燃煤電廠SCR脫硝工藝的設(shè)計(jì)概述

1、摘要我國(guó)是能源生產(chǎn)與消費(fèi)的大國(guó)，一次能源供應(yīng)以煤炭為主，石油、天然氣資源短缺。然 而我國(guó)污染物排放總量長(zhǎng)期居高不下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)環(huán)境自凈能力。其中，氮氧化物的污染不斷 加劇，特別是北京、上海、廣州等一些大城市，氮氧化物含量超標(biāo)。SCR工藝與其它工藝相比，具有較高的NOx脫除率(80%以上)，將燃煤電廠煙氣排放NOx控制在較低的濃度，以滿足不斷更新的更加嚴(yán)格的排放規(guī)范。而且該工藝無(wú)副產(chǎn)物，不 形成二次污染，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)營(yíng)可靠，便于維護(hù)。本設(shè)訃針對(duì)電廠燃煤鍋爐產(chǎn)生煙氣的排放要求和一些工程實(shí)例，對(duì)SCR系統(tǒng)的工藝結(jié) 構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)催化劑及輔助設(shè)備進(jìn)行了選型。矢鍵詞：氮氧化物，SCR工藝，催化

2、劑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractOur country is the energy production and the expense great nation, an energy supply by thecoal, the petroleum, and the natural gas resource is primarily short. Therefore our country pollutantdischarge total quantity stays at a high level for a long time, goes far beyond the environment

3、automatic depuration ability. The nitrogen oxide pollution intensifies unceasingly, nitrogen oxidecontent exceeding the allowed figure specially Beijing, Shanghai, Guangzhou and other some bigcities.The SCR craft compares with other crafts, has the high NOx removing rate (above 80%), willburn coal t

4、he power plant haze to discharge the NOx control in the low density, and satisfies thestricter emission standard which renews unceasingly. Moreover this craft does not have theby-product, does not form secondary pollution, the installment structure is simple, the operation isreliable, is advantageou

5、s for the maintenance This design has the haze nature and the emissions request in view of the power plant coal-fired boiler, has carried on the design calculation to the SCR system equipmenfs structure, andcarries on the shaping to the catalyst and the supporting facility Key words：Nitrogen oxide,

6、SCR process, catalyst, stmctural design目錄摘要IABSTRACTII第一章前言11.1綜述111選題背景11.1.2研究意義11.2 NOx的特性、來(lái)源和危害21.2.1 NOx的特性21.2.2 NOx的來(lái)源21.2.3 NOx的危害31.2.4燃煤電站NOx的產(chǎn)生51.3環(huán)保政策法規(guī)51.4 NOx污染的治理61.4.1我國(guó)燃煤NOx排放現(xiàn)狀61.4.2常規(guī)處理61.4.3燃燒后控制81.5 SCR脫硝工藝111.5.1 SCR基本原理111.5.2典型SCR系統(tǒng)組成131.5.3 SCR工藝流程131.5.4 SCR工藝系統(tǒng)布置分類141.6催化劑

7、161.7還原劑原料191.7.1液氨191.7.2氨水191.7.3尿素191.8 SCR反應(yīng)器201.9噴氨格柵221.10吹灰器231.11影響SCR脫硝性能的幾個(gè)矢鍵因素241.11.1催化劑241.11.2反應(yīng)溫度251.11.3適當(dāng)?shù)陌睔廨斎肓考芭c煙氣的均勻混合25第二章SCR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算2621工程執(zhí)行規(guī)范262.2原始參數(shù)262.3 SCR反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算262.3.1 SCR反應(yīng)器尺寸計(jì)算272.3.2塔的設(shè)計(jì)計(jì)算292.3.3催化劑的選型332.3.4噴氨系統(tǒng)噴射管設(shè)計(jì)332.3.5氨氣/煙氣靜態(tài)混合器342.3.6吹灰器設(shè)計(jì)35第三章SCR輔助設(shè)備選型3731供氨裝置3

8、73.1.1卸氨壓縮機(jī)373.1.2液氨儲(chǔ)罐383.1.3液氨蒸發(fā)器393.1.4氨氣緩沖罐403.1.5氨氣稀釋槽413.1.6氨/空氣混合器413.1.7廢水泵423.2液氨提升泵的選型423.3省煤器旁路423.4進(jìn)出口煙道43第四章經(jīng)濟(jì)分析與工程概算444.1經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)的意義和基本原理444.1.1經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)的意義444.1.2經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)的基本原理444.2工程概算454.2.1編制依據(jù)454.2.2工程概算454.3技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析464.3.1投資總額464.3.2職工定員464.3.3生產(chǎn)成本計(jì)算464.4運(yùn)行與維護(hù)48441氨區(qū)的安全規(guī)范484.4.2 SCR系統(tǒng)操作規(guī)

9、程484.5安全和環(huán)境保護(hù)484.5.1般規(guī)定484.5.2環(huán)境保護(hù)49第五章結(jié)論與建議505.1結(jié)論505.2建議50參考文獻(xiàn)”致謝53聲明54第一章前言1 1綜述1.1.1選題背景我國(guó)是能源生產(chǎn)與消費(fèi)的大國(guó)，一次能源供應(yīng)以煤炭為主，石油、天然氣資源短缺。然 而我國(guó)污染物排放總量長(zhǎng)期居高不下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)環(huán)境自凈能力。其中，氮氧化物的污染不斷 加劇，特別是北京、上海、廣州等一些大城市，氮氧化物含量超標(biāo)，局部地區(qū)其至出現(xiàn)了光 化學(xué)煙霧。以煤炭為主的一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，并損害了可 持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境基礎(chǔ)。LT前，火電廠氮氧化物的排放量約占全國(guó)氮氧化物排放總量的一半，火電

10、廠的數(shù)量仍 然在不斷增加。控制氮氧化物排放量已成為火電廠繼煙氣除塵、脫硫之后的第三項(xiàng)污染重點(diǎn) 治理工作。國(guó)家和地方環(huán)保部門對(duì)電廠污染物的排放和總量有了較嚴(yán)格的控制。北京和天津 的地方排放規(guī)范比國(guó)家規(guī)范要求更高。北京DB11/139-2007鍋爐大氣污染物排放規(guī)范中，08年的笫II時(shí)段比07年第I時(shí)段的排放要求高，以 后逐漸更加嚴(yán)格。單純的低氮燃燒技術(shù) 已無(wú)法滿足氮氧化物的排放規(guī)范，U就應(yīng)用 最廣最有效的煙氣脫硝主流技術(shù)是SCR技術(shù)， 能達(dá)到90%以上的脫硝效率。在2010年12月3日結(jié)束的“十二五”中國(guó)精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)上，中國(guó)化工 經(jīng) 濟(jì)技術(shù)發(fā)展中心副總工程師、全國(guó)精細(xì)化工原料及中間體行

11、業(yè)協(xié)作組副理事長(zhǎng)徐京主透 露，由于新增氮氧化物控制指標(biāo)，“十二五”期間，有矢化肥企業(yè)的脫硝將成為節(jié)能減排 新的著力點(diǎn)，我國(guó)脫硝市場(chǎng)也將快速啟動(dòng)。國(guó)家將在“十二五”期間像強(qiáng)制脫硫一樣實(shí)施 強(qiáng)制脫硝。據(jù)介紹，II詢，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)采用的脫硝技術(shù)尚處于引進(jìn)、消化吸收和初 步應(yīng)用階段。環(huán)保領(lǐng)域在“十二五”期間的投資需求非常巨大，脫硝成為最值得矢注的部 分，預(yù)訃“十二五”和“十三五”期間，國(guó)家在這一領(lǐng)域的投資需求將高達(dá)萬(wàn)億元。在脫 硫、除塵之后，脫硝亳無(wú)疑問(wèn)將成為“十二五”節(jié)能減排的重中之重。1丄2研究意義U前我國(guó)脫硫工作已經(jīng)取得較大進(jìn)展，但氮氧化物的污染問(wèn)題尚未得到有效控制，酸雨 類型已經(jīng)從硫酸型向

