SCR裝置運(yùn)行原理如下:

氨氣作為脫硝劑被噴入高溫?zé)煔饷撓跹b置中,在催化劑的作用下將煙氣中NOx 分解成為N2和H2O,其反應(yīng)公式如下:

催化劑 4NO 4NH3 O2 →4N2 6H2O

催化劑 NO NO2 2NH3 →2N2 3H2O

一般通過使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?上述反應(yīng)可以在200 ℃～450 ℃的溫度范圍內(nèi)有效進(jìn)行, 在NH3 /NO = 1的情況下,可以達(dá)到80～90的脫硝效率。

煙氣中的NOx 濃度通常是低的,但是煙氣的體積相對很大,因此用在SCR裝置的催化劑一定 是高性能。因此用在這種條件下的催化劑一定滿足燃煤鍋爐高可靠性運(yùn)行的要求。

煙氣脫硝技術(shù)特點(diǎn):

SCR脫硝技術(shù)以其脫除效率高,適應(yīng)當(dāng)前環(huán)保要求而得到電力行業(yè)高度重視和廣泛的應(yīng)用。在環(huán)保要求嚴(yán)格的發(fā)達(dá)國家例如德國,日本,美國,加拿大,荷蘭,奧地利,瑞典,丹麥等國SCR脫硝技術(shù)已經(jīng)是應(yīng)用最多、最成熟的技術(shù)之一。根據(jù)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn), SCR脫硝技術(shù)必然會成為我國火力電站燃煤鍋爐主要的脫硝技術(shù)并得到越來越廣泛的應(yīng)用。

SCR系統(tǒng)一般由氨的儲存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、省煤器旁路、SCR旁路、檢測控制系統(tǒng)等組成。

液氨從液氨槽車由卸料壓縮機(jī)送人液氨儲槽,再經(jīng)過蒸發(fā)槽蒸發(fā)為氨氣后通過氨緩沖槽和輸送管道進(jìn)人鍋爐區(qū),通過與空氣均勻混合后由分布導(dǎo)閥進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng), SCR反應(yīng)器設(shè)置于空氣預(yù)熱器前,氨氣在SCR 反應(yīng)器的上方,通過一種特殊的噴霧裝置和煙氣均勻分布混合,混合后煙氣通過反應(yīng)器內(nèi)催化劑層進(jìn)行還原反應(yīng)。

SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)主要有反應(yīng)器入口NOx 濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)器內(nèi)空間速度或還原劑的停留時間、NH3 /NOx 摩爾比、NH3 的逃逸量、SCR系統(tǒng)的脫硝效率等。

氨儲存、混合系統(tǒng)：

每個SCR反應(yīng)器的氨儲存系統(tǒng)由一個氨儲存罐,一個氨氣/空氣混合器,兩臺用于氨稀釋的 空氣壓縮機(jī)(一臺備用)和閥門,氨蒸發(fā)器等組成。氨儲存罐可以容納15天使用的無水氨,可充 至85的儲罐體積,裝有液面儀和溫度顯示儀。液氨汽化采用電加熱的方式,同時保證氨氣/空氣混合器內(nèi)的壓力為350 kPa。NH3 和煙氣混合的均勻性和分散性是維持低NH3 逃逸水平的關(guān)鍵。為了保證煙氣和氨氣在煙道分散好、混合均勻,可以通過下面方式保證混合:在反應(yīng)器前安裝靜態(tài)混合器;增加NH3 噴入的能量;增加噴點(diǎn)的數(shù)量和區(qū)域;改進(jìn)噴射的分散性和方向;在NH3 噴入后的煙道中設(shè)置導(dǎo)流板;同時還應(yīng)根據(jù)冷態(tài)流動模型試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)學(xué)流動模型計(jì)算結(jié)果對噴氨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

噴氨系統(tǒng)：

噴氨系統(tǒng)根據(jù)鍋爐負(fù)荷、反應(yīng)器入口NOx 濃度、反應(yīng)器出口NOx 濃度測量的反饋信號,控制 氨的噴入量。

反應(yīng)器系統(tǒng)：

SCR反應(yīng)器采用固定床形式,催化劑為模塊放置。反應(yīng)器內(nèi)的催化劑層數(shù)取決于所需的催化劑反應(yīng)表面積。典型的布置方式是布置二至三層催化劑層。在最上一層催化劑層的上面,是一層無催化劑的整流層,其作用是保證煙氣進(jìn)入催化劑層時分布均勻。通常,在第三層催化劑下面還有一層備用空間,以便在催化劑活性降低時加入第四層催化劑層。在反應(yīng)器催化劑層間設(shè)置吹灰裝置,定時吹灰,吹掃時間30～120分鐘,每周1～2次。如有必要,還應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)器內(nèi)部的定期清理。反應(yīng)器下設(shè)有灰斗,與電廠排灰系統(tǒng)相連,定時排灰。

省煤器和反應(yīng)器旁路系統(tǒng)：

在省煤器前和反應(yīng)器之間設(shè)置旁路,稱之為省煤器旁路。當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低,煙氣流量減少,進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣溫度低于要求值時,旁路開通,向反應(yīng)器導(dǎo)入高溫?zé)煔?提高反應(yīng)器內(nèi)的溫度。此外,在反應(yīng)器入口和出口間裝有一個大的旁路,稱之為反應(yīng)器旁路。反應(yīng)器旁路的作用是:鍋爐負(fù)荷降低時使用。例如開機(jī)和停機(jī)時使用,低負(fù)荷時使用和季節(jié)性使用。以防止低溫造成催化劑中毒及催化劑污染。所有SCR系統(tǒng)旁路的插板門均要保證零泄露。

催化劑：

催化劑是電廠SCR工藝的核心,它約占其投資的l/3。為了使電站安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,對SCR工藝使用的催化劑應(yīng)達(dá)到下列要求:

①低溫度時在較寬溫度范圍具有較高的活性

②高選擇性( SO2 向SO3 轉(zhuǎn)換率和其他方面作用低即副反應(yīng)少)

③對二氧化硫( SO2 ) 、鹵族酸(HCl, HF)和堿金屬(Na2O、K2O)和重金屬(如As)具有化學(xué)穩(wěn)定性

④克服強(qiáng)烈溫度波動的穩(wěn)定性

⑤對于煙道壓力損失小

⑥壽命長、成本低理想的催化劑應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn):

高活性;

抗中毒能力強(qiáng);

好的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨損性;

有合適的工作溫度區(qū)間。