO,2,+O,2,3N,2,+6H,2,O,氧化副反應(yīng)：,4NH,3,+5O,2,4NO+6H,2,O,2NH,3,N,2,+3H,2,4NH,3,+

18、3O,2,4N,2,+6H,2,O,進(jìn)一步提高反應(yīng)溫度，氧化反應(yīng)變得更為重要，結(jié)果使得,NO,x,脫除效率降低,其他反應(yīng)：,SO,2,+1/2O,2,SO,3,2NH,3,+SO,3,+H,2,O(NH,4,),2,SO,4,NH,3,+SO,3,+H,2,ONH,4,HSO,4,SO,3,+H,2,OH,2,SO,4,硫酸銨和硫酸氫銨是非常細(xì)的顆粒，在溫度降低到,230,以下時(shí)會(huì)凝結(jié)黏附，導(dǎo)致以下幾個(gè)問題：（,1,）空氣預(yù)熱器換熱面的腐蝕；（,2,）飛灰污染；（,3,）催化劑的腐蝕；（,4,）環(huán)境污染。,反應(yīng)主要是在催化劑表面進(jìn)行的，催化劑的外表面積和微孔特性很大程度上決定了催化劑反應(yīng)活性,

19、反應(yīng)機(jī)理示意,2,3.,還原劑,根據(jù)國外應(yīng)用的情況和我國國情，可將無水液氨法作為主選方案，但液氨屬于危險(xiǎn)品，需十分注意安全防護(hù)；尿素運(yùn)輸便利、安全，但制氨、儲(chǔ)存等問題較多，可以作為次選方案；氨水運(yùn)輸成本高、且運(yùn)輸不安全，國內(nèi)尚無工程應(yīng)用，故本標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定氨水,SCR,的技術(shù)要求。,液氨性質(zhì),氨氣熔點(diǎn),-77.7,，沸點(diǎn),-33.5,，自燃點(diǎn),651,，常溫飽和蒸汽壓下的密度為,0.59g/cm,3,。氨氣無色有強(qiáng)烈刺激性氣味，有毒，空氣中最高允許濃度為,30mg/Nm,3,。液氨的氣化熱值較高，氣化熱值達(dá)到,23.35kJ/mol,，可以作為工業(yè)制冷劑使用；氨具有親水性，親脂性；氨氣容易壓縮

20、：,20 ,條件下，加壓到,8.71,倍的大氣壓，就可以液化。,液氨的危害主要有：爆炸危險(xiǎn),化學(xué)爆炸：氨氣在空氣混合物中體積含量超過,16 25%,，就會(huì)形成爆炸混合物，遇有明火就會(huì)發(fā)生爆炸。,物理爆炸：物理爆炸主要是指氨儲(chǔ)存罐發(fā)生爆炸。由于液氨極易氣化，而且罐體內(nèi)的壓力與罐體溫度不是正比關(guān)系，溫度由,20,升高到,25,，壓力會(huì)從,8.71,升高到,92.72,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。所以過量充裝是物理爆炸的首要原因；其次是控制液氨罐的罐體溫度及壓力，當(dāng)液氨罐溫度高于,33,，壓力大于,1.45Mpa,時(shí)，就必須開啟冷卻水閥，進(jìn)行降溫、降壓處理。,液氨的危害主要有：人員傷害危險(xiǎn),皮膚傷害：液氨的氣化熱值

21、較高，人員直接接觸液氨，就會(huì)造成人員皮膚低溫灼傷。,呼吸道傷害：見下表,眼睛傷害：由于氨氣具有十分強(qiáng)烈的親水性，親脂性、滲透性、腐蝕性。一旦進(jìn)入眼睛，就會(huì)因刺激而流淚，高濃度的氨，還可能使視力減退，甚至失明,濃度,mg/m,3,時(shí)間,癥狀,3500-7000,30,立即死亡,1750-4000,30,危及生命,700,30,立即咳嗽,553,強(qiáng)烈刺激,175-350,28,鼻眼刺激，呼吸脈搏加速,140-210,28,明顯不適，尚可工作,140,30,眼呼吸不適惡心,70-140,30,可以工作,67.2,45,鼻咽刺激感,9.8,45,無刺激作用,1,，副反應(yīng)速率將增大，降低,NOx,脫除率

22、，增加了未轉(zhuǎn)化,NH,3,的排放濃度，造成二次污染。,一般需將氨的排放濃度控制在,3ppm,以下，,實(shí)際操作的化學(xué)計(jì)量比一般,1,。,希望安裝運(yùn)行穩(wěn)定、價(jià)格適宜的在線氨氣檢測(cè)儀的產(chǎn)品。,SCR,正常運(yùn)行下，飛灰中含氨量控制在,50mg/kg,以下時(shí)，可有效控制氨逃逸率在安全運(yùn)行范圍之內(nèi)。,4.,接觸時(shí)間對(duì),NOx,脫除率的影響,此外，影響脫硝效率還有煙氣流動(dòng)狀態(tài)、煙氣中的含氧量、催化劑進(jìn)口,NOx,的濃度、燃料種類及特性、催化劑反應(yīng)器的設(shè)計(jì)等因素。,本節(jié)課小結(jié),解釋,SCR,工藝,SCR,工藝布置方式,能寫出主要化學(xué)反應(yīng)式,正確理解影響脫硝效率的因素,四、,SCR,工藝系統(tǒng),SCR,工藝主要由

23、三部分組成，即：,(,一,),煙氣系統(tǒng),(,二,),脫硝反應(yīng)系統(tǒng),(,三,),還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng)系統(tǒng),(,四,),控制系統(tǒng),對(duì)于某些布置方式還有煙氣再熱系統(tǒng)等附屬設(shè)施。,煙氣系統(tǒng)包含導(dǎo)流板、煙道支吊架、人孔門、擋板、膨脹節(jié)等所有部件。煙道布置要求簡(jiǎn)潔、流場(chǎng)通順、煙氣阻力?。粺煹纼?nèi)布置混合器和導(dǎo)流板等均流裝置。有的省煤器口設(shè)置大截面灰斗和除灰格柵,脫硝系統(tǒng)設(shè)置省煤器旁路，其主要作用是機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，保證,SCR,入口煙氣溫度能達(dá)到脫硝反應(yīng)溫度窗。脫硝系統(tǒng)設(shè)置反應(yīng)器旁路的作用是用來在鍋爐啟動(dòng)和停運(yùn)期間或緊急狀況下隔離,SCR,反應(yīng)器，使催化劑不受到損害，機(jī)組在長(zhǎng)期不脫硝時(shí)隔離,SCR,裝置，以節(jié)

