摘要:隨著我國NOx 排放標(biāo)準(zhǔn)的提高,僅僅依靠燃燒過程控制已不能滿足要求,因此我國燃煤電廠今后將逐步建設(shè)煙氣脫硝裝置。主要介紹了火電廠煙氣脫硝主流技術(shù)———選擇性催化還原( SCR)煙氣脫硝系統(tǒng)技術(shù)的原理及工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞:脫硝技術(shù), SCR, 反應(yīng)器, 催化劑

0　引　言

NOx 是近三十多年來受到極大關(guān)注的一種污染物。已經(jīng)證明其危害主要有酸雨作用、誘發(fā)光化學(xué)煙霧等,也是引起溫室效應(yīng)和光化學(xué)反應(yīng)的主要物質(zhì)之一,所以降低NOx 的排放也是當(dāng)前應(yīng)著重研究的方向[ 1 ] �；痣姀S是最主要的NOx 排放源,“十一五”期間規(guī)劃開工的火電項(xiàng)目達(dá) 1. 41億kW,按照現(xiàn)在的NOx 控制政策,初步預(yù)測(cè) 2010年火電廠排放的NOx 將達(dá)850萬t左右。為此,國家出臺(tái)了一系列控制火電廠NOx 排放的法律、法規(guī)和政策,促使我國必須加快火電機(jī)組煙氣脫硝設(shè)施的建設(shè),煙氣脫硝是新上火電機(jī)組控制 NOx 排放的必然選擇,也是國家環(huán)保政策的要求。減少NOx 排放的措施主要分為兩大類:燃燒過程控制和燃燒后煙氣脫硝技術(shù)。燃燒過程控制主要是通過降低爐膛內(nèi)部最高溫度或減少煤粉在高溫區(qū)域的停留時(shí)間,從而抑制或減少燃燒過程中 NOx 的產(chǎn)生量,包括低NOx 燃燒器、燃燒優(yōu)化調(diào)整、天然氣再燃、超細(xì)煤粉再燃等技術(shù)。煙氣脫硝技術(shù)包括選擇性催化還原( SCR)技術(shù)、選擇性非催化還原( SNCR)技術(shù)、SNCR /SCR 聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)、液體吸收法、微生物吸收法、活性炭吸附法、電子束法等。目前應(yīng)用最廣、最有效的煙氣脫硝主流技術(shù)是SCR技術(shù),它能達(dá)到90%以上的脫硝效率。

1　SCR煙氣脫硝系統(tǒng)技術(shù)原理

典型的燃煤電廠鍋爐選擇性催化還原( SCR) 煙氣脫硝系統(tǒng)采用氨(NH3 )作為還原介質(zhì),主要由供氨與噴氨系統(tǒng)、催化反應(yīng)器、煙氣管道與控制系統(tǒng)等組成。SCR反應(yīng)器通常布置在鍋爐省煤器出口與空氣預(yù)熱器入口之間。離開省煤器的熱煙氣在進(jìn)入SCR反應(yīng)器前,在遠(yuǎn)離SCR反應(yīng)器的上游煙道中噴入氨(NH3 ) ,與煙氣充分均勻混合后進(jìn)入反應(yīng)器[ 2 ] 。氨在反應(yīng)器中催化劑的作用下, 選擇性地與煙氣中的NOx (主要為NO和少量的 NO2 )發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將NOx 轉(zhuǎn)換成無害的氮?dú)?(N2 )和水蒸氣(H2O) ,從而完成脫硝過程。脫硝后的凈煙氣從反應(yīng)器底部流出,經(jīng)出口煙道進(jìn)入下游的空氣預(yù)熱器。研究認(rèn)為,在290～400℃有如下幾種反應(yīng):

4NO + 4NH3 +O2 →4N2 + 6H2O

NO +NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O

6NO2 + 8NH3 →7N2 + 12H2O

2　煙道的設(shè)計(jì)

2. 1　進(jìn)出口煙道的設(shè)計(jì)

