一、工程概況

1.1、工程概況

現(xiàn)有1臺不銹鋼加熱爐，煙氣量為75000m3/h，煙氣溫度180℃，運(yùn)行時測得煙氣中的氮氧化物排放量可達(dá)到300mg/Nm3，隨著環(huán)保形勢日趨嚴(yán)峻，現(xiàn)在環(huán)保部門要求達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要對鍋爐煙氣進(jìn)行脫硝處理，新增加一套爐外SCR脫硝系統(tǒng)，安裝在除塵器后面，脫完硝后的煙氣通過煙囪排入大氣。滿足環(huán)保要求，達(dá)標(biāo)排放。

1.2、 不銹鋼加熱爐參數(shù)

2.3煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)

2.4 不銹鋼加熱爐煙氣環(huán)保設(shè)備方案選擇

我公司根據(jù)貴公司鍋爐煙氣環(huán)保項目的要求，通過現(xiàn)場踏勘并與有關(guān)技術(shù)人員交流，按照總承包方式即“交鑰匙”工程，參照公司多年的工程實踐經(jīng)驗，完成本技術(shù)方案。

方案簡介如下：

考慮到不銹鋼加熱爐煙氣成分復(fù)雜，該方案脫硝裝置布置在脫硫、除塵的后面，低溫低塵布置，排煙溫度為180℃，采用低溫催化劑，SCR設(shè)計布置2層催化劑，催化劑采用蜂窩狀催化劑。改造后保證達(dá)標(biāo)排放。

環(huán)保、社會效益：

該項目建成后，鍋爐每年可減少大量的污染物排放，將有效改善當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)境質(zhì)量，對減少環(huán)境污染，美化自然環(huán)境具有重要作用。體現(xiàn)了企業(yè)的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，有顯著的環(huán)境效益和社會效益。

該項目的建成，在該行業(yè)能夠起到示范效應(yīng)，促進(jìn)企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶動企業(yè)落實清潔生產(chǎn)，建設(shè)環(huán)境友好型企業(yè)的進(jìn)程，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，其社會效益是巨大的。

排污減少、環(huán)境質(zhì)量的改善，對于改善與周圍群眾的社會關(guān)系，推動和諧社會的建設(shè)都具有十分重要的作用。

二、設(shè)計方案說明

2.1、SCR脫硝技術(shù)方案

目前國內(nèi)普遍采用的NO_x控制技術(shù)有兩類：一種是低氮燃燒技術(shù)（LNB），另一種是煙氣脫硝技術(shù)。單獨通過低氮燃燒技術(shù)無法滿足達(dá)標(biāo)排放，在燃油燃?xì)饧按笮湾仩t上常采用此技術(shù)作為預(yù)處理，通過減少爐內(nèi)的NOx生成量來降低煙氣脫硝裝置的投資和運(yùn)行成本。

煙氣脫硝技術(shù)主要有SCR選擇性催化還原法、SNCR選擇性非催化還原法和SCR+SNCR聯(lián)合脫硝法以及煙氣氧化脫硝法等脫硝工藝。

為保證在不同工況下，加熱爐煙氣脫硝長期穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放，降低運(yùn)行費(fèi)用，該項目脫硝工藝采用脫硫除塵后布置一套煙氣低溫SCR脫硝系統(tǒng)，煙氣溫度在180℃左右，催化劑采用常規(guī)的蜂窩狀催化劑，采用氨水溶液作為SCR的還原劑，大大降低投資費(fèi)用，滿足不同運(yùn)行狀況下煙氣脫硝要求。

實際運(yùn)行時，可根據(jù)檢測氮氧化物排放濃度調(diào)節(jié)脫硝劑噴入量。脫硝劑噴入量可根據(jù)在線監(jiān)測參數(shù)實時調(diào)整，為降低運(yùn)行費(fèi)用，劑量以滿足達(dá)標(biāo)排放為準(zhǔn)。最大限度的降耗節(jié)能。