24、約引風(fēng)機(jī)的電耗。,脫硝系統(tǒng)設(shè)置旁路的缺點(diǎn)主要為：系統(tǒng)復(fù)雜，增加了控制的復(fù)雜性；需要設(shè)置旁路煙道和擋板門，從而增加了投資；旁路擋板門需要配備密封風(fēng)機(jī)，增加了廠用電，并且對(duì)系統(tǒng)控制和場(chǎng)地面積等提出了更高的要求。,隨著催化劑技術(shù)的改進(jìn)及,SCR,系統(tǒng)的完善，很多脫硝系統(tǒng)逐漸取消了旁路的設(shè)置。,(,二,),脫硝反應(yīng)系統(tǒng),為全封閉的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備,反應(yīng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)為脫硝效率、最大,NH,3,逃逸量、煙氣量及煙氣成分、煙氣溫度、要求的催化劑壽命。,通常每臺(tái)鍋爐配兩套反應(yīng)器，每套反應(yīng)器處理煙氣總量的,1/2,。,脫硝反應(yīng)器,1,反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu),SCR,反應(yīng)器由反應(yīng)器殼體、流場(chǎng)優(yōu)化裝置、進(jìn)氣和排空罩、整流裝置，催

25、化劑模塊、吊裝設(shè)備、支撐框架、密封裝置、吹灰器以及在線分析監(jiān)測(cè)裝置等組成。其中，催化劑是,SCR,系統(tǒng)的關(guān)鍵。,反應(yīng)器有水平和垂直氣流兩種布置方式，在燃煤鍋爐中，煙氣中的含塵量很高，一般采用垂直氣流布置方式,脫硝反應(yīng)器,單體,模塊,反應(yīng)器,單孔,脫硝反應(yīng)器,模塊化的催化反應(yīng)器,模,塊,化,設(shè),計(jì),催化劑模塊主要技術(shù)數(shù)據(jù),脫硝反應(yīng)器,每個(gè)模塊的單體數(shù),72,個(gè),模塊尺寸,950,mm,長(zhǎng),1905,mm,寬,1030,mm,高,單個(gè)模塊重量（包括催化劑）,1050,Kg,單個(gè)反應(yīng)器每層模塊數(shù),77,個(gè),反應(yīng)器每層模塊布置,7,11,在處理催化劑時(shí)，需要采取下列防護(hù)措施：,防止催化劑受潮；,帶手套

26、；,戴安全眼鏡；,戴安全面具；,在操作催化劑時(shí)，不能吃東西、喝飲料和吸煙；,處理完成后要漱口、洗手和洗臉。,脫硝反應(yīng)器,若催化劑操作未采取以上防護(hù)措施，由于催化劑粉塵或催化劑成份（如,V,2,O,5,）可能引起如下不適或傷害：,眼睛和黏膜的不適；,通過吸入破壞健康；,目前未知的生理破壞；,如果大量的,V,2,O,5,進(jìn)入湖泊和河流，將危害魚類和浮游生物。,脫硝反應(yīng)器,催化劑存放的注意事項(xiàng),(1),催化劑模塊應(yīng)放在集裝箱或木箱中儲(chǔ)存，催化劑單體應(yīng)平放。,(2),催化劑模塊的堆放層數(shù)不能超過三層，并且地面必須鋪墊方木網(wǎng)格，用來支撐催化劑模塊。,(3),避免催化劑模塊的機(jī)械損傷。,(4),催化劑一般

27、存放在干燥處。,脫硝反應(yīng)器,催化劑安裝注意事項(xiàng),(1),建議從上到下安裝，否則最下層催化劑用防水的油布或鋼板來保護(hù)。,(2),催化劑安裝完畢后，反應(yīng)器、煙氣通道和催化劑層必須保證清潔，以防催化劑污染和堵塞。,(3),建議在調(diào)試實(shí)驗(yàn)前安裝催化劑模塊，安裝后盡早初次運(yùn)行反應(yīng)器，也就是說，試運(yùn)行前的時(shí)間越短越好。,脫硝反應(yīng)器,反應(yīng)器殼外部設(shè)有加固肋及保溫層，在反應(yīng)器側(cè)壁對(duì)應(yīng)催化劑部位應(yīng)設(shè)置催化劑裝載門和人孔，前者用于將催化劑模塊裝入或更換，后者用于機(jī)組停運(yùn)時(shí)進(jìn)入檢查或檢測(cè)催化劑模塊。,催化劑模塊裝入鋼箱便于運(yùn)輸、安裝和起吊，防止催化劑的破損。催化劑模塊與箱體外殼之間以及箱體與箱體頂部間隙之間都裝有密

28、封裝置，以防止未處理煙氣的泄漏以及外部振動(dòng)的影響。,箱體底部有一個(gè)用于固定的支撐格柵，箱體頂部設(shè)有不銹鋼保護(hù)格柵，避免外來物磨損催化劑。,脫硝反應(yīng)器,2,SCR,催化劑層的布置及更換方案,催化劑層通常采用,2+1,或,3+1,的布置方案，初期運(yùn)行時(shí)只填裝,2,層,(,或,3,層,),催化劑，運(yùn)行中催化劑活性逐漸衰減，當(dāng)脫硝效率不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，填裝預(yù)留層，以后逐層更換催化劑,這種布置及更換方案增加脫硝效率，有效延長(zhǎng)催化劑的壽命，節(jié)省,SCR,運(yùn)行費(fèi)用。,脫硝反應(yīng)器,3,吹灰器,聲波和蒸汽兩種吹灰技術(shù),脫硝反應(yīng)器,吹灰器,耙式蒸汽吹灰器的工作原理：將一定壓力和一定干度的蒸汽，從吹灰器噴口,(,