進(jìn)出口煙道一般由壁厚為6 mm 的鋼板制成,且有充分的加固和支撐,來防止過度的顫動(dòng)和振動(dòng)。在進(jìn)、出煙道的轉(zhuǎn)彎處一般設(shè)置導(dǎo)流葉片, 導(dǎo)流葉片和轉(zhuǎn)彎處應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)姆滥ゴ胧�。�?dāng)煙道為合金材料或者內(nèi)襯時(shí),內(nèi)部導(dǎo)流葉片和水收集裝置應(yīng)采用合金材料或耐酸鋼制作,而不能采用非合金襯里或涂層。為了避免連接的設(shè)備承受其他作用,要特別注意煙道和鋼支架的熱膨脹,熱膨脹將通過帶有內(nèi)部導(dǎo)向板的膨脹節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在該段煙道設(shè)計(jì)中,可根據(jù)CFD分析結(jié)果確定導(dǎo)流葉片的位置、形狀和數(shù)量,根據(jù)流速和飛灰分布情況確定防磨板設(shè)置的位置[ 3 ] 。

2. 2　旁路設(shè)置

由于不同類型的催化劑有不同的最佳工作溫度。通常,典型的氧化鈦和氧化釩基催化劑的工作溫度范圍為340 ～400℃,最佳反應(yīng)溫度約為 370℃,最低工作溫度約為320℃。SCR最低運(yùn)行溫度取決于煙氣中SO3、NH3 的含量及水分等。 SCR反應(yīng)器入口煙氣溫度較低時(shí)易發(fā)生硫酸銨鹽的沉積,煙氣溫度較高時(shí)會(huì)增大SO2 與SO3 的轉(zhuǎn)化率,而且長(zhǎng)時(shí)間處在450℃以上時(shí)會(huì)燒結(jié)催化劑的活性表面,降低其反應(yīng)活性。因此, SCR運(yùn)行期間需嚴(yán)格控制反應(yīng)器入口的煙氣溫度,使其維持在最低運(yùn)行溫度以上,并應(yīng)盡量維持在最佳工作溫度范圍內(nèi),以避免硫酸銨鹽的沉積,提高脫硝效率。因此,在煙氣系統(tǒng)中根據(jù)不同需要,可以設(shè)置SCR 反應(yīng)器旁路和省煤器旁路, 分別描述如下。

2. 2. 1　SCR反應(yīng)器旁路的設(shè)置

SCR反應(yīng)器旁路設(shè)置的目的,一是為了機(jī)組在冷啟動(dòng)時(shí)不使催化劑受到損害;二是為了機(jī)組在長(zhǎng)期不脫硝時(shí)節(jié)約引風(fēng)機(jī)的電耗。對(duì)于是否設(shè)置SCR反應(yīng)器旁路,有兩種不同的觀點(diǎn):

(1)設(shè)置旁路

此觀點(diǎn)認(rèn)為,在機(jī)組啟動(dòng)的時(shí)候(此時(shí)煙氣溫度還沒有到催化劑的反應(yīng)溫度)使用旁路,以避免催化劑受到損害;另一個(gè)用途是機(jī)組在長(zhǎng)期不脫硝的時(shí)候,煙氣通過旁路至空預(yù)器,以節(jié)約引風(fēng)機(jī)的電耗。這種情況在美國應(yīng)用較多,但設(shè)置旁路除了要增加擋板的投資外,同時(shí)為避免反應(yīng)器冷卻后產(chǎn)生凝結(jié)水,還需設(shè)置反應(yīng)器的加熱系統(tǒng),因而將大大增加系統(tǒng)的投資。

(2)不設(shè)置旁路

此觀點(diǎn)認(rèn)為,機(jī)組冷啟動(dòng)的次數(shù)比較少,因此對(duì)催化劑的影響不會(huì)太大,而且設(shè)置旁路煙道時(shí)由于要增加擋板,投資比較高,系統(tǒng)也比較復(fù)雜。并且在長(zhǎng)期不用旁路煙道時(shí)會(huì)造成擋板前積灰嚴(yán)重,開啟時(shí)容易卡澀,而擋板開啟瞬間又有大量灰進(jìn)入空預(yù)器,可能會(huì)造成空預(yù)器堵灰而停用。