12、硫酸和硝酸復(fù)合型轉(zhuǎn)化。 火電廠是氮氧化物的主要排放源， 因此， 對(duì)火 電廠進(jìn)行“脫硝”迫在眉睫。最新頒布的火電廠大氣污染物排放規(guī)范與2009年發(fā)布的初槁相比，無(wú)論是“脫硝” 完成時(shí)間要求，還是減排力度，都有明顯提高。該規(guī)范計(jì)劃從2012年開始實(shí) 施，其中，從2012年1月1日開始，所有新建火電機(jī)組NOx排放量要達(dá)到lOOmg/mh從2014年1月1日 開始，重點(diǎn)地區(qū)所有火電投運(yùn)機(jī)組NOx排放量要達(dá)S71OOmg/m3,而 非重點(diǎn)地區(qū)2003年以 前投產(chǎn)的機(jī)組達(dá)到200mg/m3而環(huán)保部2009年7月份發(fā)布的第一次征求意見(jiàn)稿則要求在2015年1月1日前完成 現(xiàn) 役機(jī)組“脫硝”，其中，重點(diǎn)地區(qū)NO

13、x排放量達(dá)到200 mg/m非重點(diǎn)地區(qū)達(dá)到400 mg/m除 了比2009年初稿要求更高之外，新規(guī)范也比歐盟相矢規(guī)定要求更高。SCR煙氣脫硝這一技術(shù)在歐洲、日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已得到了廣泛的應(yīng)用。我 國(guó)SCR技術(shù)的研究始于20世紀(jì)90年代，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)企業(yè)采用的脫硝技術(shù) 尚處于引進(jìn)、 消化吸收和初步應(yīng)用階段。因此，對(duì)SCR工藝進(jìn)行深入研究，對(duì)我國(guó)脫硝技術(shù)的發(fā)展有著重 要意義。1.2 NOx的特性、來(lái)源和危害121NOX的特性NOx即氮氧化物，氮氧化物包含多種化合物，如一氧化氮(NO)、一氧化二氮(20)、 二氧化氮(NO?)、三氧化二氮(N2O3)和四氧化二氮(N2O4)等。除NO?外，

14、其余NOx均不穩(wěn)定，條件變化時(shí)，如遇光、熱、濕會(huì)變成NO2及NO,而NO乂變成NO?。常規(guī)職業(yè) 環(huán)境中接觸的是兒種氣體混合物，常稱為硝煙，主要為NO?和NO,NO2為主。一氧化氮(NO)性質(zhì)不穩(wěn)定，無(wú)色，在空氣中易氧化成NO?。溶于乙醇、二氧化碳，微溶于水和硫酸。熔點(diǎn)-163.6C，沸*-151.5C，蒸氣壓力101.31kPa (-151.7C) o二氧化氮(NO2)性質(zhì)較穩(wěn)定， 溶于堿、 二氧化碳和氯仿。 在11C以下時(shí)為無(wú)色固體；在21C以下時(shí)，暗褐色液體；21TC時(shí)，紅棕色氣體，氣味刺鼻。熔點(diǎn)-11.2C,沸點(diǎn)21.2。 蒸氣壓力10131kPa (2TC)。1.2.2 NOx的來(lái)源大

15、氣中NOx污染物來(lái)源于兩個(gè)方面：一是自然源，二是人為源。自然源的NOx主要來(lái)自微生物活動(dòng)、生物體氧化分解、火III噴發(fā)、雷電、平流層光化學(xué)過(guò)程、土壤和海洋中的光解釋放等。自然源產(chǎn)生的NOx數(shù)量比較穩(wěn)定，且相對(duì)基本平衡，變化大的 是人為源。人為源的NOx LLl人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生并排放進(jìn)入大氣。產(chǎn)生的NOx的人類活 動(dòng)主要有：（1） 燃煤電站、交通車船和飛機(jī)等化石燃料燃燒過(guò)程產(chǎn)生的NOx;（2）硝酸生產(chǎn)、冶煉等生產(chǎn)產(chǎn)品過(guò)程產(chǎn)生的NOx;（3） 垃圾和污泥焚燒等處理廢物過(guò)程產(chǎn)生的NOx。其中，化石燃料燃燒過(guò)程產(chǎn)生的NOx占主要地位，因?yàn)槠潆S著社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展 的需求 呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。目前的三大

16、環(huán)境問(wèn)題是：(1)濡室效應(yīng)；(2)酸雨：(3)臭氧層破壞。上述大氣環(huán)境問(wèn)題的污染物中，都有NOx,可知其對(duì)自然界的影響力之大。NOx具有很 強(qiáng)的毒性，是形成光化學(xué)煙霧、形成硝酸型酸雨、破壞臭氧層的主要物質(zhì)之一。對(duì)環(huán)境、生 態(tài)、人類的危害，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的阻礙都很大。1.2.3 NOx的危害各種污染源產(chǎn)生的氮氧化物中，絕大部分為NO,毒性不是很大，但NO在大氣中被氧化 成NO2。NO2比較穩(wěn)定，毒性是NO的4-5倍。NO?是一種紅棕色有毒 的惡臭氣體，空氣中 只要有0.1 ppm（lppm=IpL/L）濃度就可聞到，14ppm即有惡 臭，25ppm就惡臭難聞了。 空氣中的含量在3.5x10（體積分?jǐn)?shù)

17、）持續(xù)1小時(shí)，開始對(duì)人體有影響；含量為（2050） X10*時(shí)，對(duì)人眼有刺激作用；當(dāng)含量達(dá)到150 x10*時(shí)，對(duì)人體器官有強(qiáng)烈的刺激。NO?對(duì)人類和動(dòng)植物的危害很大。更為嚴(yán)重的是，NO?在日光作用下會(huì)產(chǎn)生新生態(tài)氧原 子（NO2NO+O），這種新生態(tài)氧原子在大氣中將會(huì)引起一系列連鎖反應(yīng)，并與未燃盡的碳 氫化合物一起形成光化學(xué)煙霧，其毒性更強(qiáng)。如在20世紀(jì)70年代初，日本東京發(fā)生的一起光 化學(xué)煙霧，使上萬(wàn)人喉頭發(fā)炎，眼鼻受到刺激甚至 昏倒。因在這一些反應(yīng)中產(chǎn)生了各種毒性 很強(qiáng)的二次污染物。如臭氧、過(guò)氧乙酰硝酸酯（PAN）、過(guò)氧基硝酸酯（PBN）以及過(guò)氧硝 基丙酰（PPN）等【譏大氣NOx濃度的微