29、從伸縮桿的耙上噴嘴中,),高速噴出，對(duì)積灰的受熱面進(jìn)行吹掃，以達(dá)到清除積灰的目的。蒸汽吹灰的動(dòng)力壓力決定了清灰的有效性。,聲波吹灰器工作原理：利用金屬膜片在壓縮空氣的作用下彎曲震動(dòng)產(chǎn)生低頻、高能聲波，通過擴(kuò)聲筒將聲波放大，由空氣介質(zhì)把聲能傳遞到相應(yīng)的積灰點(diǎn)，產(chǎn)生共振清除設(shè)備上的堆積灰塵，再由重力或氣流將灰塵帶走,脫硝反應(yīng)器,如某廠蒸汽吹灰：,每層裝,3,臺(tái),IK-525SL,耙式吹灰器，由,DCS,進(jìn)行運(yùn)行控制。,從上至下依次順序吹灰。,吹灰蒸汽從鍋爐吹灰蒸汽管道減壓站之后引接。,如某廠聲波吹灰系統(tǒng),每臺(tái),SCR,使用,9,個(gè),DC-75,喇叭，第一層,4,個(gè)、第二層,5,個(gè)、第三層,5,個(gè)（

30、預(yù)留）。,清灰的順序?yàn)槊看卧谝粚由线\(yùn)行兩臺(tái)聲波喇叭，這一對(duì)喇叭或第,9,個(gè)喇叭每次運(yùn)行十秒鐘，一循環(huán)的間隔為十分鐘。,1,、脫硝反應(yīng)系統(tǒng),關(guān)于吹灰器,在美國，用于,SCR,的聲波吹灰器比例越來越高，有超過蒸汽的趨勢(shì)。新項(xiàng)目約有,50%,采用聲波。主要原因有：,價(jià)格便宜，初投資便宜。運(yùn)行成本低，,Migrant,電廠原來用蒸汽吹灰，每天的成本為,40.5,美元，而換聲波后，僅為,3.75,美元。,吹灰性能較好。,Drakesboro,電廠進(jìn)行了徹底的聲波與蒸汽吹灰器的比較：,2,號(hào)機(jī)組為蒸汽吹灰，而將,1,號(hào)就全部改成聲波吹灰，進(jìn)行相同條件比較。結(jié)果就吹灰性能而言二者沒有顯著差異。于是做出決定用

31、聲波替換蒸汽。,系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。蒸汽系統(tǒng)涉及高溫管道閥門支吊架，系統(tǒng)較復(fù)雜，設(shè)計(jì)安裝維護(hù)費(fèi)事。,1,、脫硝反應(yīng)系統(tǒng),聲波吹灰器和蒸汽吹灰器的技術(shù)特點(diǎn)比較：,蒸汽吹灰器使用蒸汽直接吹掃，吹灰強(qiáng)度大，對(duì)結(jié)渣性較強(qiáng)、灰熔點(diǎn)低、較粘的灰比較有效；聲波吹灰器利用聲能吹灰，吹灰強(qiáng)度不高，對(duì)于已結(jié)渣和粘性強(qiáng)的積灰作用不大。,聲波吹灰器安裝簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜，運(yùn)行成本低，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。,兩種吹灰方式在反應(yīng)器內(nèi)的充滿度也有較大差異。蒸汽吹灰留有“死角”，聲波清灰不留死角，催化效率較高。,蒸汽吹灰方式引入蒸汽作為吹灰介質(zhì)，使煙氣濕度增加，不僅會(huì)提高煙氣露點(diǎn)，而且蒸汽的直接沖刷會(huì)磨損催化劑的表面，產(chǎn)生疲勞損傷

32、。長(zhǎng)期運(yùn)行可使催化劑失效，甚至發(fā)生腐蝕和堵塞的危險(xiǎn)。聲波吹灰器沒有引入其他吹灰介質(zhì)，是非接觸式的清灰方式，因此對(duì)催化劑沒有類似的副作用。,聲波吹灰器發(fā)出的聲波頻率如與管壁頻率相近，容易產(chǎn)生共振，破壞結(jié)構(gòu)。在一定頻率范圍內(nèi)，聲波吹灰器運(yùn)作產(chǎn)生的噪音會(huì)對(duì)周圍的人體產(chǎn)生危害。,1,、脫硝反應(yīng)系統(tǒng),4,采樣裝置,進(jìn)口處任意點(diǎn)的,NOx,濃度相同，,NOx,的濃度測(cè)試不采用,多點(diǎn)抽氣采樣混合分析,，而是直接進(jìn)行在線分析。,出口處采用,多點(diǎn)抽氣采樣混合分析,， 因?yàn)樵?SCR,反應(yīng)器中的催化劑的作用下,NOx,被還原，由于催化劑的堵塞與否或噴氨量等的差異，在不同點(diǎn)處的,NOx,濃度可能差異較大。由于測(cè)試點(diǎn)

33、較多，所需煙氣量較大，所以需要設(shè)置,采樣風(fēng)機(jī),。,采樣管的現(xiàn)場(chǎng)拼裝示意,(,三,),還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng)系統(tǒng),系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)罐、液氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖槽、稀釋風(fēng)機(jī)、混合器、氨氣稀釋槽、,AIG(,氨的噴射裝置,),、廢水泵、廢水池及安全裝置等。,SCR,系統(tǒng)原則性工藝流程圖,(1),液氨卸料壓縮機(jī),氨壓縮機(jī)的作用,（壓縮機(jī)動(dòng)畫）,造成氣體壓差輸送液氨和將殘余氨氣回凝,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),靠壓差輸送液氨,卸氨時(shí)液氨貯罐與液氨槽車罐之間用液相管和氣相管相連。通常情況下，管道打開，液氨流動(dòng)到兩罐液位高度相同時(shí)自行停止。此時(shí)如果對(duì)液氨槽車罐加壓，并使壓力足以克服連接管道阻力和兩罐之間的液位差，

34、則液氨會(huì)從槽車罐迅速流入貯氨罐。氨壓縮機(jī)可以完成此項(xiàng)工作。氨壓縮機(jī)將貯氨罐氣相空間的氨氣抽到槽車罐氣相空間，使槽車罐內(nèi)壓力增加，貯氨罐內(nèi)壓力降低，促使液氨從槽車罐通過液相罐流入貯氨罐。在壓縮過程中，液氨氣體溫度升高，使槽車罐內(nèi)壓力在增高，加速液氨流入貯氨罐。,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),殘余氨氣回凝液化流程,1-,底部剩余氣體；,2-,氣體管道；,3-,液體管道,(,在氨氣重新冷凝時(shí)關(guān)閉,),；,4-,液氨,殘余氨氣回凝,殘余氨氣回凝液化工藝與液氨輸送的工藝相反。當(dāng)槽車罐內(nèi)液氨卸完，僅剩有殘余液氨時(shí)，便會(huì)氣化占據(jù)整個(gè)空間。此時(shí)卸氨時(shí)從貯氨罐壓縮來的氨氣也充滿槽車罐并使其具有一定壓力。,為了充分利用這部分

