工程上常用的、成熟的脫硝技術主要有低氮燃燒技術、SNCR法煙氣脫硝技術、SCR法煙氣脫硝技術,本文僅針對工程上應用最多、脫硝效率高的SCR法煙氣脫硝技術進行探討,對脫硝工程建設中需注意的關鍵技術進行探討分析。
1 噴氨裝置
噴氨裝置作為SCR法脫硝裝置的核心部分之一,直接影響煙氣脫硝效率及煙氣系統阻力,從而影響脫硝系統的運行成本 。
目前,用于SCR脫硝的噴氨裝置主要有渦流混合器、噴氨靜態混合器、噴氨格柵及矩齒噴氨格柵等,其特點比較見表1:
2 流場模擬試驗
進入反應器催化劑層入口的煙氣流場分布均勻與否直接影響脫硝系統的各項性能指標, 如果流場分布不均勻,不但會嚴重影響脫硝效率,增加氨的逃逸、加速催化劑磨損,嚴重時還會堵塞催化劑或引起空氣預熱器的堵塞和嚴重腐蝕,從而影響主機的正常運行,因此,流場模擬試驗研究在脫硝系統設計中極為重要。典型流場設計要求的反應器頂層催化劑層入 口煙氣條件見表2,如果要求脫硝效率達到85%以上,則催化劑層入口的煙氣條件還要更嚴格。
3 SCR反應器的設計
SCR反應器作為SCR法脫硝反應最為關鍵的設備,其截面的設計不但要考慮最佳煙氣流速,還要考慮能夠適應不同類型的催化劑模塊布置、安裝的要求。因此,反應器截面與催化劑的支撐梁的設計要按通用(滿足蜂窩式、平板式、波紋板式催化劑模塊)設計考慮,使得每種類型的催化劑模塊都能互換安裝。
為了保證煙氣在催化劑層的均勻性與入射角度,反應器頂部應設計有煙氣整流層;為了防止反應器內部導流板、支撐結構等部件掉落的積灰以及煙道內絮狀雜物堵塞催化劑孔道, 反應器內應設置碎灰格柵。
催化劑的吊裝是通過布置在反應器外的吊軌和電動葫蘆來實現的,吊軌的設計要充分考慮催化劑模塊、吊具、電動葫蘆的重量以及吊裝過程中各種擺動引起的慣性力的作用。反應器內催化劑安裝軌道的設計要充分考慮易于催化劑模塊的吊裝并且要防止灰塵的堆積。
為了防止催化劑層的積灰堵塞催化劑孔道,通常在每層催化劑層上部設置吹灰器。常用于SCR煙氣脫硝的吹灰器有聲波和蒸汽兩種形式,其選型與布置要根據具體工程煙氣灰的特性以及反應器截面尺寸來確定。
4 脫硝煙道灰斗
SCR法煙氣脫硝裝置的布置方式根據反應器布置位置的不同,通??煞譃楦邏m布置與 低塵布置,高塵布置的SCR反應器通常布置在鍋爐省煤器與空預器之間,受布置空間所限,SCR反應器不能直接布置在鍋爐省煤器下方(立式鍋爐除外)而是煙氣通過水平煙道引出后再通過上升煙道連接SCR反應器,經過脫銷反應后再通過SCR反應器出口煙道回到空氣預熱器。典型高塵布置設計方式,在SCR反應器入口和出口煙道均需設計排灰斗(特別對于高粉塵煙氣),這樣,不但可以有效減小催化劑的磨損,而且可以有效減輕空氣預熱器的堵塞和磨損,同時也可以減少脫銷還原劑的消耗量,保證系統安全、穩定運行。在工程建設中,為了降低工程造價、簡化系統或受空間限制,通常取消了SCR反應器的出、入口的灰斗,這勢必會導致運行不穩定,并且加大了催化劑的磨損,加快催化劑的失活。
5 催化劑選型
目前,常用于SCR煙氣脫硝的催化劑主要有氧化鈦基催化劑,其主要成分為TiO2、V2O5、WO3等,主要結構形式有蜂窩式、平板式和波紋板式。原則上,不同種類的催化劑均能滿足具體項目的各項性能要求,但不同種類的催化劑其活性、節距、有效比表面積、催化劑體積與阻力等均不相同,因此,可以通過比較來選擇一種最佳的催化劑形式和布置方式,以提高項目的性價比,有效降低項目初建與運行成本。
6 脫硝系統運行與維護管理
脫硝系統的正確運行與定期維護是保證脫硝裝置正常運行的關鍵,目前建設的脫硝系統自動化水平均較高,除了還原劑卸載外,基本可以實現無人值守,但系統的正確運行、維護與管理非常重要。系統運行期間要特別關注稀釋風量、脫硝效率、氨逃逸量、液氨耗量、催化劑層阻力、空氣預熱器阻力等參數的變化,按要求定期檢查分析儀表、吹灰器、稀釋風機、卸氨壓縮機、催化劑的活性以及氨管道的泄露情況等。
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