18、小增加都會(huì)加重光化學(xué)煙霧的污染。造成區(qū)域性的 氧化劑污染和細(xì)顆粒物污染，使區(qū)域空氣質(zhì)量退化，太陽(yáng)輻射減少，氣候發(fā)生變化，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成損害，使農(nóng)作物 減產(chǎn)。光化學(xué)煙霧會(huì)使大氣能見(jiàn)度降低，對(duì)眼睛、喉嚨有強(qiáng)烈的刺激，并產(chǎn)生頭痛、呼吸道疾 病惡化?嚴(yán)重的其至死亡。表1-1 NCh不同濃度對(duì)動(dòng)植物的危害NO?的濃度/ppm危害0.54個(gè)小時(shí)，肺細(xì)胞病理組織發(fā)生變化：312個(gè)月，患肺氣腫，抵抗力下降1聞到臭味2.5大于7個(gè)小時(shí)，農(nóng)作物如西紅柿、豆類等的葉子變白3.5大于2個(gè)小時(shí)，動(dòng)物感染細(xì)菌的機(jī)會(huì)增大5臭味強(qiáng)烈10-15眼、鼻及呼吸道受到刺激25人只能短時(shí)間暴露501分鐘內(nèi)，鼻受強(qiáng)烈刺激，呼吸異常805

19、分鐘內(nèi)，感到胸痛100-1501小時(shí)內(nèi)，因肺水腫而死亡200以上人立即死亡LLI于大氣的氧化性，NO在大氣中可形成硝酸和硝酸鹽細(xì)顆粒物，同硫酸和硫酸細(xì)顆 粒物一起，發(fā)生遠(yuǎn)距離傳輸，加速了區(qū)域性酸雨的惡化。我國(guó)一些地方的酸雨污染已經(jīng) 山單一的硫酸型向硝酸根離子不斷增加的復(fù)合型轉(zhuǎn)化。大氣中的NOx也破壞著臭氧層，臭氧層對(duì)大氣的循環(huán)以及大氣的溫度分布起著重要 的作用。臭氧層被破壞使平流層獲得的熱量減少，達(dá)到地球表面的太陽(yáng)輻射增加，導(dǎo)致全 球氣候變化。紫外線的UVB段輻射增強(qiáng)會(huì)引起皮膚病、白內(nèi)障及免疫系統(tǒng)的疾病等。大氣被NO?污染后還會(huì)使得機(jī)器設(shè)備和金屬建筑物過(guò)早地?fù)p壞；妨礙和破壞植物的生長(zhǎng)；降低大氣

20、的可見(jiàn)度；阻礙熱力設(shè)備出力的提高，其至使設(shè)備的效率降低【嘰124燃煤電站NOx的產(chǎn)生煤燃燒產(chǎn)生的氮氧化物主要來(lái)自兩個(gè)方面：一是燃燒時(shí)空氣帶進(jìn)來(lái)的氮，在高溫下與氧 反應(yīng)所生成的NO,它被稱為“熱力NCT(TNO)；二是來(lái)自燃料中固有 的氮化合物經(jīng)過(guò)復(fù)雜 的化學(xué)反應(yīng)所生成的氮的氧化物，稱為“燃料NO-(F-NO)。這 兩部分氮的氧化物的形成機(jī) 理是不同的。除此之外，還有一部分是分子氮在火焰前沿的早期階段，在碳?xì)浠衔锏膮⑴c 影響下，通過(guò)中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的NOx,稱為“瞬態(tài)型的NOx55,這部分?jǐn)?shù)量很少，一般不予考 慮譏1.3環(huán)保政策法規(guī)隨著國(guó)家的“五年”計(jì)劃實(shí)施，國(guó)家對(duì)燃煤發(fā)電的污染物排放問(wèn)題給予了高

21、度的重 視。1997年國(guó)家環(huán)?？偩职l(fā)布了“九五”期間全國(guó)主要污染物排放總量控制實(shí)施技術(shù)方 案，確定了 “九五”期間對(duì)二氧化硫在內(nèi)的12種污染物的總量控制原則。并將脫硫脫硝 列入國(guó)家環(huán)境保護(hù)科技發(fā)展“九五”訃劃和2010長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，同年8月，國(guó)家科委將脫 硫裝置列入國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)品目錄。1998年發(fā)布了矢于在酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)開展征收二氧化硫排 污費(fèi)擴(kuò) 大試點(diǎn)的通知，規(guī)定了二氧化硫排污費(fèi)的征收范圍和征收規(guī)范。2002年再次修訂了中華人民共和國(guó)大氣污染法，對(duì)于超過(guò)排放規(guī)范或者總 量控制 指標(biāo)的新建、擴(kuò)建工程必須配套建設(shè)脫硫裝置，在兩控區(qū)內(nèi)，已建企業(yè)超過(guò)排放規(guī)范的，必 須規(guī)定限期治理；也要

22、求企業(yè)對(duì)燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物采取措 施。2003年發(fā)布了排污費(fèi)征收規(guī)范經(jīng)管辦法，規(guī)定從2004年7月1日期，NOx排污費(fèi) 俺0.6元/當(dāng)量(1當(dāng)量=0.95千克)收取。2004年3月7日，實(shí)施最新的GB13223-2003火電廠大氣污染物排放規(guī)范，通過(guò) 排放量和排放濃度的雙重控制，II、HI時(shí)段燃煤S02A400mg/m3；II時(shí)段燃煤NOx為650mg/m IIIW段燃煤NOx為450mg/m北京市環(huán)保局及北京時(shí)技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合頒發(fā)了 “鍋爐污染物綜合排放”北京市地方規(guī)范DB11/139-2002,提出了更為嚴(yán)格的排放規(guī)范。1.4 NOx污染的治理141我國(guó)燃煤NOx排放現(xiàn)狀電力行業(yè)是國(guó)民

23、經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)行業(yè)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求隨之不斷增長(zhǎng)。大容量 高參數(shù)的火電機(jī)組正成為電力工業(yè)的主力機(jī)組，燃煤電廠的NOx排放總量日益增加。僅電 廠燃煤量就占全國(guó)煤炭消耗總量的約50%,這個(gè)比例仍有不斷增加的趨勢(shì)，其燃煤產(chǎn)生的大 氣污染物也將持續(xù)增長(zhǎng)。我國(guó)燃煤發(fā)電主要是直接燃燒的方式，煤炭燃燒產(chǎn)生大量的煙塵、硫氧化物、氮氧化 物、汞等重金屬氧化物，以及二氧化碳，還有廢水和固體排放。經(jīng)過(guò)近兒十年的努力，固 體渣和廢水的排放、煙塵的排放都得到了有效的控制。二氧化硫的排放控制也取得了成 效。因此，氮氧化物成為繼二氧化硫之后燃煤發(fā)電污染物治理的重點(diǎn)。據(jù)測(cè)算，我國(guó)2000年氮氧化物的排放量為1500萬(wàn)噸，

24、如果不加以控制，預(yù)訃到2020年氮氧化物的排放量將 達(dá)到2639萬(wàn)噸。 然而我國(guó)環(huán)境的二氧化硫容量只有1620萬(wàn)噸，氮氧化物的環(huán)境容量只有1800萬(wàn)噸。出現(xiàn)酸雨的城市已有265個(gè)?？刂频趸锏呐欧攀俏覈?guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展亟待 解決的重要問(wèn)題。142常規(guī)處理LI前，我國(guó)的燃燒產(chǎn)生氮氧化物控制方法主要有燃燒前控制、燃燒中控制和燃燒后控 制三類。1.5.3燃燒前控制燃燒前控制是指選用低氮燃料，成本很高，工程上應(yīng)用較少。1.5.4燃燒中控制燃燒中控制是指改進(jìn)燃燒方式和生產(chǎn)工藝，采用低NOx燃燒技術(shù)，降低爐內(nèi)NOx生成 量。低NOx燃燒技術(shù)的主要途徑有以下兒個(gè)方面：（1）減少燃料周圍的氧濃度。包括： 減少

