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第三章 SCR烟气脱硝系统及设备
1.SCR烟气脱硝系统布置方式
SCR反应器可以安装在锅炉之后的不同位置,即高温高尘、高温低尘及低温低尘布置三种形式。如图所示。高温高尘布置方式是将SCR反应器布置在省煤器和空预器之间,其优点是催化反应器处于300～400℃温度区间,有利于反应的进行。但是,由于催化剂处于高尘烟气中,条件恶劣,磨刷严重,寿命将会受到下列因素影响(1)飞灰中K、Na、Ga、Si、As会使催化剂污染或中毒；(2)飞灰磨损反应器并使蜂窝状催化剂堵塞；(3)若烟气温度过高会使催化剂烧结或失效。高温低尘布置方式是将SCR反应器布置在空预器和高温电除尘器之间,该布置方式可防止烟气中飞灰对催化剂的污染和对反应器的磨损与堵塞,其缺点是在300～400℃的高温下,电除尘器运行条件差,可靠性不高,一般不采用。低温低尘布置 (或称尾部布置)方式是将SCR反应器布置在除尘器和烟气脱硫系统之后,催化剂不受飞灰和SO2影响,但由于烟气温度较低,仅为50～60℃,一般需要用GGH或燃烧器将烟气升温,能耗和运行费用增加。
(a) 高温高尘布置
(b) 高温低尘布置
(c) 低温低尘布置
图３－１ 脱硝反应系统布置
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由于省煤器与空预器之间的烟温刚好适合SCR脱硝还原反应,氨被喷射于省煤器与SCR反应器间烟道内的适当位置,使其与烟气充分混合后在反应器内与NOX反应,脱硝效率可达80%以上,因此,高温高尘布置是目前应用最广泛的布置方式。
高温高尘布置方式有垂直气流和水平气流两种布置方式,如图所示,在燃煤锅炉中,由于烟气中的含尘量较高,一般采用垂直气流方式。
2.SCR法烟气脱硝系统的组成
SCR系统一般是由氨储存系统、氨/空气喷雾系统、催化反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统等组成。首先,液氨由液氨罐车运送到液氨储罐,输出的液氨经蒸发器蒸发成氨气,再将其加热到常温后送入氨缓冲槽中备用。运行时,将缓冲槽的氨气减压后送入氨/空气混合器中,与空气混合后进入烟道内的喷氨格栅,喷入烟道后再通过静态混合器与烟气充分混合,继而进入到SCR反应器中，工艺流程如图3-2所示。
图3-2 SCR工艺流程图
2.1SCR反应器
SCR反应器是烟气脱硝系统最核心的设备,反应器的水平段安装有烟气导流、优化分布的装置以及喷氨格栅，在反应器的竖直段装有催化床。催化剂底部安装气密装
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置，防止未处理的烟气泄露。
反应器采用固定床平行通道形式，一般催化剂床层为2～4层，并预留一层位置，作为将来脱硝效率低于需要值时增装催化剂用，以此作为增强脱硝效率并延长有效催化剂寿命的备用措施。
反应器为直立式焊接钢结构容器，内部设有催化剂值支撑结构，能承受内部压力、地震负荷、烟尘负荷、催化剂负荷和热应力等。反应器壳外部设有加固肋及保温层。催化剂顶部装有密封装置，防止未处理过的 烟气短路。催化剂通过反映器外的催化剂填装系统从侧门放入反映器内。
2.2烟道及导流装置
烟道一般是由足够强度的钢板制成，能承受所有荷重条件，并且是气密性的焊接结构。所有焊接接头在里外都要进行连续焊，如果采用圆形管道的话，一般需要使用必要的外部加固筋。因为烟气腐蚀缘故，烟道壁需要预留充分的腐蚀余量，总体上最小壁厚为6mm，内部尺寸精度至少在±0.5%的公差之内。烟道外部要有充分的加固和支撑，来防止过度的颤动和振动。
所有烟道的转弯处一般要设置导向板，导向板和转弯处应考虑适当的防腐措施。
3.液氨储存系统和供应系统
液氨存储和供应系统主要包括液氨卸料压缩机、液氨储槽、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽和氨气稀释槽、废水泵、废水池等。
