SCR脫硝的關鍵環節

工(gōng)程上常用的、成熟的脫硝技術主要有：低氮燃燒技術、SNCR法煙氣脫硝技術、SCR法煙氣脫硝技術。本文僅針對工(gōng)程上應用多、脫硝效率高的SCR法煙氣脫硝技術進讨。

1　流場模拟試驗

進入反應器催化劑層入口的煙氣流場分(fēn)布均勻與否直接影響脫硝系統的各項性能指标, 如果流場分(fēn)布不均勻, 不但會嚴重影響脫硝效率、增加氨的逃逸、加速催化劑磨損, 嚴重時還會堵塞催化劑或引起空氣預熱器的堵塞和嚴重腐蝕, 從而影響主機的正常運行, 因此, 流場模拟試驗研究在脫硝系統設計中(zhōng)爲重要。流場模拟試驗研究主要分(fēn)爲計算流體(tǐ)力學CFD計算與物(wù)理模型試驗驗證2部分(fēn)。

CFD計算爲關鍵的是計算模型的建立與邊界條件的設定, 計算模型建立時要根據實際煙氣系統設計情況确定煙氣系統内部件是否簡化以及計算網格的大(dà)小(xiǎo), 以達到計算速度和精度統的目的;爲了便于脫硝系統入口邊界條件的設定, 通常将省煤器換熱管束出口作爲脫硝系統CFD計算的入口, 将鍋爐空氣預熱器入口作爲脫硝系統CFD計算的出口, 易于設定CFD計算條件。

2 SCR反應器的設計

SCR反應器作爲SCR法脫硝反應爲關鍵的設備,其截面的設計不但要考慮佳煙氣流速, 還要考慮能夠适應不同類型的催化劑模塊布置、安裝的要求。因此, 反應器截面與催化劑的支撐梁的設計要按通用(滿足蜂窩式、平闆式、波紋闆式催化劑模塊)設計考慮, 使得每種類型的催化劑模塊都能互換安裝。

爲了保證煙氣在催化劑層的均勻性與入射角度, 反應器頂部應設計有煙氣整流層;爲了防止反應器内部導流闆、支撐結構等部件掉落的積灰以及煙道内絮狀雜(zá)物(wù)堵塞催化劑孔道, 反應器内應設置碎灰格栅。

催化劑的吊裝是通過布置在反應器外(wài)的吊軌和電(diàn)動葫蘆來實現的, 吊軌的設計要充分(fēn)考慮催化劑模塊、吊具、電(diàn)動葫蘆的重量以及吊裝過程中(zhōng)各種擺動引起的慣性力的作用。反應器内催化劑安裝軌道的設計要充分(fēn)考慮易于催化劑模塊的吊裝并且要防止灰塵的堆積。

爲了防止催化劑層的積灰堵塞催化劑孔道, 通常在每層催化劑層上部設置吹灰器。常用于SCR法脫硝的吹灰器有聲波和蒸汽2種形式, 其選型與布置要根據具體(tǐ)工(gōng)程煙氣灰的特性以及反應器截面尺寸來确定。

3　噴氨裝置

噴氨裝置作爲SCR法脫硝裝置的核心部分(fēn)之, 直接影響脫硝效率及煙氣系統阻力, 從而影響脫硝系統的運行成本。

目前, 用于SCR法脫硝的噴氨裝置主要有渦流混合器、噴氨靜态混合器、噴氨格栅及矩齒噴氨格栅等。由我(wǒ)公司自主研制的噴氨格栅, 混合阻力低、混合效果好、混合距離(lí)短、安裝方便、調試簡單, 與同類裝置相比, 可減少脫硝系統阻力50 ～ 100 Pa, 節約引風機電(diàn)耗4%以上, 節能效果明顯。

4　脫硝煙道灰鬥

SCR法煙氣脫硝裝置的布置方式根據反應器布置位置的不同, 通常可分(fēn)爲高塵布置與低塵布置,。    高塵布置的SCR反應器通常布置在鍋爐省煤器與空氣預熱器之間, 受布置空間所限, SCR反應器不能直接布置在鍋爐省煤器下(xià)(立式鍋爐除外(wài)),而是煙氣通過水平煙道引出後再通過上升煙道連接SCR反應器, 經過脫硝反應後再通過SCR反應器出口煙道回到空氣預熱器。