2. 2. 2　省煤器旁路的設(shè)置

省煤器旁路設(shè)置的目的是為了機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),保證SCR入口煙氣溫度高于反應(yīng)溫度。一般對(duì)SCR入口溫度的要求是280～400℃。為使SCR催化劑在最佳工作溫度范圍內(nèi)運(yùn)行,通常設(shè)置省煤器煙氣旁路來調(diào)節(jié)SCR入口煙氣溫度, 目的是在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)保證SCR反應(yīng)器中的煙氣溫度高于硫酸氫銨的凝結(jié)溫度,從而有效地控制由于硫酸銨鹽凝結(jié)導(dǎo)致的催化劑及空氣預(yù)熱器的沾污積灰與腐蝕堵塞。當(dāng)鍋爐啟停較為頻繁時(shí),通常需要采用省煤器煙氣旁路系統(tǒng),對(duì)于停爐后快速啟動(dòng)SCR裝置運(yùn)行具有重要作用。

2. 3　噴氨格柵

煙氣脫硝裝置中,氨的擴(kuò)散、氨與氮氧化物的混合和分布效果是影響煙氣脫硝效率和避免氨逃逸的關(guān)鍵因素之一。目前SCR 系統(tǒng)普遍采用的是噴氨格柵的方法,即將煙道截面分成20～50個(gè)大小不同的控制區(qū)域,每個(gè)區(qū)域有若干個(gè)噴射孔, 每個(gè)分區(qū)的流量單獨(dú)可調(diào),以匹配煙氣中NOx 的濃度分布。工藝設(shè)計(jì)時(shí),噴氨格柵的位置及噴嘴形式是根據(jù)鍋爐尾部煙道的布置形式,通過模擬試驗(yàn)來選擇的。同時(shí),通過煙道設(shè)計(jì)的優(yōu)化及加設(shè)煙氣導(dǎo)流擋板,使進(jìn)入SCR催化反應(yīng)器內(nèi)的煙氣氣流均勻,以免NOx 與NH3 的混合不充分和局部噴氨過量而影響脫硝效果及經(jīng)濟(jì)性,所以一般應(yīng)盡可能使氨從遠(yuǎn)離反應(yīng)器入口處噴入。SCR脫硝效率是通過噴氨量來調(diào)整的,因此噴氨部位的選取同NH3 /NOx 摩爾比一樣重要,噴氨部位應(yīng)在 NOx 濃度及煙氣流速分布均勻的地方。加氨量是根據(jù)SCR入口NOx 濃度和允許的NOx 排放濃度決定的,并通過反饋信號(hào)來修正。以氨逃逸量作為反饋信號(hào)來控制加氨是不可靠的,因?yàn)楹茈y精確測(cè)定NH3 的逃逸量。NH3 /NOx 摩爾比表示需要的噴氨量的多少,脫硝效率一般隨NH3 /NOx 摩爾比的增大而增高,但當(dāng)NH3 /NOx 摩爾比大于 1. 0時(shí),氨逃逸量會(huì)急劇增大,同時(shí)氨氧化等副反應(yīng)的反應(yīng)速率也將增大。實(shí)際運(yùn)行中通常將 NH3 /NOx 摩爾比控制在0. 75～1. 00[ 4 ] 。噴氨格柵通常布置省煤器出口煙道上,以達(dá)到預(yù)期的混合及分布效果,其下游通常需要足夠長(zhǎng)的混合距離。由于爐后空間的限制, SCR反應(yīng)器只能采用高位布置,這使所需的連接煙道變長(zhǎng),系統(tǒng)阻力較大,設(shè)備基礎(chǔ)荷載增大,從而使系統(tǒng)的投資及運(yùn)行費(fèi)用提高。為了克服現(xiàn)有的脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的缺陷,提出了一種噴氨格柵設(shè)置在鍋爐省煤器下側(cè)的煙氣脫硝裝置。這樣,通過較短的煙道與SCR 反應(yīng)器相連,在SCR 反應(yīng)器的上部設(shè)有整流裝置, SCR反應(yīng)器中部設(shè)有催化劑床層,反應(yīng)器下部接出口煙道。SCR反應(yīng)器的進(jìn)口采用與省煤器出口煙道處于同一標(biāo)高或稍高的低位布置,或直接將SCR反應(yīng)器置于噴氨格柵下側(cè),這些都能較好地解決常規(guī)噴氨格柵設(shè)置中存在的問題,從而降低系統(tǒng)的投資及運(yùn)行成本。