25、爐內(nèi)過(guò)量空氣技術(shù)，以減少爐內(nèi)空氣總量；減少一次風(fēng)量和減少揮發(fā)分燃盡前燃料與二 次風(fēng)的混合，以減少著火區(qū)的氧濃度；（2）在氧濃度較少的條件下，維持足夠的停留時(shí)間， 使燃料中的氮不易生成NOx,而且使生成的NOx經(jīng)過(guò)均相或多相反應(yīng)而被還原分解；（3）在過(guò)量空氣的條件下，降低溫度峰值，以減少熱力型NOx的生成，如采用低熱風(fēng)溫度和煙 氣再循環(huán)等。最常用的低NOx燃燒技術(shù)包含了低過(guò)量空氣燃燒、空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒和煙 氣再循環(huán)等技術(shù)。分級(jí)燃燒就是把燃燒分階段完成，通過(guò)調(diào)整燃燒工況來(lái) 達(dá)到低NOx生 成量的一種爐內(nèi)控制技術(shù)。低NOx燃燒技術(shù)的特點(diǎn)是工藝成熟，投資和運(yùn)行費(fèi)用低。（1）空氣分級(jí)燃燒它是口

26、前應(yīng)用較為廣泛的低NOx燃燒技術(shù)，其主要原理是將燃料的燃燒過(guò)程分段進(jìn)行。 是將燃燒用風(fēng)分為一、二次風(fēng)；減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量即一次風(fēng)量，提高燃燒區(qū)域的煤 粉濃度，推遲一、二次風(fēng)混合時(shí)間，這樣煤粉進(jìn)入爐膛時(shí)就形成一個(gè)過(guò)量空氣系數(shù)在0.8左 右的富燃料區(qū)，使燃料在富燃料區(qū)進(jìn)行欠氧燃燒，使得燃燒速度和溫度降低，從而降低NOx的生成。欠氧燃料產(chǎn)生的煙氣再與二次風(fēng)混合使燃料完全燃燒最終空氣分級(jí)燃燒可使NOx生成量降低30%40%o（2）燃料分級(jí)燃燒燃料分級(jí)燃燒乂稱為燃料再燃技術(shù)，是指在爐膛內(nèi)，設(shè)置一次燃料欠氧燃燒的NOx還 原區(qū)段以控制最終NOx生成量的一種措施。在NOx遇到桂根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物

27、CO、H2、C和CnHm時(shí)會(huì)發(fā)生NOx的還原反應(yīng)。利用這一原理，把爐膛高度自下而上一次分為 主燃區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)。再燃區(qū)不僅使主燃區(qū)已生成的NOx得到還原，同時(shí)還抑制了新的NOx的生成，進(jìn)一步降低NOx的生成量。再燃 區(qū)上方布置燃盡風(fēng)（OFA）以形成燃盡區(qū)，以使再燃區(qū)出口的未完全燃燒產(chǎn)物燃燒，達(dá)到最終完全燃燒的LI的。（3 ）煙氣再循環(huán)也是常用的燃燒中降低NOx排放量的方法之一。該技術(shù)是將鍋爐尾部的10%30%的 低溫?zé)煔饨?jīng)煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)回抽并混入助燃空氣中，經(jīng)燃燒器或直接送入爐膛或與一次風(fēng)、 二次風(fēng)混合后送入爐內(nèi)，從而降低燃燒區(qū)域的溫度，同時(shí)降低燃燒區(qū)域氧的濃度，最終降低 的NOx生成量，

28、并具有防止鍋爐結(jié)渣的作用。（4）低過(guò)量空氣燃燒使燃燒過(guò)程盡可能地在接近理論空氣量的條件下進(jìn)行， 隨著煙氣中過(guò)量氧的減少， 可以 抑制NOx的生成，是一種簡(jiǎn)單的降低NOx的方法。如果爐內(nèi)氧的濃度過(guò) 低，低于3%時(shí)， 會(huì)造成CO的含量急劇增加也會(huì)引起飛灰含碳量的增加，導(dǎo)致機(jī)械未完全燃燒損失的增加， 燃燒效率降低。因此，采用低過(guò)量空氣燃燒來(lái)降低NOx排放有一定限制。2.3.1低NOx燃燒器其特點(diǎn)是在燃燒器出口實(shí)現(xiàn)分級(jí)送風(fēng)并與燃料合理配比，達(dá)到抑制NOx生成 的LI的。其設(shè)計(jì)用于控制燃燒器附近燃料與空氣的混合及理論空氣量，以阻止燃料氮向NOx轉(zhuǎn) 化和生成熱力NOx,同時(shí)乂要保持較高的燃燒效率。主要是通

29、過(guò)控制燃燒器喉部燃料和空 氣的動(dòng)量及流動(dòng)方向來(lái)實(shí)現(xiàn)的。143燃燒后控制燃燒后控制是指在煙道尾部加裝脫硝裝置，將煙氣中NOx轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害的N2或 有用的 肥料。其脫氮方法可分為濕法脫硝和干法脫硝(5)。111于煙氣脫硝的NOx脫除 率高，運(yùn)行簡(jiǎn) 單。探求技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理的煙氣脫硝技術(shù)是我國(guó)控制氮氧化物排放工作的重點(diǎn)。由于爐內(nèi)低NOx燃燒技術(shù)的局限性，使得NOx的排放控制不能達(dá)到國(guó)家排放 規(guī)范，為了進(jìn)一步降低NOx的排放，必須對(duì)燃燒后的煙氣進(jìn)行脫硝處理。在對(duì)NOx排放要求非常 嚴(yán)格的國(guó)家，如德國(guó)和日本，就是先采用采用低NOx燃燒器減少一半以上的NOx后再進(jìn)行 煙氣脫硝，降低脫硝裝置入口的NOx

30、濃度，減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。4.濕法煙氣脫硝技術(shù)該技術(shù)是利用液體吸收劑將NOx溶解的原理來(lái)凈化燃煤煙氣。5.稀硝酸吸收法由于NO和NO2在硝酸的溶解度比在水中的大得多，故釆用稀硝酸吸收法以 提高NOx去除率的技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。隨著硝酸濃度的增加，其吸收效率顯著提高，但考慮工 業(yè)實(shí)際應(yīng)用及成本等因素，實(shí)際操作中所用的硝酸濃度一般控制在15%20%。稀硝酸的 吸收效率，除了與本身的濃度有矢外，還與吸收溫度和壓力有矢，低溫高壓有利于NOx的 吸收。6.堿性溶液吸收法該法是采用NaOH、KOH、NazCCh、NH3 H2O等堿f生溶液作為吸收劑對(duì)NOx進(jìn)行化 學(xué)吸收，其中氨的吸收率最高。吸收液經(jīng)多次循環(huán)

31、，堿液耗盡之后，將含有硝酸鹽和亞硝酸 鹽的溶液濃縮結(jié)晶，可做肥料使用。廣泛用于常壓法、全低壓法硝酸尾氣處理。其優(yōu)點(diǎn)是能 將NOx回收為有銷路的亞硝酸鹽或硝酸鹽產(chǎn)品，有經(jīng)濟(jì)效益，工藝流程和設(shè)備也較為簡(jiǎn)單； 缺點(diǎn)是吸收不高，對(duì)煙氣中的NOx/NO的比例有一定限制濕法煙氣脫硝具有吸收劑種類多、來(lái)源廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能以硝酸鹽等形式回 收NOx,達(dá)到綜合利用的LI的。但其實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)較復(fù)朵、能耗高；并且需要大量的液體 吸收劑來(lái)洗滌鍋爐煙氣同時(shí)吸收廢氣后的溶液難以處理，還容易造成二次污染。因此該 技術(shù)對(duì)于含NOx濃度較高的、大煙氣量的燃煤電站來(lái)說(shuō)不宜采用。5.干法煙氣脫硝技術(shù)與濕法煙氣脫硝技術(shù)相比，

