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液氨为还原剂的SCR脱硝工艺

时间:2016-05-18 14:07

  液氨为还原剂的SCR脱硝工艺系统由催化反应器、氨储存以及供应系统、氨喷射系统以及相关的测试控制系统等组成。

  液氨由槽车送到液氨储罐,液氨储罐输出的液氨在蒸发器内蒸发为氨气,氨气经加热至常温后送至缓冲罐备用。氨气缓冲罐中的氨气经调压阀减压后,与稀释风机送来的空气混合成氨气体积含量为5%的混合气体,通过喷氨格栅的喷嘴喷入烟气中,然后氨气与NOX在催化剂的作用下发生氧化还原反应,生成N2和H2O。

  (1)SCR反应器:其水平段安装有烟气导流、优化分布的装置以及喷氨格栅(AIG),在反应器的竖直段装有催化剂床,底部安装气密装置,防止未处理的烟气泄漏。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以及保温层。催化剂顶部装有密封装置,防止未处理的烟气短路。催化剂通过反应器外的催化剂填装系统从侧门放入反应器内。

  (2)SCR催化剂:催化剂是SCR系统中的主要设备,其成分组成、结构、寿命以及相关参数直接影响SCR系统脱硝效率以及运行状况,要求达到如下几点:

  ①有较高的NOx选择性;

  ②在较低的温度下和较宽的温度范围内,具有较高的催化活性;

  ③具有较好的抗化学稳定性、热稳定性、机械稳定性的能力;

  ④费用较低。

  催化剂在SCR反应器里分层布置,一般为2-4层。运行中,催化剂会因为各种原因而中毒、老化,活性会逐渐降低,催化NOx还原效果变差。当反应器出口烟气中氨的浓度升高到一定程度时,必须用催化剂的备用品依次逐层更换。按设计要求,燃油和燃煤电厂每年要更换1/3的催化剂。催化剂结构一般有蜂窝型、平板型和波纹板型三种。蜂窝型催化剂有较大的几何比表面积。但防尘和堵塞性能差,阻力损失大。板式催化剂比蜂窝型催化剂具有更好的防尘和堵塞性能,但受到机械或热应力作用时,活性层容易脱落,并且活性材料容易受到磨损。催化剂骨架材料必须具有耐酸性,防止达到露点温度时SO2带来的危害。目前蜂窝型占主导地位。

  (3)氨存储和供应系统:在SCR脱硝系统中氨存储和供应系统最复杂,主要包括液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲槽以及氨气稀释槽、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,储罐输出的液氨在蒸发器内蒸发为氨气,经氨气缓冲槽送到脱硝系统。如果发生事故,系统紧急排放的氨气则导入氨气稀释槽内,经水的吸收排入废水池,再由废水泵送到废水处理厂处理。加氨方式有两类,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。另一类是有水加氨系统,氨从液氨储罐经雾化喷嘴进入高温蒸发器,蒸发后的氨喷入烟道中。

  (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和节流孔板,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道内。氨/空气混合物喷射配合NOx浓度分布,通过雾化喷嘴来调整。

  (5)SCR控制系统:①控制原理:控制系统依据确定的NH3/NOx摩尔比来提供所需要的氨气流量,进口NOx浓度和烟气流量的乘积产生NOx流量信号,此信号乘上所需NH3/NOx摩尔比就是基本氨气流量信号。摩尔比是在现场测试操作期间确定的,并记录在氨气流控制系统的程序上。计算的氨气流量需求信号送到控制器并与真实的氨气流的信号比较,所产生的误差信号经比例加积分动作处理,去定位氨气流控制阀。若氨气因为某些连锁失效造成喷雾动作跳闸,届时氨气流量控制阀关断。②氨供应控制:液氨储存和供应控制由主题机组上的DCS实现。所有设备的启停、顺控、连锁保护都可以从DCS上软实现,设备和有关阀门启停开关还可以通过MCC盘柜手动操作。对液氨储存和供应系统故障信号实现中控室报警光字牌显示。氨气流量可依温度和压力修正系数进行修正。③稀释空气供应控制:利用手动操作风门来实现对氨/空气混合器所需要的稀释空气的控制,一旦空气调整后则空气流量就不需随锅炉负荷而调整。氨气和空气流设计稀释比为5%。止回阀安装在氨气线上且在空气混合器的上游,防止任何烟气回流,稀释空气由送风机出口管路引出。