SCR脱硝 导热油炉/燃气锅炉脱硝 湛流环保

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SCR反应器旁路的设置

   SCR反应器旁路设置的目的, 一是为了机组在冷启动时不使催化剂受到损害 ;二是为了机组在长期不脱硝时节约引风机的电耗。对于是否设置 SCR反应器旁路,有两种不同的观点:

(1)设置旁路

    此观点认为, 在机组启动的时候 (此时烟气温度还没有到催化剂的反应温度 )使用旁路 , 以避免催化剂受到损害 ;另一个用途是机组在长期不脱硝的时候,烟气通过旁路至空预器,以节约引风机的电耗。这种情况在美国应用较多 ,但设置旁路除了要增加挡板的投资外, 同时为避免反应器冷却后产生凝结水 ,还需设置反应器的加热系统 ,因而将大大增加系统的投资。

(2)不设置旁路

    此观点认为 ,机组冷启动的次数比较少,因此对催化剂的影响不会太大,而且设置旁路烟道时由于要增加挡板, 投资比较高, 系统也比较复杂。并且在长期不用旁路烟道时会造成挡板前积灰严重 ,开启时容易卡涩, 而挡板开启瞬间又有大量灰进入空预器 ,可能会造成空预器堵灰而停用。

2.2.2  省煤器旁路的设置

省煤器旁路设置的目的是为了机组在低负荷运行时 ,保证 SCR入口烟气温度高于反应温度。一般对 SCR入口温度的要求是 280 ～ 400℃。为使 SCR催化剂在zui佳工作温度范围内运行 ,通常设置省煤器烟气旁路来调节 SCR入口烟气温度,目的是在锅炉低负荷运行时保证 SCR反应器中的烟气温度高于硫酸氢铵的凝结温度 ,从而有效地控制由于硫酸铵盐凝结导致的催化剂及空气预热器的沾污积灰与腐蚀堵塞。当锅炉启停较为频繁时, 通常需要采用省煤器烟气旁路系统 ,对于停炉后快速启动 SCR装置运行具有重要作用。

2.3  喷氨格栅

    烟气脱硝装置中 ,氨的扩散、氨与氮氧化物的混合和分布效果是影响烟气脱硝效率和避免氨逃。SCR是喷氨格栅的方法,即将烟道截面分成 20 ～ 50个大小不同的控制区域 ,每个区域有若干个喷射孔,每个分区的流量单独可调, 以匹配烟气中 NOx的浓度分布。工艺设计时, 喷氨格栅的位置及喷嘴形式是根据锅炉尾部烟道的布置形式 ,通过模拟试验来选择的。同时 ,通过烟道设计的优化及加设烟气导流挡板 ,使进入 SCR催化反应器内的烟气气流均匀 ,以免 NOx与 NH3 的混合不充分和局部喷氨过量而影响脱硝效果及经济性 ,所以一般应尽可能使氨从远离反应器入口处喷入。 SCR脱硝效率是通过喷氨量来调整的 , 因此喷氨部位的选取同 NH3 /NOx摩尔比一样重要 ,喷氨部位应在NOx浓度及烟气流速分布均匀的地方。加氨量是根据 SCR入口 NOx浓度和允许的 NOx排放浓度决定的 ,并通过反馈信号来修正。以氨逃逸量作为反馈信号来控制加氨是不可靠的 ,因为很难测定 NH3 的逃逸量。 NH3 /NOx摩尔比表示需要的喷氨量的多少,脱硝效率一般随 NH3 /NOx摩尔比的增大而增高 , 但当 NH3 /NOx摩尔比大于1.0时 ,氨逃逸量会急剧增大 , 同时氨氧化等副反应的反应速率也将增大。实际运行中通常将 NH3 /NOx摩尔比控制在 0.75 ～ 1.00[ 4] 。喷氨格栅通常布置省煤器出口烟道上 , 以达到预期的混合及分布效果, 其下游通常需要足够长的混合距离。由于炉后空间的限制, SCR反应器只能采用高位布置,这使所需的连接烟道变长 ,系统阻力较大 ,设备基础荷载增大 ,从而使系统的投资及运行费用提高。为了克服现有的脱硝系统设计的缺陷 ,提出了一种喷氨格栅设置在锅炉省煤器下侧的烟气脱硝装置。这样 ,通过较短的烟道与 SCR 反应器相连 , 在 SCR反应器的上部设有整流装置 , SCR反应器中部设有催化剂床层 ,反应器下部接出口烟道。 SCR反应器的进口采用与省煤器出口烟道处于同一标高或稍高的低位布置, 或直接将 SCR反应器置于喷氨格栅下侧 ,这些都能较好地解决常规喷氨格栅设置中存在的问题, 从而降低系统的投资及运行成本。

3 SCR反应器的设计

    SCR反应器是还原剂和烟气中的 NOx发生催化还原反应的场所 ,通常由碳钢制塔体、烟气进出口、催化剂放置层、人孔门、导流叶片等组成。反应器是烟气脱硝系统中zui核心的设备, 催化剂以单元模块形式叠放在若干层托架上 ,布置在反应器之中。

3.1 SCR反应器壳体的设计

   在SCR反应器壳体的设计中 ,要考虑良好的 NOx/NH3 混合和速度的均布 , 以保证脱硝效率。反应器壳体通常采用标准的板箱式结构, 辅以各种加强筋和支撑构件来满足防震、承载催化剂、密封、承受荷载和抵抗应力的要求 ,并且实现与外界的隔热。

3.2 催化剂的设计

   在SCR烟气脱硝系统中,催化剂是 SCR系统中的主要设备,其成分组成、结构、寿命及相关参数直接影响 SCR系统脱硝效率及运行状况。一般要求 SCR的催化剂:(1)具有较高的 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、热稳定性和机械稳定性;(4)费用较低。

    SCR反应器中的催化剂通常垂直布置, 烟气自 SCR反应器顶部垂直向下平行于催化剂表面流动。烟气在 SCR反应器中的空塔速度是 SCR的一个关键设计参数,它是烟气体积流量与 SCR反应器中催化剂体积的比值,反映了烟气在 SCR反应器内停留时间的长短 ,烟气的空塔速度越大, 其停留时间越短。在SCR反应器里催化剂分层布置,一般为 2 ～ 4层,当催化剂活性降低后,需依次逐层更换催化剂。

    催化剂的型式一般可分为平板式和蜂窝式两种。蜂窝式催化剂有较大的几何比表面积, 防积尘和防堵塞性能较差, 阻力损失大。板式催化剂比蜂窝式催化剂具有更好的防积尘和防堵塞性能 ,但受到机械或热应力作用时 ,其活性层容易脱落 ,且活性材料容易受到磨损, 其骨架材料必须有耐酸性, 以防达到露点温度时 SO2 带来的危害。