32、干法煙氣脫硝技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：基本投資低，設(shè)備及工 藝過(guò)程簡(jiǎn)單，脫除NOx的效率也較高，無(wú)廢水和廢棄物處理，不易造成二次污染。LI前有兩類商業(yè)化的干法煙氣脫硝技術(shù)， 分別稱為選擇性催化還原(selective catalytic reduction,SCR)和選擇性非催化還原法(selective noncatalytic reduction, SNCR).6.選擇性催化還原法SCR由美國(guó)Eegelhard公司發(fā)明，于1959年申請(qǐng)專利。是利用NH*和催化劑在溫度 為200。(245(TC時(shí)將NOx還原為2。SCR法中催化劑的選取是矢鍵。對(duì)催化劑的要求是活性高、壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性好和不產(chǎn) 生二次污

33、染。SCR法是國(guó)際上應(yīng)用最多、技術(shù)最成熟的一種煙氣脫硝技術(shù)。SCR法的優(yōu)點(diǎn)有：使用 了催化劑，反應(yīng)溫度較低；凈化率高，可達(dá)85%以上；工藝設(shè)備緊湊，運(yùn)行可靠；還原后 的氮?dú)夥趴?，無(wú)二次污染。但也存在一些明顯的缺點(diǎn)：煙氣成分復(fù)雜，某些污染物可使催 化劑中毒；高分散度的粉塵微?？筛采w催化劑表面，使其活 性下降；系統(tǒng)中存在一些為反 映的NH*和煙氣中的SO2作用，生成易腐蝕和堵塞設(shè)備的硫酸錢鹽，同時(shí)還會(huì)降低氨的利 用率；投資與運(yùn)行費(fèi)用較高。7.選擇性非催化還原法SCR技術(shù)的催化劑費(fèi)用通常占到SCR系統(tǒng)初始投資的50%60%,其運(yùn)行成 本在很大 程度上受催化劑壽命的影響。因此SNCR應(yīng)運(yùn)而生。其基本的

34、原理是把含有氨基的催化劑 噴入爐膛溫度為800ciio(rc這一狹窄的溫度范圉，在沒(méi)有催化劑的情況下，該還原劑 迅速熱分解成氨并與煙氣中的NOX進(jìn)行反應(yīng)，使得NOx還原成N2和H2O,基本上不與02發(fā)生作用。通常以尿素或氨基化合物作為還原劑將NOx還原為N20因?yàn)樾枰^高的反應(yīng)溫度（93010900還原劑通常注進(jìn)爐膛或者緊靠爐膛出口的煙道。主要的化學(xué) 反應(yīng)為：4NH3+6NOA5N2+6H2O（1）可能的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)包括：4NH3+5O2八4NO+6H2O（2）4NHM+3O2T4N2+6H2O（3）還原劑尿素或氨基化合物必須注入最佳溫度區(qū)， 才能確保反應(yīng)（1）占主導(dǎo)； 如果溫度 超過(guò)1100。反

35、應(yīng)（2）、（3）將變得重要；如果溫度低于所希望的區(qū)間，殘留氨量將會(huì)增 加3】。該法的優(yōu)點(diǎn)是不需要催化劑，投資較SCR小，比較適合于環(huán)保要求不高的改造機(jī)組，目前大部分鍋爐都不釆用此法，主要原因有：效率不高；反應(yīng)劑和運(yùn)載介質(zhì)（空氣）的消耗 量大；氨的泄露量大；生成的硫酸鞍鹽會(huì)腐蝕和堵塞下游的空氣預(yù)熱器等設(shè)備。6.電子束治理技術(shù)電子法的原理是利用電子加速其產(chǎn)生的高能電子束，直接照射待處理的氣體，通過(guò)高 能電子與氣體中的氧分子及水分子碰撞，使之離解、電離，形成非平衡等離子體，其中所 產(chǎn)生的大量活性粒子（如OH,02和HO?等）與污染物進(jìn)行反應(yīng)，使之氧化去除。許多國(guó)家已經(jīng)建立了一批電子束實(shí)驗(yàn)設(shè)施和示范車

36、間。日本、德國(guó)、美國(guó)和波蘭的示范 車間運(yùn)行結(jié)果表明，這種電子束系統(tǒng)去除SO2的總效率超過(guò)95%,去除NOx的效率達(dá)到80%85%o電子束照射法脫除NOx的技術(shù)，是當(dāng)今煙氣系統(tǒng)脫硝的一項(xiàng)新技術(shù)，可以同時(shí)處理大 型燃煤電站的SO?、NOx和飛灰。但電子束照射法仍有不少缺點(diǎn)：（1）能量利用率低，當(dāng) 電子能量降到3eV以下后，將失去分解和電離的功能，剩余的能量將浪費(fèi)掉；（2）電子束 法所采用的電子槍價(jià)格昂貴，電子槍及靶窗的壽命短，所需 的設(shè)備及維修費(fèi)用高；（3）設(shè) 備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，X射線的屏蔽與防護(hù)費(fèi)用較大。上述原因限制了電子束法的實(shí)際應(yīng)用和推廣。7.生物法處理技術(shù)生物法處理技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用微

37、生物的生命活動(dòng)將NOx轉(zhuǎn)化為無(wú)害的無(wú)機(jī)物，及微生 物的細(xì)胞質(zhì)。由于該過(guò)程難以在氣相中進(jìn)行，所以氣態(tài)的污染物要先經(jīng)過(guò)從氣相轉(zhuǎn)移到液相 或固相 表面的液膜中的傳質(zhì)過(guò)程。可生物降解的可溶性污染物從氣相進(jìn)入濾塔填料表面的生物膜中，并經(jīng)擴(kuò)散進(jìn)入其中的微生物組織，然后，污染物作為微生物代謝所需的營(yíng)養(yǎng)物，在液相或固 相被微生物降解凈化。美國(guó)愛(ài)達(dá)荷國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室（Idao National Engineering Laboratry）的研發(fā)人員 最早發(fā) 明了用脫硝菌還原煙氣中的NOx的工藝。 當(dāng)煙氣在塔中的停留時(shí)間約為lminNO進(jìn)口濃度 為335mg/m3時(shí)，NO的去除率可達(dá)到99%。塔中細(xì)菌的最適溫度為3

38、0C-40C, pH值為6.58.5。雖然微生物處理煙氣中NOx成本低， 設(shè)備投入少，但要實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用還有許多的問(wèn)題 需要克服：（1）微生物的生長(zhǎng)速度相對(duì)較慢，要處理大流量的煙氣，還需要對(duì)菌種作進(jìn)一步 的篩選；（2）微生物的生長(zhǎng)需要適宜的環(huán)境，如何在工業(yè)應(yīng)用中 營(yíng)造合適的培養(yǎng)條件將是 必須克服的一個(gè)難題；（3）微生物的生長(zhǎng)，會(huì)造成塔內(nèi)填料的堵塞。對(duì)于工藝上要求連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行、并有大容量的燃煤電站鍋爐煙氣脫除NOx的系統(tǒng) 來(lái)說(shuō)，用生物法處理電站煙氣中的NOx目前還處于實(shí)驗(yàn)階段，存在著明顯 的缺陷，例如吸 收塔的空塔氣速、煙氣溫度、反硝化細(xì)菌的培養(yǎng)、細(xì)菌的主長(zhǎng)速度和吸收塔的堵塞等問(wèn)題都 有待解決