2.2、爐外煙氣SCR脫硝系統(tǒng)介紹

2.2.1、煙氣SCR脫硝工作原理

選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)的原理是在催化劑作用下，還原劑 NH3 在300-400℃下有選擇的將 NO 和 NO2 還原成 N2，而幾乎不發(fā)生 NH3 與 O2 的氧化反應(yīng)，從而提高了 N2 的選擇性，減少了 NH3 的消耗。其中主要反應(yīng)如下：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

8NH3+6NO2=7N2+12H2O

4NH3+3O2=2N2+6H2O

4NH3+5O2=4NO+6H2O

2NH3 可逆生成 N2+3H2

SCR 系統(tǒng)由氨供應(yīng)系統(tǒng)、氨氣/空氣噴射系統(tǒng)、催化反應(yīng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等組成。如下圖:

催化反應(yīng)系統(tǒng)是 SCR工藝的核心，設(shè)有 NH3 的噴嘴，煙氣順著煙道進(jìn)入裝載了催化劑的SCR反應(yīng)器，在催化劑的表面發(fā)生NH3催化還原成N2。催化劑是整個SCR系統(tǒng)關(guān)鍵，催化劑的設(shè)計和選擇是由煙氣條件、組分來確定的，影響其設(shè)計的三個相互作用的因素是 NOx 脫除率、NH3 的逃逸率和催化劑體積。普遍使用的是商用釩-鈦系催化劑，如 V2O5/TiO2 和 V2O5-WO3/TiO2。在形式上主要有板式、蜂窩式和波紋板式三種。該工藝于20世紀(jì)70年代末首先在日本開發(fā)成功，80年代以后，歐洲和美國相繼投入工業(yè)應(yīng)用。在 NH3/NOx 的摩爾比為1時，NOx 的脫除率最高可達(dá) 90%，NH3 的逃逸量控制在 5 mg/L 以下。不同還原劑有不同的反應(yīng)溫度范圍，此溫度范圍稱為溫度窗。

催化劑圖片：

目前世界上流行的SCR 工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR兩種。此兩種方法都是利用氨對NOX的還原功能，在催化劑的作用下將 NOX(主要是NO)還原為對大氣沒有多少影響的 N2和水。還原劑都是 NH3，其不同點則是在尿素法SCR中，先利用一種設(shè)備將尿素轉(zhuǎn)化為氨之后輸送至SCR觸媒反應(yīng)器。它轉(zhuǎn)換的方法是將尿素注入一分解室中，此分解室提供尿素分解所需之混合時間，駐留時間及溫度，由此室分解出來之氨基產(chǎn)物即成為SCR的還原劑通過觸媒實施化學(xué)反應(yīng)后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方法有熱解法和水解法，主要化學(xué)反應(yīng)方程式為：

NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2

在整個工藝的設(shè)計中，通常是先使氨蒸發(fā)，然后和稀釋空氣或煙氣混合，最后通過分配格柵噴入 SCR 反應(yīng)器上游的煙氣中。典型的 SCR 反應(yīng)原理示意圖如下：

在 SCR 反應(yīng)器內(nèi)，NO 通過以下反應(yīng)被還原：

4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O

6NO+4NH3→5N2+6H2O

當(dāng)煙氣中有氧氣時，反應(yīng)第一式優(yōu)先進(jìn)行，因此，氨消耗量與 NO 還原量有一對一的關(guān)系。在鍋爐的煙氣中，NO2 一般約占總的 NOX 濃度的 5%，NO2 參與的反應(yīng)如下：