35、氨氣，通常在卸氨過程結(jié)束時(shí)，將氨壓縮機(jī)的四通閥反向，在不改變氨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)向的情況下，再把槽車罐內(nèi)的氨氣抽到貯氨罐液相之中，使被壓縮的過程氨氣回凝液化 。,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),圖 氨壓縮機(jī)組示意,1-,氨液分離器；,2-,液位控制開關(guān)；,3-,四通閥；,4-,止回閥；,5-,進(jìn)氣壓力表；,6-,出氣壓力表；,7-,油尺；,8-,機(jī)油壓力表；,9-,過濾器；,10-,泄流閥；,11-,底座；,12-,電機(jī),下表 氨壓縮機(jī)主要故障,故障名稱,故障原因,生產(chǎn)效率低,閥門折斷或漏氣，活塞環(huán)磨損，進(jìn)氣過濾器堵塞，四通閥潤滑不良,機(jī)器過熱,閥門漏氣，活塞環(huán)磨損，過濾器堵塞，進(jìn)氣或環(huán)境溫度過高，壓縮比過大，負(fù)荷不

36、均衡，散熱片臟污,敲擊等不正常聲響,閥門折斷，皮帶過松，連桿銷套磨損嚴(yán)重，連桿軸承磨損，負(fù)荷不均衡，活塞或密封松動(dòng),機(jī)器內(nèi)有油,推桿密封磨損，活塞或密封磨損間隙過大,活塞環(huán)磨損不正常,過濾囂堵塞，進(jìn)氣或氣溫高，壓縮比過大負(fù)荷不均衡，活塞或密封緊固松動(dòng)，推桿密封損壞,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),故障名稱,故障原因,油軸室排氣孔排氣,推桿密封磨損嚴(yán)重，活塞或密封磨損,底座四周漏油,曲軸室油帶進(jìn)汽缸、油封損壞,無油壓,曲軸室無油，齒輪泵工作不正常,震動(dòng)過大,閥門折斷，皮帶松弛，飛輪松動(dòng)，連桿銷套磨損嚴(yán)重，連桿軸承磨損，負(fù)荷不均衡，壓縮機(jī)及底座安裝不良，電機(jī)軸承磨損,電機(jī)過熱或啟動(dòng)器自動(dòng)跳閘,電壓低，電機(jī)連線錯(cuò)

37、誤，壓縮機(jī)超負(fù)荷，電機(jī)短路，電機(jī)軸承磨損，啟動(dòng)器熱阻絲型號(hào)不符,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),(2),液氨儲(chǔ)罐,工程共設(shè)計(jì),2,個(gè)儲(chǔ)罐，一個(gè)液氨儲(chǔ)罐可供應(yīng)一套,SCR,機(jī)組脫硝反應(yīng)所需還原劑一周左右。,儲(chǔ)罐上安裝緊急關(guān)斷閥和安全閥做為儲(chǔ)罐液氨泄漏保護(hù)所用。,儲(chǔ)罐還裝有溫度計(jì)、壓力表、液位計(jì)和相應(yīng)的變送器將信號(hào)送到主體機(jī)組,DCS,控制系統(tǒng)，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)溫度或壓力高時(shí)開啟冷卻水。當(dāng)儲(chǔ)罐罐體溫度高時(shí)報(bào)警，當(dāng)壓力高時(shí)開啟廢水箱上氣動(dòng)閥。,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),(3),液氨蒸發(fā)器,液氨蒸發(fā)所需要的熱量可采用,電加熱器或蒸汽加熱,的方式來提供。,蒸汽加熱器的控制系統(tǒng)較電加熱復(fù)雜，采用蒸汽加熱比采用電加熱的投資大；從運(yùn)行費(fèi)用

38、上講電加熱器的電耗高，加熱元件易損，運(yùn)行費(fèi)用高。,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),如某廠蒸汽蒸發(fā)器,液氨蒸發(fā)器為螺旋盤管（,1.4m),式。管內(nèi)為液氨，管外為溫水浴，以蒸氣直接噴入水中加熱至,40,，再以溫水將液氨氣化，并加熱至常溫。蒸氣流量受蒸發(fā)器本身水浴溫度控制調(diào)節(jié)。當(dāng)水的溫度高過時(shí)報(bào)警，高高值時(shí)則切斷蒸汽來源，并在控制室,DCS,上報(bào)警顯示。在氣氨出口管線上裝有溫度檢測(cè)器，當(dāng)溫度低于,10,時(shí)切斷液氨進(jìn)料，使氣氨至氣氨罐維持適當(dāng)溫度及壓力。與蒸發(fā)器連通的氣氨罐上裝有壓力控制閥將氣氨壓力控制在,2.1kg/cm,2,。當(dāng)出口壓力達(dá)到,3.8 kg/cm,2,時(shí)，則切斷液氨進(jìn)料。,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),如某廠

39、電加熱蒸發(fā)器,本設(shè)備采用電加熱乙二醇水溶液而間接加熱液氨來使用液氨蒸發(fā)，從而提供符合要求的氨氣。本設(shè)備由外加熱容器、電加熱管及內(nèi)容器組成。,液氨蒸發(fā)量：設(shè)計(jì),366.6kg/h,最大,401kg/h,，最小,94.2kg/h,；,加熱溶液：,30%,（,wt,）乙二醇水溶液，操作溫度：,80,，,操作壓力：常壓；,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),(4),氨氣緩沖槽,(,氣氨罐,),從蒸發(fā)器蒸發(fā)的氣氨流進(jìn)氣氨罐，通過調(diào)壓閥減壓成,2.1kg/cm,2,，再通過氣氨輸送管線送到鍋爐側(cè)的脫硝系統(tǒng)。氣氨罐的作用即在穩(wěn)定氣氨的供應(yīng)，避免受蒸發(fā)器操作不穩(wěn)定所影響。氣氨罐上也有安全閥（啟跳壓力為,0.8MPa),可保護(hù)設(shè)