典型高塵布置設計方式, 在SCR反應器入口和出口煙道均需設計排灰鬥(特别是對于高粉塵煙氣), 這樣, 不但可以有效減小(xiǎo)催化劑的磨損, 而且可以有效減輕空氣預熱器的堵塞和磨損, 同時也可以減少脫硝還原劑的消耗量, 保證系統安全、穩定運行。    在工(gōng)程建設中(zhōng), 爲了降低工(gōng)程造價、簡化系統或受空間限制, 通常取消了SCR反應器出、入口的灰鬥, 這勢必會導緻運行不穩定, 并且加大(dà)了催化劑的磨損, 加快催化劑的失活。根據目前國内鍋爐燃燒煤質多變的特點以及國内燃煤發電(diàn)機組布置特點, 在SCR反應器入口煙道應設計灰鬥, 以保護催化劑、提高系統運行的可靠性、減少煙道内的磨損和降低運行維護成本。

5　脫硝系統調試

脫硝系統調試是保證系統運行的穩定性、可靠性以及能否達到設計性能保證值重要的工(gōng)作之。

脫硝系統調試可分(fēn)爲2大(dà)部分(fēn):還原劑供應系統調試及噴氨系統調試。還原劑供應系統(常用還原劑爲液氨,或尿素溶液。本文以液氨爲例)主要包含液氨卸載、液氨蒸發及供應、罐區水噴淋、氨區消防及廢氣收集排放(fàng)等子系統。還原劑供應系統的調試重要的是卸氨前氨管道的氣密性檢查與氮氣置換, 要确保氨管道的氣密性與氮氣置換的徹底性, 調試的關鍵是液氨蒸發系統的運行與控制。

噴氨系統調試是脫硝系統調試爲關鍵和重要的部分(fēn), 其不但關系到脫硝系統性能是否滿足設計要求, 還關系到脫硝系統是否能夠化運行。

工(gōng)程建設中(zhōng)由于新裝的催化劑活性較高, 脫硝系統運行初期, 即便噴氨裝置沒有化調整, 通常也能滿足性能要求。由于噴氨系統調試工(gōng)作量較大(dà), 脫硝工(gōng)程往往會忽略噴氨系統的化調試, 這将嚴重影響脫硝系統的長期運行, 工(gōng)程建設中(zhōng)需特别注意。

6　脫硝系統運行與維護管理

脫硝系統的正确運行與定期維護是保證脫硝裝置正常運行的關鍵, 目前建設的脫硝系統自動化水平均較高, 除了還原劑卸載外(wài), 基本可以實現無人值守, 但系統的正确運行、維護與管理非常重要。系統運行期間要特别關注稀釋風量、脫硝效率、氨逃逸量、液氨耗量、催化劑層阻力、空氣預熱器阻力等參數的變化, 要按要求定期檢查分(fēn)析儀表、吹灰器、稀釋風機、卸氨壓縮機、催化劑的活性以及氨管道的洩露情況等。

7　催化劑選型

目前, 常用于SCR法脫硝的催化劑主要爲氧化钛基催化劑, 其主要成分(fēn)爲TiO2 , V2O5 , WO3 和MoO3 等, 主要有蜂窩式、平闆式和波紋闆式。

蜂窩式催化劑爲均質次擠出成型, 具有較高的比表面積;平闆式催化劑以不鏽鋼網格爲基材, 浸鍍活性材料, 有較高的耐飛灰磨損性和較低的壓力損失, 抗砷中(zhōng)毒能力強;波紋闆式催化劑以強化的玻璃纖維爲基材, 浸鍍活性材料, 質量小(xiǎo)、活性高、抗CaO中(zhōng)毒能力強。    原則上, 不同類型的催化劑均能滿具體(tǐ)項目的各項性能指标要求, 但不同類型的催化劑其活性、節距、有效比表面積、催化劑體(tǐ)積與阻力等均不相同, 因此, 可以通過比較來選擇種佳的催化劑形式與布置方式, 以提高項目的性價比, 有效降低項目初建與運行成本。