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

6NO2+8NH3→7N2+12H2O

上面兩個反應(yīng)表明還原 NO2比還原 NO需要更多的氨。在絕大多數(shù)鍋爐煙氣中，NO2 僅占 NOx總量的一小部分，因此 NO2的影響并不顯著。SCR系統(tǒng) NOx 脫除效率通常很高，噴入到煙氣中的氨幾乎完全和 NOx 反應(yīng)。有一小部分氨不反應(yīng)而是作為氨逃逸離開了反應(yīng)器。一般來說，對于新的催化劑，氨逃逸量很低。但是，隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞，氨逃逸量就會增加，為了維持需要的 NOx 脫除率，就必須增加反應(yīng)器中 NH3/NOx 摩爾比。當(dāng)不能保證預(yù)先設(shè)定的脫硝效率和（或）氨逃逸量的性能標(biāo)準(zhǔn)時，就必須在反應(yīng)器內(nèi)添加或更換新的催化劑以恢復(fù)催化劑的活性和反應(yīng)器性能。從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。

3.2.2、爐外SCR脫硝系統(tǒng)

該項目加熱爐設(shè)計一套SCR脫硝反應(yīng)器系統(tǒng)，催化劑布置方式為2層布置，即安裝2層催化劑。本工程SCR反應(yīng)器采用低溫布置方式。反應(yīng)器設(shè)計流速一般不超過6.0m/s，SCR反應(yīng)器設(shè)計安裝2層催化劑。催化劑采用蜂窩式催化劑，本系統(tǒng)設(shè)計直接將20%左右的氨水溶液高效霧化后噴入催化劑進(jìn)口高溫?zé)煔庵?，不再設(shè)計熱解氣化系統(tǒng)，這樣設(shè)計將大大的降低投資及運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)約能源。

3.3、SCR脫硝系統(tǒng)組成

本項目SCR系統(tǒng)主要組成部分：

脫硝劑儲存輸送系統(tǒng)，霧化噴射系統(tǒng)，SCR反應(yīng)器鋼構(gòu)系統(tǒng)，催化劑系統(tǒng)，煙道系統(tǒng)，電氣儀表控制系統(tǒng)。

3.3.1、脫硝劑儲存輸送系統(tǒng)

脫硝劑儲存系統(tǒng)主要包括不銹鋼儲罐，卸氨泵，以及輸送泵等設(shè)備。箱罐和容器應(yīng)符合《鋼制壓力容器》(GB150-1998)及其質(zhì)量體系內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。我方提供所有箱罐和容器的設(shè)計和試驗標(biāo)準(zhǔn)。

所有箱罐和容器的設(shè)計應(yīng)包括必需的連接件、就地儀表與測量裝置、人孔門、排水/排空措施，以及運(yùn)行和維護(hù)必需的通道樓梯和欄桿。箱罐、容器、坑和溝道的設(shè)計應(yīng)適合于介質(zhì)特性和使用條件。

3.3.2、脫硝劑霧化噴射系統(tǒng)

脫硝劑溶液經(jīng)計量、輸送管道后通過不同區(qū)域噴槍噴入高溫?zé)煔鈨?nèi)，為了更好的霧化，采用0.5MPa壓縮空氣（或蒸汽）作為脫硝劑的分散源。

本方案采用的噴槍為我公司自主研發(fā)的高霧化噴槍，能夠高效的將脫硝劑進(jìn)行霧化，使其與鍋爐煙氣進(jìn)行充分混合，迅速氣化，從而有利于氮氧化物與脫硝劑進(jìn)行反應(yīng)。提高脫硝效率。

噴槍采用壓縮空氣霧化、脫硝劑采用多級泵輸送。系統(tǒng)要求不得有泄露現(xiàn)象，安全性能高，計量輸送準(zhǔn)確，流量可以從零到最大定額值范圍能任意調(diào)節(jié)。

泵類材料選用防腐蝕材料，所有材料和設(shè)備是新的，質(zhì)量可靠，充分考慮脫硝劑溶液的腐蝕影響，在使用時遇到的條件和溫度、壓力變化情況不會造成過度的腐蝕、變形、老化或疲勞，而且也不會對可能影響裝置效率和可靠性的任何部件產(chǎn)生過度應(yīng)力和應(yīng)變。