3　SCR反應(yīng)器的設(shè)計(jì)

SCR反應(yīng)器是還原劑和煙氣中的NOx 發(fā)生催化還原反應(yīng)的場(chǎng)所,通常由碳鋼制塔體、煙氣進(jìn)出口、催化劑放置層、人孔門、導(dǎo)流葉片等組成。反應(yīng)器是煙氣脫硝系統(tǒng)中最核心的設(shè)備,催化劑以單元模塊形式疊放在若干層托架上,布置在反應(yīng)器之中。

3. 1　SCR反應(yīng)器殼體的設(shè)計(jì)

在SCR反應(yīng)器殼體的設(shè)計(jì)中,要考慮良好的 NOx /NH3 混合和速度的均布,以保證脫硝效率。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、承受荷載和抵抗應(yīng)力的要求,并且實(shí)現(xiàn)與外界的隔熱。

3. 2　催化劑的設(shè)計(jì)

在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)中,催化劑是SCR系統(tǒng)中的主要設(shè)備,其成分組成、結(jié)構(gòu)、壽命及相關(guān)參數(shù)直接影響SCR系統(tǒng)脫硝效率及運(yùn)行狀況。一般要求SCR 的催化劑: (1)具有較高的NOx 選擇性; (2)在較低的溫度下和較寬的溫度范圍內(nèi),具有較高的催化活性; (3)具有較好的抗化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性; (4)費(fèi)用較低。SCR反應(yīng)器中的催化劑通常垂直布置,煙氣自SCR反應(yīng)器頂部垂直向下平行于催化劑表面流動(dòng)。煙氣在SCR反應(yīng)器中的空塔速度是SCR的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù), 它是煙氣體積流量與SCR反應(yīng)器中催化劑體積的比值,反映了煙氣在SCR反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間的長(zhǎng)短,煙氣的空塔速度越大,其停留時(shí)間越短。在 SCR反應(yīng)器里催化劑分層布置,一般為2～4層,當(dāng)催化劑活性降低后,需依次逐層更換催化劑。催化劑的型式一般可分為平板式和蜂窩式兩種。蜂窩式催化劑有較大的幾何比表面積,防積塵和防堵塞性能較差,阻力損失大。板式催化劑比蜂窩式催化劑具有更好的防積塵和防堵塞性能,但受到機(jī)械或熱應(yīng)力作用時(shí),其活性層容易脫落,且活性材料容易受到磨損,其骨架材料必須有耐酸性,以防達(dá)到露點(diǎn)溫度時(shí)SO2 帶來的危害。催化劑的兩種形式各有優(yōu)缺點(diǎn):一般認(rèn)為,脫硝裝置布置在省煤器和空預(yù)器之間時(shí),采用平板式催化劑和大孔徑的蜂窩式催化劑都是可行的,脫硝裝置布置在低含塵濃度的燃煤電廠時(shí),會(huì)采用蜂窩式催化劑。從國外應(yīng)用情況來看,推薦平板式和蜂窩式的廠商數(shù)量基本持平,另外從目前世界范圍內(nèi)的使用情況來看,兩種形式的催化劑數(shù)量也基本相當(dāng)。