40、備。,當(dāng)停蒸發(fā)系統(tǒng)時(shí)氣氨罐中的氨留在罐中，使下次啟動(dòng)可快速達(dá)到要求壓力。,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),(5),稀釋風(fēng)機(jī)系統(tǒng),稀釋風(fēng)機(jī)系統(tǒng)每爐各設(shè)置二臺(tái)高壓風(fēng)機(jī)，并互為備用。在風(fēng)機(jī)進(jìn)口設(shè)有氣動(dòng)風(fēng)門，用于自控的啟動(dòng)和切換。,為了防止風(fēng)機(jī)切換時(shí)空氣倒流，在風(fēng)管并流之前設(shè)置止回閥。,為了監(jiān)視二個(gè)反應(yīng)器噴氨稀釋風(fēng)運(yùn)行情況，在風(fēng)道上設(shè)置流量計(jì)。,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),氨注射裝置,(AIG),主要由,噴射格柵、噴嘴和,靜態(tài)混合器,組成,氨和,NOx,的,混合程度,對(duì)提高,SCR,工藝的脫硝效率具有極大的影響。,噴嘴流量可手動(dòng)調(diào)節(jié),，建立與,NOx,的通量剖面相一致的氨的噴入劑量。,氨噴射格柵和噴射點(diǎn)的密

41、度是影響混合均勻度的另一個(gè)重要因素。,如某電廠：,24,個(gè)噴嘴均布煙道截面，噴嘴流量可手動(dòng)調(diào)節(jié)（試運(yùn)時(shí)）,噴射格柵和噴嘴,氨,/,煙氣混合器,(6),廢水箱,廢水箱為立式水箱，水箱上部設(shè)有,2,米長(zhǎng)的噴淋塔，水箱的液位由溢流管線維持，廢水箱設(shè)計(jì)連結(jié)由箱頂淋水和箱側(cè)進(jìn)水。液氨系統(tǒng)各排放處所排出的氣氨由管線匯集后從廢水箱底部進(jìn)入。通過分散管將氣氨分散入廢水箱水中，利用大量水來吸收安全閥、檢修排放的氣氨。,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),(7),排放系統(tǒng),系統(tǒng)緊急排放的氣氨則排放至廢水箱中，經(jīng)水的吸收排入廢水坑，再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理廠處理。,當(dāng)夏季溫度達(dá)到,33,以上，氨儲(chǔ)罐上冷卻水系統(tǒng)啟動(dòng)，冷卻噴淋水經(jīng)地面

42、坡度進(jìn)地溝，由地溝進(jìn)廢水坑。冷卻水集中至地坑時(shí)，可開啟廢水泵，通過,DN15,管道進(jìn)噴淋管補(bǔ)充部分噴淋水，即時(shí)通往污水處理閥手動(dòng)關(guān)閉，通往往噴淋管閥手動(dòng)開啟，旁路閥手動(dòng)開啟。,消防監(jiān)控系統(tǒng)與自動(dòng)噴淋系統(tǒng)聯(lián)鎖，噴淋水同樣進(jìn)廢水坑。,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),(8),安全裝置,液氨具有一定的腐蝕性，注意選用合適的材料滿足抗腐蝕要求。,氨氣泄漏檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng),備有氮?dú)獯祾呦到y(tǒng),安裝緊急噴淋系統(tǒng)。在貯罐區(qū)域，卸載區(qū)域和氨蒸發(fā)區(qū)域，安裝噴水系統(tǒng)用于在泄漏時(shí)吸收氨氣。,設(shè)置洗眼淋浴站。氨站區(qū)域貯罐區(qū)內(nèi)外各布置有一套洗眼淋浴裝置，其水源由廠區(qū)自來水系統(tǒng)供給，用于在事故時(shí)就地操作人員與氨接觸后及時(shí)用水沖洗以保護(hù)眼睛和身

43、體。,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),氣氨,泄漏,檢測(cè)器,氨液易泄漏處及氨罐區(qū)域裝有氨氣泄漏檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，并在控制室顯示大氣中氨的濃度，操作員可在控制室內(nèi)監(jiān)視氨區(qū)情況。當(dāng)檢測(cè)器測(cè)得大氣中氨濃度過高時(shí)，在機(jī)組控制室會(huì)發(fā)出警報(bào)，并啟動(dòng)消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，打開雨淋閥在設(shè)備四周水霧噴淋。通過大量水噴淋使溢出氨在短時(shí)間內(nèi)被吸收。消除火災(zāi)隱患。,如某廠液氨儲(chǔ)存及供應(yīng)系統(tǒng)周邊設(shè)有六只氣氨檢測(cè)器,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),備有氮?dú)獯祾呦到y(tǒng),脫硝工程中氨管，如卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)槽、蒸發(fā)器、氣氨罐等都備有氮?dú)獯祾吖芫€。在液氨卸料或系統(tǒng)閥門儀表檢修之前通過氮?dú)獯祾吖芫€對(duì)以上設(shè)備分別要進(jìn)行嚴(yán)格的系統(tǒng)嚴(yán)密性檢查和氮?dú)獯祾?，防止氣氨泄漏和與系統(tǒng)中殘

44、余的空氣混合造成危險(xiǎn)。,每次卸氨后要將閥門前管道中的氨用氮?dú)廒s入廢水箱噴淋吸收，防止氨溢出。,還原劑儲(chǔ)存及供應(yīng),尿素制氨系統(tǒng)典型系統(tǒng)流程,制氨系統(tǒng)有水解和熱解兩種方式：,a),尿素水解制氨系統(tǒng)；,b),尿素?zé)峤庵瓢毕到y(tǒng),典型尿素水解制氨氣系統(tǒng)工藝流程圖,尿素水解制氨氣的典型系統(tǒng)流程包括：,a,）運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)的顆粒尿素送入尿素顆粒儲(chǔ)倉，經(jīng)尿素計(jì)量罐加入尿素溶解罐中，于工藝?yán)淠ɑ虬幢壤a(bǔ)充的新鮮除鹽水）中充分溶解，以配制一定濃度的尿素溶液。溶解罐中工藝?yán)淠ɑ虺}水）通過蒸汽加熱維持在,40,左右，溶解罐設(shè)置有攪拌器。溶解罐中的尿素溶液通過尿素溶液泵送入尿素溶液儲(chǔ)罐中；,b,）供給泵將尿素溶液