39、。此技術(shù)要運(yùn)用到實(shí)際工程中，還需要進(jìn)一步的研究和發(fā)展。工業(yè)運(yùn)行的數(shù)據(jù)表明，SNCR 1:藝的NO還原率較低，通常在30%60%的范圍，而SCR工藝對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化率為60%90%。SCR技術(shù)對(duì)鍋爐煙氣NOx控制效 果十分顯著， 占地面積小，技術(shù)成熟，易于操作，口前已成為世界上應(yīng)用最多、最為成熟且最有成效的一 種煙氣脫硝技術(shù)。1.5 SCR脫硝工藝1.SCR基本原理選擇性催化還原（SCR）脫硝原理是在一定的溫度和催化劑的作用下，還原劑 有選擇 地把煙氣中的NOx還原為無(wú)毒無(wú)污染的N2和HzOo催化的作用是降低分解 反應(yīng)的活化能， 使其反應(yīng)溫度降低至15045CTC之間“習(xí)。因?yàn)殡姀S實(shí)際使用的溫 度

40、范圍是290C43(TC,若無(wú)催化劑，反應(yīng)溫度較高(980C左右)，超出了電廠溫度范圍。還原劑有氨水、液氨 及尿素，工業(yè)上常應(yīng)用的是液氨，其次是尿素。以氨為還原劑的SCR反應(yīng)如下。主反應(yīng)方程式：4NO + 4NH3 + 024N2 + 6H2O (4) NO +2NO2+ 2NH2N2 + 3H2O (5) 6NO+4NH3八5N2+6H2O(6)6NO2+8NH3T2N2+6H2O (7)畐lj反應(yīng)方程式：4NH3+ 3O2T2N? + 6H2O(8)2NH3TN2 + 3H2(9)4NH?+ 3024NO+6H2O(10)2SO24- 022SO3 (11)NH3+SO3 + H2OTNH

41、3HSO4 (12) 2NH3+ SO3+ H2O-(NH4) SO4(13)反應(yīng)(4)為主 要反應(yīng)，因?yàn)闊煔庵械膬汉?5%的NOx均是以NO的形式存在。在反應(yīng)過(guò)程中，N比可以選擇性地和NOx反應(yīng)生成2和出0,而不是被02所氧 化，其基本 原理如圖11所示。傑化荊圖1-1 SCR基本反應(yīng)原理152典型SCR系統(tǒng)組成煙氣脫硝系統(tǒng)LLl還原劑的制備系統(tǒng)和脫硝反應(yīng)系統(tǒng)兩部分組成，見(jiàn)圖1-2。脫硝反應(yīng) 系統(tǒng)有SCR催化反應(yīng)器、噴氨系統(tǒng)、稀釋空氣供應(yīng)系統(tǒng)所組成。液氨存儲(chǔ)和供應(yīng)系統(tǒng)有液 氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)槽、液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽、氨氣稀釋槽、廢水泵和廢水池等。4.SCRI藝流程典型的SCR主要工藝流程

42、為：還原劑即液氨用灌裝卡車運(yùn)輸，以液體形態(tài)儲(chǔ)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)汽化；汽化的氨和稀釋空氣混合，通 過(guò)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)，以達(dá)到去除NOx的U的。SCR的基本操作運(yùn)行主要包含以下兒個(gè)步驟：（1）氨的準(zhǔn)備與儲(chǔ)存；（2）氨的蒸發(fā)并與預(yù)混空氣混合；（3）氨與空氣的混合氣體在反應(yīng)器的適當(dāng)位置噴入煙氣系統(tǒng)中，其位置通常 在反應(yīng)器入口附近的煙氣管路內(nèi)；（4） 噴入的混合氣體與煙氣的混合；（5） 各反應(yīng)物向催化劑表面的擴(kuò)散并進(jìn)行反應(yīng)。5.SCR工藝系統(tǒng)布置分類根據(jù)SCR反應(yīng)器工作環(huán)境， 如

43、溫度、 粉塵濃度的不同， 主要有高塵、 低塵和尾部布置 方式（5） 1咼溫咼塵布置該布置方式中SCR反應(yīng)器在省煤器的下游、空氣預(yù)熱器和除塵裝置的上游、煙氣溫度約為35OC的位置。SCR高溫高塵布置工藝系統(tǒng)見(jiàn)圖1-3所示。這種布置的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣溫度達(dá)到280C42（TC,多數(shù)催化劑在這個(gè)溫度 范圍內(nèi)有足夠的活性。缺點(diǎn)是催化劑在未經(jīng)除塵的煙氣中，壽命會(huì)受以下因素影響：（1）飛灰含有Na、K、Ca、Si、As等，使催化劑中毒，受污染；（2）催化劑受飛 灰磨損；（3）飛灰是催化劑通道堵塞；（4）煙氣溫度降低，NH3和SCh反應(yīng)生 成（NH3） SCU,使反應(yīng)器通道和下游的空氣預(yù)熱器堵塞。為了

44、盡可能延長(zhǎng)催化劑的使用壽命，除了應(yīng)選擇合適的催化劑外，還要使反應(yīng)器通道有足夠的空間以防堵塞，同時(shí)要有防腐和防磨的措施。2.高溫低塵布置當(dāng)靜電除塵器布置在空氣預(yù)熱器的上游時(shí)，通常使用低塵SCR系統(tǒng)。如圖14所示。 低塵SCR系統(tǒng)較高塵SCR系統(tǒng)具有更低的成本。圖14高溫低沉布宜高溫低塵布置的優(yōu)點(diǎn)：（1）煙氣經(jīng)靜電除塵器后，粉塵濃度降低，可延長(zhǎng)催化劑的壽 命；（2）獨(dú)立存在，不影響鍋爐的正常運(yùn)行；（3）氨泄漏量與高溫高塵布置方式的相比要 少。缺點(diǎn)：（1）煙氣通過(guò)靜電除塵器后，溫度會(huì)下降；（2）煙氣含大量的SO2,催化劑使 部分SO2轉(zhuǎn)化為SO3,與泄漏的氨生成具很強(qiáng)腐蝕性的硫酸鞍鹽；（3）國(guó)內(nèi)運(yùn)用

45、經(jīng)驗(yàn)很少， 可供參考的工程實(shí)例也少。3.低溫低塵布置這種布置方式通常將SCR反應(yīng)器布置在所有的氣體排放控制設(shè)備之后，此時(shí)的煙氣經(jīng) 前面的氣體控制設(shè)備，已經(jīng)除去了絕大多數(shù)對(duì)催化劑有害的成分。SCR低溫低塵布置工藝系 統(tǒng)如圖1-5所示。低溫低塵布置的優(yōu)點(diǎn)：（1）煙氣經(jīng)過(guò)了除塵脫硫，可釆用更大的流速，使催化劑消耗 量減少；（2）氨逃逸量與其它布置方式相比是最少的；（3）不會(huì)產(chǎn)生SO3,防止二次污染。缺點(diǎn)：（1）煙氣經(jīng)除塵脫硫后，溫度降低，低于氨還原NOx反應(yīng)所需的溫度，需要重新 加熱，增加投資和運(yùn)行成本；（2）很難找到符合反應(yīng)條件的催化劑。銳空吒綜上所述，山于高溫高塵工藝布置是LI前應(yīng)用最為廣泛的一