液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内，储罐输出的液氨于液氨蒸发器内蒸发为氨气，经氨气缓冲槽送至脱硝系统。因事故，系统紧急排放的氨气则导入氨气稀释槽中，经水的吸收排入废水池，再由废水泵送至废水处理场处理。
加氨方式有两种，一类是无水加氨，氨从液氨储罐依次进入蒸发器和缓冲罐，经减压后与空气混合，再喷入烟道中；另一类是有水加氨，氨从液氨罐经雾化喷嘴进入高温蒸发器，蒸发后的氨喷入烟道中。
3.1液氨蒸发槽
液氨蒸发槽为螺旋管式。管内为液氨，管外为温水浴，以蒸汽直接喷入水中加热至40℃，再以温水将液氨汽化，并加热至常温。蒸汽流量受蒸发槽本身水浴温度控
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制调节。当水的温度高于45℃时则切断蒸汽来源，并在控制室DCS上报警显示。蒸发槽上装有压力控制阀将氨气压力控制在2.1kg/cm2。在氨气出口管线上装有温度检测器，使氨气至缓冲槽维持适当压力和温度。蒸发槽也装有安全阀，可防止设备压力异常过高。全套包括：氨气管道及各设备压力、液位显示及控制和所有其他必要的装置、支架、法兰、紧固件等。
电厂提供的蒸汽压力一般为0.8～1.3MP,温度280375,以此作为蒸发器热源.
3.2氨气缓冲槽
从蒸发槽出来的氨气流进入氨气缓冲槽，通过调节阀减压至1.8kg/cm，再通过氨气输送管线送至锅炉则的脱硝系统。缓冲槽的作用是稳定氨气的供应，避免受蒸发槽操作不稳定所影响。缓冲槽上也有安全阀可保护设备。
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4.氨、空气喷雾系统
氨和空气在混合器和管路内充分混合后进入氨气分配总管。氨、空气喷雾系统包括供应箱、喷氨格栅和喷嘴等。每一供应箱安装一个节流阀及节流孔板，可使氨混合物在喷氨格栅达到均匀分布。手动节流阀的设定，是靠烟气风管的取样所获得的氨氮的摩尔比来调整。氨喷雾管位于催化剂上游烟气风管内。氨、空气混合物喷射配合NOX浓度分布，通过雾化喷嘴来调整。
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第四章 国电铜陵发电有限公司600MW机组烟气脱硝工程
1.工程概况
国电科技环保集团有限公司环保工程分公司引进了国外先进SCR烟气脱硝技术。该技术来源于德国FBE公司，经过两年的充分消化吸收，现已进入项目实施阶段。SCR原理是在有氧状况下，通过催化剂在合适的温度范围内使烟气中的NOX与NH3产生反应生成N2与H2O，从而达到脱除烟气中的NOX的目的。
国电铜陵电厂规划总装机容量为4台600MW国产超临界凝汽式燃煤发电机组，分二期建设，一期工程装机容量为2台600MW机组。本期脱硝工程是对国电铜陵发电有限公司一期工程2600MW超临界机组2号炉全烟气进行脱硝。采用的脱硝工艺为选择性催化还原（SCR），高含尘布置。在设计煤种及校核煤种、锅炉最大工况、处理100%烟气量的条件下，脱硝效率不小于80%。工程项目与主体工程同步实施。2号机组也已投入运行。
2.SCR系统的设计 2.1设计基础参数
脱硝装置进口烟气参数（计算值，设计煤种）如下。 烟气量：1846935m3/h
烟气O2含量（体积比）：3.28% 烟气NOX含量：657mg/m3 烟气粉尘含量：50g/m3 烟气温度：372℃
2.2脱硝工艺流程
本项目脱硝系统采用一炉两个反应器。分别设置喷射系统、稀释风机、烟道、催化剂吹灰系统等，公用部分主要包括还原剂（液氨）储存设备及输送系统、事故排放系统、工艺水系统及气源等引接系统。液氨由液氨槽车运送，利用卸氨压缩机输入储氨罐中，再用液氨泵输送到液氨蒸发槽蒸发为氨气，经氨气稳压槽与稀释空气在涡流混合器中混合均匀，在送达脱硝系统。SCR反应器布置在锅炉省煤器和空气预热器之间，锅炉排出的烟气与氨气在涡流混合器中混合均匀，进入SCR反应器通过催化剂发
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