45、儲(chǔ)罐中的尿素溶液送入水解反應(yīng)器；,c,）尿素溶液在水解反應(yīng)器中通過蒸汽加熱后產(chǎn)生水解，轉(zhuǎn)化為氨氣和二氧化碳，水解后的殘留液體盡可能回收至系統(tǒng)設(shè)備中重復(fù)利用，以減少系統(tǒng)熱損失。水解反應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)保證溶液有足夠的停留時(shí)間，加熱蒸汽一般由汽機(jī)抽汽作為汽源；,d,）尿素水解后生成的氨氣,/,二氧化碳進(jìn)入緩沖罐，再由緩沖罐送至氨和空氣混合器中與稀釋空氣混合后供應(yīng)至鍋爐,SCR,氨噴射系統(tǒng)，氨氣供應(yīng)管道加裝電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥門，以控制氨氣供應(yīng)量。,典型尿素?zé)峤庵瓢睔庀到y(tǒng)工藝流程圖,a,）尿素粉末儲(chǔ)存于儲(chǔ)倉，由螺旋給料機(jī)輸送到溶解罐里，用除鹽水將固體尿素溶解成,40,50,（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的尿素溶液，通過尿素溶液給

46、料泵輸送到尿素溶液儲(chǔ)罐；,b,）尿素溶液經(jīng)由供液泵、計(jì)量與分配裝置、霧化噴嘴等進(jìn)入絕熱分解室，稀釋空氣經(jīng)燃料加熱后也進(jìn)入分解室，霧化后的尿素液滴在絕熱分解室內(nèi)分解；,c,）經(jīng)稀釋風(fēng)降溫后的分解產(chǎn)物溫度約為,260,350,，經(jīng)由氨噴射系統(tǒng)進(jìn)入,SCR,反應(yīng)器。,(,四,),控制系統(tǒng),分為供氨控制系統(tǒng)和,SCR,控制系統(tǒng)。,供氨控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)氨的卸載、儲(chǔ)罐的轉(zhuǎn)運(yùn)，提供反應(yīng)器所需的氨蒸氣以及儲(chǔ)罐各工藝參數(shù)的監(jiān)視及事故狀況下的應(yīng)急處理，其主要的控制對(duì)象為氨壓縮機(jī)系統(tǒng)、儲(chǔ)罐、污水坑泵、氨蒸發(fā)器、氨卸載控制盤等。,SCR,控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn),NOx,脫除效率的控制及反應(yīng)器各工況的監(jiān)視和吹灰控制，其主要控

47、制對(duì)象為稀釋空氣風(fēng)機(jī)、吹灰器、氨流量控制,(,脫硝效率、氨逃逸率,),等,1.,氨流量控制：,常用的,SCR,控制系統(tǒng)是基于一個(gè)簡(jiǎn)單的前饋環(huán),(,帶反饋調(diào)整,),。這個(gè)前饋環(huán)的基礎(chǔ)是煙道,NOx,排放量與隨負(fù)荷而變的所需氨注入量的試驗(yàn)曲線。通過進(jìn)口,NOx,濃度和煙氣流量的乘積來產(chǎn)生,NOx,流量信號(hào)，此信號(hào)乘上所需,NH,3,/NOx,摩爾比就是基本氨氣流量信號(hào)，同時(shí)將反應(yīng)器出口,NOx,濃度與規(guī)定的,NOx,值進(jìn)行比較，用反饋信號(hào)來修正噴氨量，一般不用氨逃逸量或脫硝效率作為反饋信號(hào)。,2,氨逃逸量的控制,反應(yīng)器出口控制氨逃逸濃度宜小于,2.5mg/m,3,(SCR,反應(yīng)器出口煙氣中氨的質(zhì)量

48、與煙氣體積之比。通常電廠控制在,3ppm,以內(nèi),),，當(dāng)氨逃逸濃度大于,2.5mg/m,3,時(shí)，增大反應(yīng)器出口,NOx,含量設(shè)定值，以降低脫硝率，減少噴氨量，維持氨逃逸濃度小于,3ppm,3,脫硝效率的控制,脫硝效率控制在,80%,，當(dāng)鍋爐工況發(fā)生變化時(shí)，若實(shí)測(cè)的進(jìn)、出口,NOx,濃度通過計(jì)算脫硝效率未達(dá)到,80%,時(shí)，減小反應(yīng)器出口,NOx,含量設(shè)定值，以增大脫硝率；若脫硝效率大于,80%,時(shí)，增大反應(yīng)器出口,NOx,含量設(shè)定值，以降低脫硝率。,4,催化劑反應(yīng)器保護(hù)單元,(1),反應(yīng)器入口溫度太低,將使脫硝效率降低，進(jìn)而造成過高的氨逃逸率，氨與煙氣中水蒸汽、,SO3,反應(yīng)生成硫酸氫銨,(NH

49、4HSO4),，故當(dāng)溫度低于,310,后即關(guān)閉控制閥，停止噴氨并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。,(2),反應(yīng)器入口溫度太高,溫度過高，將引起催化劑燒結(jié)。故當(dāng)溫度超過,430,后，催化劑反應(yīng)器保護(hù)單元即關(guān)閉控制閥，停止噴氨并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。,(3),反應(yīng)器壓差過高,當(dāng)催化劑床層壓差超過設(shè)定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào),5,吹灰系統(tǒng)控制,(1),吹灰器的所有控制和順序功能均由,DCS,實(shí)現(xiàn)。每臺(tái)反應(yīng)器的吹灰器按從上至下的催化劑層依次運(yùn)行，保證每臺(tái)反應(yīng)器每次總是只有一臺(tái)吹灰器運(yùn)行。,為保證吹灰效果，吹灰蒸汽從鍋爐屏式過熱器蒸汽管道減壓站之后的一根主管引出，再由支管分別引入反應(yīng)器的每個(gè)催化劑層吹灰器入口的本體控制閥。每臺(tái)吹灰器配

50、有兩個(gè)限位開關(guān)，當(dāng)吹灰器耙子完全伸出和完全收回時(shí)觸發(fā)。每臺(tái)吹灰器配有一對(duì)就地按鈕，保證在遠(yuǎn)控失靈的情況下用于就地投退吹灰器。,在運(yùn)行過程中，嚴(yán)格控制吹灰汽源壓力,(1.5,2.5MPa),和溫度，防止壓力和溫度過高損壞催化劑。,(2),聲波吹灰系統(tǒng)控制。對(duì),SCR,使用的聲波吹灰器，通過時(shí)間定時(shí)器功能進(jìn)行設(shè)置，以便每層吹灰器按設(shè)定順序循環(huán)動(dòng)作。,五、工藝操作介紹,1.,啟動(dòng),SCR,裝,置,開稀釋空氣風(fēng)機(jī)出口蝶閥；,啟動(dòng)稀釋空氣風(fēng)機(jī)，稀釋空氣風(fēng)機(jī)流量，,F 2385 m/h,；,開反應(yīng)器出口擋板；,開反應(yīng)器入口擋板；,關(guān)旁路擋板（聯(lián)開密封擋板）；,開氨關(guān)斷閥；,氨流量設(shè)節(jié)閥投自動(dòng)。,2.,高溫