46、種。在SCR市場(chǎng)中，其占 有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)的脫硝系統(tǒng)兒乎采用這種布置方式。以下的設(shè)訃中采用高溫高塵布置方 式。1 6催化劑選擇優(yōu)良的催化劑是SCR技術(shù)的矢鍵。催化劑有貴金屬和普通金屬，貴金屬易 與硫氧 化物反應(yīng)，乂昂貴，工程中不建議采用。常用的金屬基催化劑含有氧化磯（V2O5）氧化鈦（TiO*等，其中V2O5的活性好、表面呈酸性，容易將堿性的NHs捕捉到催化劑表面，其特定的氧 化優(yōu)勢(shì)有利于將氨和NOx轉(zhuǎn)化為氨水和水，并且工作溫度較低（35OC45（TC）,能在富氧環(huán) 境下工作，抗中毒能力較強(qiáng)，可負(fù)載于AI2O3. SiO2等氧化物中。電廠所用的V2O5催化劑 大都是負(fù)載在銳鈦礦晶型TiO2上

47、 的饑氧化物，輔以鉤與鈕為助催化劑，一般做成蜂窩形狀 或敷于陶瓷介質(zhì)上人。以下對(duì)催化劑的種類進(jìn)行介紹：按溫度分類，可分為三類：高溫催化劑，345C-590C；中溫催化劑，260C-380C；低溫催化劑，80C-300C。LI前，國(guó)內(nèi)外SCR系統(tǒng)大多釆用高溫催 化劑，反應(yīng)溫度在280C420C之間。鍋爐鍋爐NH計(jì)空代至煙囪空吒預(yù)熱器空吒預(yù)熱器圖15低溫低塵布置按原材料分類，有三種類型：貴金屬型、金屬氧化物型和離子交換的沸石分子 篩型。 笫一類催化劑主要PtRh和Pd貴金屬類催化劑，通常以氧化鋁等整體式陶瓷作為載體。 早期設(shè)計(jì)的SCR系統(tǒng)中多采用此類催化劑淇對(duì)SCR反應(yīng)有較高的活T生，且反應(yīng)溫度較

48、低， 缺點(diǎn)是是對(duì)NH*有一定的氧化作用。H前僅應(yīng)用于低溫條件下以 及天然氣燃燒后NOx的脫 除。第二類的金屬氧化物類催化劑，廣泛應(yīng)用的SCR催化劑大多是以二氧化鈦為載體，以V2O5或V2O5-WO3 V2O5-MOO3為活性成分；其次是氧化鐵基催化劑，以FoCh為基礎(chǔ)， 添加CrOx、AI2O3、ZrCh、SiO2及微量的MnOx. CaO等組成，這種催化劑活性較氧化鈦 基催化劑要低40%。通常催化劑載體主要作用是提供具有大的比表面積的微孔結(jié)構(gòu)，在SCR反應(yīng)中所具有的活性極小。當(dāng)采用第二類催化劑時(shí)，通常以氨或尿素作為還原劑。反應(yīng)機(jī)理通常是氨吸附在催化劑 的表面，而NO的吸附作用很小，在這一類催

49、化劑中，以具有銳鈦礦結(jié)構(gòu)的TiO?為載體，銳 鈦礦作為主要活性成分的催化劑在工程中應(yīng)用最為廣泛，其技術(shù)發(fā)展也最為成熟，其活性唯 獨(dú)區(qū)間為300C-400C。在這類催化劑中通常還加入WO3和MO6,其主要作用是增加催化 劑的活性和熱穩(wěn)定性，防止銳鈦礦的燒結(jié)和比表面積喪失。另外WCh和MoCh的加入能和SCh競(jìng)爭(zhēng)TiO?表面的堿性位，并代替它，從 而限制其硫酸鹽化。在催化劑的制備過(guò)程中還 加入玻璃絲、玻璃粉、硅膠等以增加強(qiáng)度，減少幵裂，并加聚乙烯、淀粉、石蠟等有機(jī)化合 物作為成型黏結(jié)劑。笫三類是沸石分子篩型，主要是采用離子交換方法制成的金屬離子交換沸石。通常采用 碳?xì)浠衔镒鳛檫€原劑。 所采用的沸

50、石類型主要包括Y沸石、ZSM系列、MFI、MOR等， 特別是Cu-ZSM-5,國(guó)外學(xué)者對(duì)其研究較多。這一類催化劑的特點(diǎn) 是具有活性的溫度區(qū)間較 高，最高可達(dá)到600C o同時(shí)，這類催化劑也是U前國(guó)外學(xué)者研究的中點(diǎn)，但是工業(yè)應(yīng)用方 面還不多。目前用于SCR中的催化劑主要有3種類型：蜂窩式、板式及其它形式。蜂窩式催化劑采用二氧化鈦?zhàn)鞴羌懿拿锥?，將V2O5和TiO?混合后擠壓成型，經(jīng)干燥、 燒結(jié)后裁切裝配而成，市場(chǎng)份額約60%7O%L主要供應(yīng)商:美國(guó)的Cormetech,歐洲的ArgrillonsKWH,日本的Sakai、shokubai,韓國(guó)的SK等。蜂窩式催化劑具 有模塊化、相對(duì)質(zhì) 量比較輕長(zhǎng)度

51、易于控制、比表面積大、回收利用率高等優(yōu)點(diǎn)。蜂 窩式催化劑如圖16所示?？苟氯阅?圖1 6蜂窩式催化劑板式催化劑采用金屬板作為基材，浸漬催化劑后燒結(jié)成型，市場(chǎng)份額占20%30%；其它 如波紋式催化劑采用玻璃纖維板或陶瓷板作為基材，浸漬催化劑后燒結(jié)成型，市場(chǎng)份額占5%左右【叫主要供應(yīng)商有德國(guó)的Argillon和日本的BHK等。具有 對(duì)煙氣高的高塵環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng) 的優(yōu)點(diǎn)，但比表面積小，相對(duì)壓降大。波紋狀催化劑的制作是采用玻璃纖維板或陶瓷板作為基材浸漬燒結(jié)成型。主要供應(yīng)商有丹 麥的Haldor Topsoe和日本的Hitachi Zosen板式、波紋式催化劑如圖1-7所示。通過(guò)比較板式和蜂窩式催化劑的

52、性能（見(jiàn)表1-2），發(fā)現(xiàn)蜂窩式催化劑測(cè)定性能高于板式催化劑表12板式與蜂窩式催化劑比較圖1 7左為板式催化劑右為波紋式催化劑抗粉塵沖刷性能 壓力損失 脫硝效率 比表而積 吹灰器頻率 抗熱沖擊 SO2轉(zhuǎn)化率 注：代表星級(jí)1.7還原劑原料1.7.1液氨常溫下，無(wú)水氨（乂稱液氨）是無(wú)色氣體，有刺激性惡臭，通常以加壓液化氣的方式儲(chǔ) 存，液氨的合格品含量不低于99.6%,轉(zhuǎn)化為氣態(tài)時(shí)會(huì)膨脹850倍。由于氨是B2類（高毒性、 燃燒性）物質(zhì)，氨氣在其與空氣混合物中的濃度為15%28%,遇到明火會(huì)燃燒和爆炸；泄漏時(shí)， 會(huì)對(duì)人身安全造成相當(dāng)程度的危害。因此，在交通運(yùn)輸及SCR系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中，都需要 采取相應(yīng)