SCR系統(tǒng)的性能主要由催化劑質(zhì)量和反應(yīng)條件所決定,在SCR反應(yīng)器中催化劑體積越大,NOx 的脫除率越高,同時(shí)氨的逸出量也越少,然而SCR 工藝的費(fèi)用也會(huì)顯著增加。因此,在SCR系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,催化劑的體積是一個(gè)重要的參數(shù)。在最初的催化劑體積的設(shè)計(jì)中也應(yīng)考慮適當(dāng)放大催化劑的量,同時(shí)還需考慮反應(yīng)器中有效區(qū)域的變化。研究發(fā)現(xiàn),反應(yīng)器中有些部位的溫度常偏離設(shè)計(jì)溫度,導(dǎo)致NOx 脫除率的改變,因此催化劑反應(yīng)器的設(shè)計(jì)通常在平均溫度的±15℃范圍內(nèi)進(jìn)行。氣流的入口裝置應(yīng)設(shè)計(jì)成可使煙氣均勻流入SCR單元的所有部位,這樣煙氣的停留時(shí)間和 NOx 脫除率就有可能在催化劑反應(yīng)器各個(gè)截面上相等。對(duì)于一個(gè)給定的NOx 脫除率來說, NH3 / NOx 化學(xué)計(jì)量比不應(yīng)超過理論值的±5%。過大的偏離可能會(huì)降低脫硝反應(yīng),導(dǎo)致逸出氨的濃度增大,并需要更大的催化劑體積。設(shè)計(jì)中也要考慮到催化劑堵塞,其兩個(gè)主要原因是銨鹽的沉積和飛灰的沉積。一般來說,選擇合理的催化劑節(jié)距和蜂窩尺寸、選用合適的SCR反應(yīng)溫度和催化劑內(nèi)的煙氣速度、在每層催化劑上布置多臺(tái)耙式半伸縮蒸汽吹灰器或聲波吹灰器、煙道和反應(yīng)器的合理設(shè)計(jì)等措施,均可減少堵塞。

3. 3　吹灰器的設(shè)計(jì)

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,一般每層催化劑的上面都設(shè)置吹灰器,各層吹灰器的吹掃時(shí)間錯(cuò)開,每個(gè)吹灰器的吹掃時(shí)間約為5 min, 每月吹灰一次。工程應(yīng)用中,聲波吹灰器也逐漸得到應(yīng)用,聲波清灰器釋放聲波,產(chǎn)生振動(dòng),使堆積在催化轉(zhuǎn)換器表面的粉塵松脫,這樣氣流就可將粉塵帶走。一般最上面一層吹灰器以20°角傾斜向下安裝,其他層的吹灰器水平布置,第一層吹灰器傾斜安裝主要是考慮偏轉(zhuǎn)聲波的指向性,使更多的聲波能量作用于積灰面,角度的選擇在于作用范圍與指向性以及聲波反射間的平衡,其他層吹灰器采用水平布置,主要是考慮兩層之間的間距較小,聲波可以在此空間內(nèi)多次反射,形成良好的聲場(chǎng),有效地利用聲能,除了可以吹掃下層的催化劑, 還可以對(duì)上層催化劑的底部進(jìn)行吹掃[ 5 ] �？梢越�(jīng)常開啟聲波吹灰器,使催化反應(yīng)器免受飛灰淤塞,合理安排聲波吹灰器的運(yùn)行周期, 可使催化劑積灰量處于穩(wěn)定的低水平。

4　脫硝劑存儲(chǔ)、制備、供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4. 1　還原劑選擇

SCR煙氣脫硝系統(tǒng)以氨作為還原介質(zhì),氨的提供有3種方式:液氨,氨水與尿素。從建設(shè)成本和運(yùn)行費(fèi)用等方面來看,液氨相對(duì)來說具有優(yōu)越性,目前電廠鍋爐SCR裝置普遍使用的還原劑也是液氨。

4. 2　系統(tǒng)流程

液氨儲(chǔ)存、制備、供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機(jī)、儲(chǔ)氨罐、液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽、稀釋風(fēng)機(jī)、混合器、氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。此套系統(tǒng)提供氨氣供脫硝反應(yīng)使用。液氨的供應(yīng)可通過液氨槽車運(yùn)送,利用液氨卸料壓縮機(jī)將液氨由槽車輸入液氨儲(chǔ)槽內(nèi),儲(chǔ)槽輸出的液氨于液氨蒸發(fā)槽內(nèi)蒸發(fā)為氨氣,經(jīng)氨氣緩沖槽來控制一定的壓力及流量,然后與稀釋空氣在混合器中混合均勻, 再送達(dá)脫硝系統(tǒng)。氨氣系統(tǒng)緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋槽中,經(jīng)水吸收排入廢水池,再由廢水泵送至廠區(qū)廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