51、時(shí)隔離,SCR,裝置,工藝操作介紹,運(yùn)行人員開始,SCR,裝置清洗順序；,打開,SCR,出口擋板；,打開,SCR,進(jìn)口擋板；,關(guān)閉,SCR,旁路擋板；,打開密封空氣閥門；,最短清洗,5,分鐘。,清洗技術(shù)包括利用負(fù)壓抽吸、,空氣吹掃，,使用高壓噴水沖洗等各種形式，在最難清除的情況下還可以使用沙,水混合噴洗器,工藝操作介紹,3.,清洗,SCR,裝置,4.,停運(yùn),SCR,裝置,工藝操作介紹,5.,液氨的卸載,(1),打開氣氨管線平衡壓力：,在就地控制面板上打開氣氨管線的氣相卸載氣動(dòng)門,11A-A03,和氨儲(chǔ)罐氣相卸載氣動(dòng)門；,打開儲(chǔ)運(yùn)罐車的氣氨接口關(guān)斷閥；,緩慢打開氣氨管道上的氣相卸載手動(dòng)閥,11A

52、-A01,；,非常緩慢地打開壓縮機(jī)旁路閥,20A-A01,，小心平衡儲(chǔ)罐和儲(chǔ)運(yùn)罐車間的壓力。,(2),打開液氨管線：,在就地控制面板上打開液氨管線的液相卸載氣動(dòng)門,12A-A03,和氨儲(chǔ)罐液相卸載氣動(dòng)門；,工藝操作介紹,打開儲(chǔ)運(yùn)罐車上的液氨接口關(guān)斷閥；,緩慢打開液氨管道上的入口球閥,12A-A01,。,(3),啟動(dòng)卸載壓縮機(jī)：,檢查四通閥,21A-A04,是否處于位置“,A”,；,打開壓縮機(jī)管線上的球閥,21A-A01,和,21A-A02,，同時(shí)使用這兩個(gè)閥門進(jìn)行卸載；,在就地控制面板上啟動(dòng)壓縮機(jī)；,緩慢關(guān)閉壓縮機(jī)旁路閥,20A-A01,；,此時(shí)開始卸載：壓縮機(jī)從儲(chǔ)罐輸送氣氨至罐車，將罐車內(nèi)的

53、液氨壓入儲(chǔ)罐。,工藝操作介紹,6.,停止液氨卸載,工藝操作介紹,關(guān)閉卸載站液氨管道氣動(dòng)關(guān)斷閥,12A-A03,；,關(guān)閉罐車上液氨接口處的關(guān)斷閥；,停止壓縮機(jī)；,關(guān)閉儲(chǔ)罐上液氨管線的液氨氣動(dòng)關(guān)斷閥；,關(guān)閉罐車上氣氨接口處的關(guān)斷閥；,關(guān)閉氣氨管線上的氣相卸載氣動(dòng)關(guān)斷閥,11A-A03,；,關(guān)閉儲(chǔ)罐上氣氨管線的氣相卸載氣動(dòng)關(guān)斷閥,31A-A04,；,關(guān)閉連接到壓縮機(jī)的管線上的球閥,21A-A01,和,21A-A02,；,降低氣態(tài)氨管道壓力并用氮?dú)鉀_洗；,取下儲(chǔ)運(yùn)罐車上的卸載管。,六、關(guān)鍵問題及解決方法,催化劑失活,還原劑的安全性,煙氣旁路,空預(yù)器的影響與改造,脫硝系統(tǒng)與鍋爐主體的關(guān)系,幾個(gè)重要參數(shù)的

54、選擇（,NH,3,的逃逸率和,SO,2,/SO,3,轉(zhuǎn)化率）,1.,催化劑失活,(1),催化劑的燒結(jié),在鈦基釩類商用催化劑配方中加入鎢會(huì)最大限度地減少催化劑的燒結(jié)。,SCR,反應(yīng)器在正常運(yùn)行溫度工作時(shí)，燒結(jié)現(xiàn)象可以忽略。,(2),煙氣中飛灰,(,煙塵,),催化劑表面沉積的飛灰主要是一些粒徑小于,5m,的顆粒，與煙氣中的飛灰相比，硫酸鹽化的顆粒數(shù)目明顯增加，,As,和,Na,等元素更容易在小顆粒上富集。,為減少飛灰對(duì)催化劑的影響，可采取以下措施：,設(shè)置預(yù)除塵裝置以及在省煤器出口設(shè)置大截面灰斗和除灰格柵；,合理吹灰，降低飛灰在催化劑表面的沉積；,合適的煙氣均布措施；,選擇合適的催化劑類型及性能參數(shù)

55、。如防止蜂窩狀催化劑堵塞應(yīng)選用合適的催化劑節(jié)距和蜂窩尺寸；,選擇合適的催化劑量，增加催化劑的體積和表面積；,通過適當(dāng)?shù)闹苽涔に?，增加催化劑表面的光滑度，減緩飛灰在催化劑表面的沉積。,(3),煙塵中堿金屬、堿土金屬、,As,一般指,K,、,Na,，其含量一般比,Ca,、,Mg,少得多。堿金屬可以直接與催化劑的活性位反應(yīng)導(dǎo)致活性位喪失，主要是造成催化劑中,V,OH,的氫鍵被替換，催化劑的酸性下降，從而使催化劑失活。堿金屬與活性位的結(jié)合程度相對(duì)不是很大，但如果在有冷凝水存在的情況下，催化劑的失活性可能會(huì)成倍增加，因?yàn)檫@時(shí)它們更易于流動(dòng)并滲入到催化劑材料的內(nèi)部。,為了避免催化劑的堿金屬中毒，催化劑應(yīng)該