53、的安全措施。1.7.2氨水用于燃煤電站SCR煙氣脫硝的還原劑一氨水，采用的濃度為20%30%之間，相對(duì)比較 安全，但由于運(yùn)輸?shù)捏w積較大，運(yùn)輸?shù)某杀鞠鄬?duì)較高。氨水呈弱堿性和強(qiáng)防 腐性，對(duì)人體有 害，在空氣中達(dá)到一定的濃度時(shí)，也有爆炸的危險(xiǎn)。1.7.3尿素與無(wú)水氨和氨水相比，尿素是無(wú)毒、無(wú)害的化學(xué)品，為色或淺黃色的結(jié)晶體，吸濕性較 強(qiáng)，易溶于水。由于尿素需要水解或熱解才能得到氨蒸氣，在轉(zhuǎn)化為氨氣的同時(shí)伴隨著H2O、CO2等 副產(chǎn)物的產(chǎn)主。為防止工藝過(guò)程中水蒸氣的凝結(jié)和高防腐性的氨基甲酸鞍的 形成，相矢的設(shè) 備和管道都需要采用不銹鋼材質(zhì)，同時(shí)還需設(shè)置伴熱措施（5）。因此，其工藝系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜， 設(shè)

54、備和運(yùn)行費(fèi)用都較高；此外，國(guó)內(nèi)尚無(wú)商業(yè)化尿素分解制氨技術(shù)，全套需要進(jìn)口。工程板式蜂窩式綜上所述，通過(guò)表13所列數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，在以上三種的還原劑原料中，液氨法的投 資、運(yùn)輸和使用成本為三者最低，但此法在運(yùn)輸和使用過(guò)程中需要嚴(yán)格執(zhí)行相矢的安全規(guī) 定，具有一定的危險(xiǎn)性和安全隱患；氨水的質(zhì)量白分比一般為20%30%,較液氨安全，但運(yùn) 輸體積大，運(yùn)輸成本較液氨高；尿素是一種顆粒狀的農(nóng)業(yè)肥料，安全無(wú)害，但其具有治安系 統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備占地大、初投資大等問(wèn)題。表1-3三種SCR還原劑的技術(shù)比較工程液氨氨水尿素反應(yīng)劑費(fèi)用便宜較赍最貴生成1kg氨氣需要的原料量l.Olkg （99%氨）4kg （25%氨）1.76k

55、g運(yùn)輸費(fèi)用便宜便宜安全性有毒有害無(wú)害存儲(chǔ)條件高壓常壓常壓，干態(tài)儲(chǔ)存方式儲(chǔ)罐，液態(tài)儲(chǔ)罐，液態(tài)料倉(cāng)，微粒狀初投資費(fèi)用便宜貴運(yùn)行費(fèi)用便宜貴需要熱量蒸發(fā)液氨需要髙熱戢蒸發(fā)、蒸餾水和氨需要髙熱量水解尿素和蒸發(fā)氨設(shè)備安全要求有法律規(guī)定需要基本不需要1.8SCR反應(yīng)器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LU帶有加固肋的碳鋼制塔體、煙氣進(jìn)出口、催化劑放置層、人孔門、導(dǎo)流葉片及必要的連接件等組成。反應(yīng)器是煙氣脫硝最核心的設(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)器之中切。目前催化劑的各層托架以及反應(yīng)器殼體都連為一個(gè)整體，層間距固定，釆用下部 支承方式，各層催化劑的質(zhì)量

56、最后全部向下落在反應(yīng)器外的框架梁上。如圖1-8所示，在SCR反應(yīng)器殼體的設(shè)計(jì)中，要考慮良好的NOx/NHj混合和速 度的均 布，以保證脫硝效率。反應(yīng)器殼體通常采用規(guī)范的板箱式結(jié)構(gòu)，輔以各種加強(qiáng)筋和支撐構(gòu)件來(lái) 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。為了克服常規(guī)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)帶來(lái)的熱應(yīng)力大、催化劑安裝更換困難、清灰效果不好的問(wèn)題， 開發(fā)了一種懸吊式的SCR反應(yīng)器。反應(yīng)器山相互獨(dú)立的反應(yīng)器殼體和固 定在立柱上的頂部橫 梁兩部分所組成。反應(yīng)器殼體內(nèi)部設(shè)有若干層催化劑托架，并分別與若干對(duì)螺紋吊桿的下端相 接，螺紋吊桿的上端穿出反應(yīng)器殼體懸吊在反應(yīng)器頂部的上梁上，各層催化

57、劑托架的位置可以 上下調(diào)節(jié)。頂部的橫梁分上下兩層：上 層為上梁，豎向可自曲移動(dòng)；下層為下梁，固定不動(dòng)， 起輔助支撐和定位作用。每根梯形螺紋吊桿均通過(guò)兩個(gè)螺母吊在上梁和下梁上，固定在上梁上 的螺母為主螺母，通過(guò)推力軸承支撐在上梁上，擰轉(zhuǎn)主螺母可以使吊桿上下移動(dòng)；固定在下梁 上的螺母為輔助螺母，該輔助螺母起輔助承重和定位的作用；梯形螺紋吊桿底端與催化劑托 架采用絞接方式冋。懸吊式煙氣脫硝反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖19所示。m 1-9懸吊式煙氣脫硝反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)1反應(yīng)器殼體；2螺紋吊桿；3主螺母；4推力軸承；5輔助螺母；6立柱：7.上梁；8下契,催化劑托架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

58、，離開鍋爐省煤 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，使氨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，在有氧氣的條件下選擇性地與煙氣中的NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將NOx轉(zhuǎn)換成無(wú)害的氮?dú)夂退魵?。一個(gè)高效的SCR煙氣脫硝系統(tǒng)不僅需要 對(duì)催化劑進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，而且需要對(duì)供氨與噴氨系統(tǒng)、煙氣管道及控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè) 計(jì)使SCR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行狀態(tài)脫硝效率達(dá)到90%以上 并使氨逃逸量控制在(23) xl0-以內(nèi)叫 為了使SCR脫硝效率達(dá)到最高，同時(shí)使氨逃逸量控制在最低水平，其技術(shù)矢鍵是如何 精確控制與調(diào)節(jié)SCR反應(yīng)塔入口煙氣中NH/NOx摩爾比

59、的分布、煙氣速度分布以及煙氣溫度 分布這3個(gè)重要參數(shù)，使其實(shí)現(xiàn)均勻分布。當(dāng)SCR反應(yīng)器布置在省煤器與空氣預(yù)熱器之間時(shí)，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(lái)調(diào)節(jié)SCR入煙氣溫度。1.9噴氨格柵采用液氨作為還原劑時(shí)， 在噴入煙氣管道詢需采用熱水或蒸汽對(duì)液氨進(jìn)行蒸發(fā)。 氨被蒸 發(fā)為氨氣后,通常從送風(fēng)機(jī)出口抽取一小部分冷空氣作為稀釋風(fēng)，對(duì)其進(jìn)行 稀釋混合，形成 濃度均勻的氨與空氣的混合物，通過(guò)布置在煙道中的網(wǎng)格狀氨噴嘴 均勻噴入SCR反應(yīng)器前的 煙氣管道，如圖110所示。圖1-10噴氨格柵原理圖U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2050個(gè)大小

60、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。噴氨部位的選取同NH/NOx摩爾比一樣重要。 加氨部位應(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，通過(guò)反饋信號(hào)來(lái)修正 噴氨量，實(shí)際運(yùn)行中通常將NHVNOx摩爾比控 制在0.751.00【21。1.10吹灰器燃煤機(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。還能保持空氣預(yù)熱器通道暢通，降低系統(tǒng)壓降。反應(yīng) 器內(nèi)安裝的吹灰器一般為蒸汽吹灰器或聲波吹灰器。蒸汽吹灰器通常為可伸縮的耙形結(jié)構(gòu)， 采用蒸汽或