下面主要介紹工藝設(shè)計(jì)中脫硝劑的存儲(chǔ)和制備系統(tǒng)中的一些設(shè)備流程。

(1)卸料壓縮機(jī)

卸料壓縮機(jī)一般為往復(fù)式壓縮機(jī),壓縮機(jī)抽取液氨儲(chǔ)槽中的氣態(tài)氨,經(jīng)壓縮后將槽車中的液氨推擠入液氨槽中。

由于槽車向儲(chǔ)槽供氨的過程中,隨著槽車中液氨量的減少,其壓力也不斷下降,甚至影響繼續(xù)供氨,因此用卸料壓縮機(jī)提高槽車內(nèi)的壓力,以保證其槽內(nèi)的液氨可全部順利卸出。卸氨系統(tǒng)主要由卸料壓縮機(jī)和液氨槽車組成,這部分管道的設(shè)計(jì)需與槽車相配,而且與槽車接口的管道宜用不銹鋼材質(zhì)。

(2)液氨儲(chǔ)槽

液氨儲(chǔ)槽是SCR系統(tǒng)液氨儲(chǔ)存的設(shè)備,一般為能承受一定壓力載荷的罐體。儲(chǔ)槽上安裝有超流閥、逆止閥、緊急關(guān)斷閥和安全閥作為儲(chǔ)槽液氨泄漏保護(hù)作用。儲(chǔ)槽還裝有溫度計(jì)、壓力表、液位計(jì)和相應(yīng)的變送器將信號(hào)送到脫硝控制系統(tǒng),當(dāng)儲(chǔ)槽內(nèi)溫度或壓力過高時(shí)報(bào)警。儲(chǔ)槽四周安裝有工業(yè)水噴淋管線及噴嘴,當(dāng)儲(chǔ)槽槽體溫度過高時(shí)自動(dòng)淋水裝置啟動(dòng),對(duì)槽體自動(dòng)噴淋減溫;當(dāng)有微量氨氣泄漏時(shí)也可啟動(dòng)自動(dòng)淋水裝置,對(duì)氨氣進(jìn)行吸收,控制氨氣污染。

(3)液氨蒸發(fā)槽

液氨蒸發(fā)槽一般為螺旋管式。管內(nèi)為液氨, 管外為溫水浴,以蒸汽直接將水加熱到40℃供液氨汽化,并加熱至常溫。蒸汽流量受蒸發(fā)槽本身水浴溫度控制調(diào)節(jié),當(dāng)水的溫度高過45℃時(shí)則切斷蒸汽來源,并在控制室DCS上報(bào)警顯示。蒸發(fā)槽上裝有壓力控制閥, 將氨氣壓力控制在0. 2 MPa,當(dāng)出口壓力達(dá)到0. 38 MPa時(shí)則切斷液氨進(jìn)料。在氨氣出口管線上也裝有溫度檢測(cè)器,當(dāng)溫度低于10℃時(shí)切斷液氨,使氨氣至緩沖槽維持適當(dāng)溫度及壓力,蒸發(fā)槽也裝有安全閥,可防止設(shè)備壓力異常過高。

(4)氨氣緩沖槽

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0. 18MPa,再經(jīng)氨氣輸送管線送到鍋爐側(cè)的脫硝系統(tǒng)。緩沖槽的作用是保證氨氣有一定的壓力,穩(wěn)定氨氣的供應(yīng),避免受蒸發(fā)槽操作不穩(wěn)定的影響。

(5)稀釋風(fēng)機(jī)

稀釋風(fēng)機(jī)的作用是將稀釋風(fēng)引入氨與空氣混合系統(tǒng)。稀釋風(fēng)一是用于控制;二是作為NH3 的載體,通過噴氨格柵將NH3 在煙道中均勻分布; 三是稀釋風(fēng)通常在加熱后混入,有助于氨氣中水分的汽化。所以在引入稀釋風(fēng)后需要增加一個(gè)稀釋風(fēng)的加熱器,通常采用蒸汽加熱或電加熱,個(gè)別工藝采用蒸汽加熱為主、電加熱器為輔的方式。管路設(shè)計(jì)中一般在風(fēng)機(jī)進(jìn)口處設(shè)置氣動(dòng)閥門,在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口加裝止回閥,避免因備用風(fēng)機(jī)投用時(shí), 停運(yùn)風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn),使氨濃度短時(shí)超過安全范圍。