56、盡量避免潮濕環(huán)境，并且應(yīng)使用蜂窩狀催化劑以減少堿金屬的影響。,(3),煙塵中堿金屬、堿土金屬、,As,燃煤中,CaO,過高，催化劑活性將被削弱。我國煤中,CaO,含量相對(duì)較高，如電廠廣泛使用的神華煤灰分為,9%,24%,，而灰中,CaO,含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為,13%,30%,。一般認(rèn)為，,CaO,的堿性使催化劑酸性下降，但并不會(huì)造成催化劑活性的大幅下降。,催化劑性能下降的主要原因是飛灰中的,CaO,與,SO,3,反應(yīng)，在催化劑表面形成一層,CaSO,4,，并覆蓋住催化劑的活性位，阻止反應(yīng)物擴(kuò)散進(jìn)入催化劑進(jìn)行脫硝反應(yīng)。,相對(duì)于板式催化劑來講，,(3),煙塵中堿金屬、堿土金屬、,As,SCR,催化劑的砷

57、中毒是由氣態(tài)砷的化合物不斷積聚，堵塞進(jìn)入催化劑活性位的通道造成的。,煙氣中氣態(tài)砷的主要形態(tài)為,As,2,O,3,，主要沉積并堵塞催化劑的中孔，即孔徑在,0.1m,到,1m,之間的孔。,當(dāng)煙氣中存在大量的,CaO,時(shí)，,As,2,O,3,會(huì)和,CaO,及煙氣中的,O,2,發(fā)生反應(yīng)，生成一種熱穩(wěn)定性非常高的化合物,Ca,3,(AsO,4,),2,，并且不會(huì)導(dǎo)致催化劑失活，所以當(dāng),CaO,和,As,2,O,3,同時(shí)存在時(shí)，兩種物質(zhì)對(duì)于催化劑的影響會(huì)被大大削弱，但通常情況下，燃煤鍋爐排放的,As,2,O,3,濃度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于,CaO,。,通過改變催化劑的微孔結(jié)構(gòu)和微孔分布可以有效地預(yù)防砷中毒，這一措施已

58、經(jīng)被許多催化劑生產(chǎn)商采用。,(4),煙氣中,SO,3,煙氣中,SO,3,與,NH,3,反應(yīng)產(chǎn)生硫酸銨和硫酸氫銨。易凝結(jié)吸附在催化劑表面和空氣預(yù)熱器上，繼而沉積造成催化劑的堵塞，使催化劑失活。另外，硫酸氫銨具有腐蝕性，會(huì)造成空氣預(yù)熱器的腐蝕。,防止銨鹽沉積采取的措施有：,設(shè)計(jì)合理的催化劑配方，降低,SO,2,的轉(zhuǎn)化率；,在低負(fù)荷情況下，當(dāng)溫度達(dá)不到要求時(shí)停止噴氨。溫度對(duì),SO,2,向,SO,3,的轉(zhuǎn)化有很大的作用，即使在低,V,2,O,5,含量甚至無,V,2,O,5,含量的催化劑中，仍然有部分,SO,2,轉(zhuǎn)化成,SO,3,。為了防止銨鹽沉積，需要將反應(yīng)溫度控制在最低允許操作溫度之上，低于允許溫度

59、停止噴氨；,減少氨氣的逃逸量。如選擇合適的,NH,3,/NO,x,摩爾比、合適的催化劑體積，以及合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，特別是混合裝置的設(shè)計(jì)，使催化劑表面煙氣濃度達(dá)到均勻分布。,銨鹽沉積引起的催化劑堵塞，可以通過加熱的方式分解硫酸銨，恢復(fù)催化劑的部分活性，但長(zhǎng)期低于允許溫度會(huì)使催化劑活性發(fā)生不可逆的變化。對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行沖洗可以清除銨鹽沉積。,(5),催化劑的磨損,磨損主要是由飛灰對(duì)催化劑表面的沖擊引起的。催化劑的磨損是氣速、飛灰特性、沖擊角度及催化劑特性的函數(shù)，因此高的煙氣流速和顆粒物濃度會(huì)加速這種磨損。除了高溫?zé)煔獾臎_刷，,SCR,系統(tǒng)中吹灰器的運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生明顯的磨損現(xiàn)象。,防止催化劑磨損采取的措

60、施有：,合理設(shè)計(jì)催化劑；選用合適的煙氣速度；,應(yīng)盡可能地除去煙氣中磨損性較強(qiáng)的大顆粒飛灰。,在催化劑設(shè)計(jì)方面主要采取的措施有：,頂端硬化。,增加整體催化劑的壁厚，提高磨損裕量，以延長(zhǎng)催化劑的機(jī)械壽命。此舉還有利于催化劑的清洗和再生。,使用均質(zhì)催化劑結(jié)構(gòu),催化劑產(chǎn)生化學(xué)中毒后，活性失效，無法再生。一般由催化劑供貨商回收，對(duì)催化劑的基材處理后再次利用制作新的催化劑。,失效催化劑回收處理流程為：分解催化劑模塊,拆分,模塊框金屬材料,廢料,失效催化劑,粉碎,工藝處理,回收。,催化劑中毒,2.,還原劑的安全性,3.,煙氣旁路,SCR,反應(yīng)器旁路,增加,SCR,反應(yīng)器旁路系統(tǒng)主要是因?yàn)楫?dāng)鍋爐處于低負(fù)荷運(yùn)行

61、的時(shí)候，反應(yīng)器入口的溫度可能會(huì)下降到低于催化劑的最佳反應(yīng)溫度區(qū)間，此外在鍋爐的停機(jī)以及開機(jī)運(yùn)行期間，其溫度也會(huì)產(chǎn)生很大的波動(dòng)，因此需要,SCR,反應(yīng)器的旁路使煙氣繞過反應(yīng)器，以避免在非活性溫度區(qū)間內(nèi)使催化劑中毒或使催化劑的表面受到污染。同時(shí)，該系統(tǒng)要進(jìn)行密閉以防止煙氣進(jìn)入,SCR,的反應(yīng)器中。,關(guān)鍵問題及解決,設(shè)置,SCR,旁路，雖然可以在鍋爐低負(fù)荷時(shí)減少,SCR,催化劑的損耗，有利于,SCR,的檢修，但旁路擋板的密封和積灰問題嚴(yán)重，投資運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較高。是否設(shè)置,SCR,旁路一般主要依據(jù),SCR,的年投運(yùn)率以及鍋爐啟動(dòng)的次數(shù)，若每年鍋爐啟動(dòng)的次數(shù)低于,10,次，則無需設(shè)置旁路。,6.1.2,