系統(tǒng)所需的所有管道、閥門、儀表、控制設(shè)備和附件等使用防脫硝劑腐蝕的不銹鋼材質(zhì)。

管道設(shè)計安裝時，滿足放空的要求。在最低點設(shè)置放空點，設(shè)備停運(yùn)時能夠放空。

所有閥門的設(shè)計選型應(yīng)適應(yīng)介質(zhì)特性和使用條件，規(guī)格應(yīng)盡量統(tǒng)一。在打開位置和滿負(fù)荷工作壓力下，所有閥門都應(yīng)是密封的。所有閥門關(guān)鍵部位采用不銹鋼材質(zhì)制造。

3.3.3、SCR反應(yīng)器鋼構(gòu)系統(tǒng)

反應(yīng)器鋼構(gòu)主要包括反應(yīng)器本體，煙道及膨脹節(jié)、擋板門，噴氨系統(tǒng)，均流格柵，平臺扶梯，人孔門，檢查門，以及催化劑更換吊裝設(shè)備。

反應(yīng)器本體采用Q235材質(zhì)，噴氨系統(tǒng)采用不銹鋼材質(zhì)。確保工程安全運(yùn)行。

反應(yīng)器本體的進(jìn)口段安裝有煙氣導(dǎo)流、優(yōu)化分布的裝置以及氨的噴射系統(tǒng)，在反應(yīng)器的豎直段裝有催化劑床。

反應(yīng)器采用固定床垂直通道型式，安裝2層。脫硝效率按85%設(shè)計，反應(yīng)器按2層設(shè)計，不設(shè)計預(yù)留層。

反應(yīng)器為直立式焊接鋼結(jié)構(gòu)容器，內(nèi)部設(shè)有催化劑支撐結(jié)構(gòu)，能承受內(nèi)部壓力，地震負(fù)荷、煙塵負(fù)荷、觸媒負(fù)荷和熱應(yīng)力等。反應(yīng)器殼外部設(shè)有加固肋及保溫層。催化劑通過反應(yīng)器的催化劑填裝系統(tǒng)從安裝門放入反應(yīng)器內(nèi)。

工藝流程

氨水溶液通過高溫?zé)煹罋饣筮M(jìn)入噴氨系統(tǒng)，煙氣和脫硝劑充分混合，保證煙氣中脫硝劑濃度的均勻分布。

煙氣通過SCR反應(yīng)器，SCR反應(yīng)器包含催化劑層，在催化劑作用下，NH3與NOX反應(yīng)從而脫除NOX，催化劑促進(jìn)氨和NO_X的反應(yīng)。在SCR反應(yīng)器最上面有整流柵格，使流動煙氣分布均勻。催化劑裝在模塊組件中，便于搬運(yùn)、安裝和更換。煙氣經(jīng)過煙氣脫硝過程后排入大氣。

3.3.4、電氣和儀控系統(tǒng)

我公司負(fù)責(zé)本工程系統(tǒng)工作范圍內(nèi)電氣、儀控系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)備及材料供貨及安裝、調(diào)試并提供全部設(shè)備的技術(shù)規(guī)范、設(shè)備訂貨圖、設(shè)備安裝圖、設(shè)備材料清冊（含電氣設(shè)備、儀表閥門、電纜、電纜構(gòu)筑物、防火阻燃設(shè)施、照明、接地設(shè)備、安裝材料等）、電纜清冊（包括電纜編號、型號、規(guī)范、截面、芯數(shù)、長度、起點、終點等）。

本工程采用就地控制模式，以手動操作控制為主。

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》 DL/T 5153

《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》 GB50217

《工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收技術(shù)規(guī)范》 GBJ93-86

《鋼制電纜橋架工程設(shè)計規(guī)范》

《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB16297-1996

四、SCR脫硝主要配置

五、加熱爐SCR脫硝運(yùn)行費(fèi)用：（年運(yùn)行7000小時）