(6)氨/空氣混合器

氨氣在進(jìn)入噴氨格柵前需在氨/空氣混合器中充分混合,以便于調(diào)節(jié)氨的濃度,同時(shí)有助于噴氨格柵中噴氨分布的均勻。由氨氣流量控制器控制的氨氣與來自稀釋風(fēng)機(jī)的空氣以約1: 20的比例混合后經(jīng)噴射器進(jìn)入脫硝系統(tǒng)。

(7)氨氣稀釋槽

氨氣稀釋槽一般為立式水槽,水槽的液位由滿溢流管線維持,稀釋槽設(shè)計(jì)連結(jié)有槽頂淋水和槽側(cè)進(jìn)水。液氨系統(tǒng)各排放處所排出的氨氣由管線匯集后從稀釋槽低部進(jìn)入,通過分散管將氨氣分散入稀釋槽水中,利用大量水來吸收安全閥排放的氨氣。

(8)氨氣泄漏檢測(cè)器

液氨儲(chǔ)存及供應(yīng)系統(tǒng)周邊設(shè)有氨氣檢測(cè)器, 以檢測(cè)氨氣的泄漏,并顯示空氣中氨的濃度。當(dāng)檢測(cè)器測(cè)得空氣中氨濃度過高時(shí),在機(jī)組控制室會(huì)發(fā)出警報(bào),操作人員采取必要的措施,以防止氨氣泄漏的異常情況發(fā)生。電廠液氨儲(chǔ)存及供應(yīng)系統(tǒng)宜設(shè)在爐后,并采取措施與周圍系統(tǒng)作適當(dāng)隔離。

(9)排放系統(tǒng)

液氨儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)的氨排放管路為一個(gè)封閉系統(tǒng),將經(jīng)由氨氣稀釋槽吸收成氨廢水后排放至廢水池,再經(jīng)由廢水泵送到廢水處理系統(tǒng)。由于廢水具有一定的腐蝕性,因此要求廢水泵具備耐腐蝕性。

(10)氮?dú)獯祾?/p>

液氨儲(chǔ)存及供應(yīng)系統(tǒng)保持系統(tǒng)的嚴(yán)密性,防止氨氣的泄漏和氨氣與空氣的混合造成爆炸是最關(guān)鍵的安全問題。SCR系統(tǒng)的卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)槽、氨氣溫水槽、氨氣緩沖槽等都需備有氮?dú)獯祾吖芫�,在液氨卸料之前對(duì)以上設(shè)備要進(jìn)行嚴(yán)格的系統(tǒng)嚴(yán)密性檢查和氮?dú)獯祾?防止氨氣泄漏和系統(tǒng)中殘余的空氣混合而產(chǎn)生潛在的爆炸危險(xiǎn)。在系統(tǒng)拆卸檢修前,也必須對(duì)系統(tǒng)用氮?dú)膺M(jìn)行吹掃置換,達(dá)到要求后方可進(jìn)行拆卸檢修和動(dòng)火。

5　結(jié)　語

目前國內(nèi)已投入使用的機(jī)組大多數(shù)采用國外的SCR煙氣脫硝技術(shù),而我國的脫硝工作正處于啟動(dòng)階段,尚未形成我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù),脫硝裝置的設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)、調(diào)試、運(yùn)行、管理等各方面的經(jīng)驗(yàn)都相對(duì)缺乏。所以,在燃煤電廠鍋爐SCR煙氣脫硝系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)中,可以借鑒發(fā)達(dá)國家取得的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì),針對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)與燃煤特性,對(duì)SCR應(yīng)用于我國燃煤電廠鍋爐的適應(yīng)性進(jìn)行深入、全面、系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,以提高SCR工藝對(duì)我國國情的適應(yīng)性。

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