混合SNCR-SCR 煙氣脫硝技術

混合SNCR-SCR 煙氣脫硝技術并非是SCR 工藝與SNCR 工藝的簡單組合，它是結合了SCR 技術、SNCR 技術投資省的特點而發展起來的一種新型工藝。SCR-SNCR 聯合技術可以達到90％的NOx 的去除率，并且NH3 的泄漏率僅為0.000 3%。

混合SNCR-SCR 工藝zui主要的改進就是省去了SCR 設置在煙道里的復雜AIG（氨噴射）系統，它具有以下優點：（1）在節省催化劑的情況下，脫硝效率高，能達到SCR 法的脫硝效率；（2）反應塔體積小，空間適應性強；（3）與傳統SCR 工藝相比，系統壓降將大大減小，從而減少了引風機改造的工作量，降低了運行費用；（4）降低腐蝕危害。

目錄

一、煙氣脫硝技術介紹.................................................................................... 3

二、本項目SNCR+SCR方案設計...................................................................... 9

2.1 鍋爐SNCR+SCR總體方案設計.......................................................... 9

2.2 氨水溶液制備儲存模塊.................................................................... 9

2.3 在線稀釋模塊.................................................................................... 9

2.4計量與分配模塊............................................................................... 10

2.5噴射模塊........................................................................................... 10

2.6霧化氣體的選用............................................................................... 10

2.7稀釋水的選用................................................................................... 11

2.8 冷卻風............................................................................................. 11

2.8 設備材料清冊.................................................................................. 12

三、專題說明................................................................................................. 18

一、煙氣脫硝技術介紹

目前主流的煙氣脫硝技術有選擇性非催化還原技術（SNCR）、選擇性催化還原技術（SCR）和SNCR/SCR聯合脫硝技術。

SNCR技術

研究發現，在800～1250℃這一溫度范圍內、無催化劑作用下，氨水等還原劑可選擇性地還原煙氣中的NOx生成N2和H2O，基本上不與煙氣中的O2作用，據此發展了SNCR脫硝技術。

SNCR煙氣脫硝的主要反應為：

NH3為還原劑    4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O

SNCR通常采用的還原劑有氨水、氨水和液氨，不同還原劑的比較如表3.1所列。

表3.1 不同還原劑特點

從SNCR系統逃逸的氨可能來自兩種情況，一是噴入的還原劑過量或還原劑分布不均勻，一是由于噴入點煙氣溫度低影響了氨與NOx的反應。還原劑噴入系統必須能將還原劑噴入到爐內zui有效的部位，如果噴入控制點太少或噴到爐內某個斷面上的氨不均勻，則會出現分布較高的氨逃逸量。在較大尺寸的鍋爐中，因為需要覆蓋相當大的爐內截面，還原劑的均勻分布則更困難。為保證脫硝反應能充分地進行，以zui少噴入NH3的量達到的還原效果，必須設法使噴入的NH3與煙氣良好地混合。若噴入的NH3不充分反應，則逃逸的NH3不僅會使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐尾部的受熱面上，而且煙氣中NH3遇到SO3會產生NH4HSO4易造成空氣預熱器堵塞，并有腐蝕的危險。因此，SNCR工藝的氨逃逸要求控制在8mg/Nm3以下。圖3.1為典型SNCR脫硝工藝流程圖。

圖3.1 SNCR工藝系統流程圖

SNCR煙氣脫硝過程是由下面四個基本過程組成：

? 還原劑的接收和溶液制備；

? 還原劑的計量輸出；

? 在鍋爐適當位置注入還原劑；

? 還原劑與煙氣混合進行脫硝反應。

SCR技術

選擇性催化劑還原（SCR）技術是在煙氣中加入還原劑（zui常用的是氨和氨水），在催化劑和合適的溫度等條件下，還原劑與煙氣中的氮氧化物（NOx）反應，而不與煙氣中的氧進行氧化反應，生成無害的氮氣和水。主要反應如下：

4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O

NO + NO₂ + 2NH₃ → 2N₂ + 3H₂O

6NO₂ + 8NH₃  → 7N₂ + 12H₂O

在沒有催化劑的情況下，上述化學反應只是在很窄的溫度范圍內（800～1250℃）進行。SCR技術采用催化劑，催化作用使反應活化能降低，反應可在更低的溫度條件（320～400℃）下進行。

對SCR系統的制約因素隨運行環境和工藝過程而變化。制約因素包括系統壓降、煙道尺寸、空間、煙氣微粒含量、逃逸氨濃度限制、SO2氧化率、溫度和NOx濃度，都影響催化劑壽命和系統的設計。除溫度外，NOx、NH3濃度、過量氧和停留時間也對反應過程有一定影響。

SCR系統一般由氨或氨水的儲存系統、（氨水轉化為氨系統）、氨與空氣混合系統、氨氣噴入系統、反應器系統、檢測控制系統等組成。SCR脫硝反應器在鍋爐尾部一般有三種不同的布置方式，高塵布置、低塵布置和尾部布置，圖3.2為目前廣泛采用的高塵布置SCR煙氣脫硝系統工藝流程圖。

圖3.2 SCR工藝系統流程(高塵布置)

對于一般燃煤或燃油鍋爐，SCR反應器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預熱器之間，因為此區間的煙氣溫度剛好適合SCR脫硝還原反應，氨被噴射于省煤器與SCR反應器間煙道內的適當位置，使其與煙氣充分混合后在反應器內與氮氧化物反應，SCR系統商業運行的脫硝效率約為80%～90%。

SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術

SNCR/SCR混合技術是SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術同SCR工藝利用末反應氨進行催化反應結合起來，或利用SNCR和SCR還原劑需求量不同，分別分配還原劑噴入SNCR系統和SCR系統的工藝有機結合起來，達到所需的脫硝效果，它是把SNCR工藝的低費用特點同SCR工藝的高脫硝率進行有效結合的一種揚長避短的混合工藝。SNCR/SCR混合工藝的脫硝效率可達到60～80%，氨的逃逸小于4mg/Nm3。圖3.3為典型的SNCR/SCR混合煙氣脫硝工藝流程。

圖3.3  SNCR/SCR聯合工藝脫硝流程圖

主要煙氣脫硝技術的比較

幾種主要煙氣脫硝技術綜合比較情況如表3.2所列。

表3.2 SCR、SNCR、SNCR/SCR技術綜合比較

本項目脫硝方案的選擇

本項目為1臺75t/h鍋爐脫硝項目，原始NOx排放濃度約為350mg/Nm3。為滿足實施的NOx排放要求，同時考慮到脫硝的經濟性，推薦采用SNCR/SCR混合法脫硝工藝，脫硝后NOx排放濃度低于100mg/Nm3，實現達標排放。SNCR/SCR混合法脫硝工藝優點如下：

1. 脫硝效率可達60%～80%以上，確保NOx達標排放。
2. 脫硝系統運行靈活，調整余地大。
3. 投資省。
4. 占地小。
5. 對鍋爐的運行影響較小。
6. 運行維護方便。

二、本項目SNCR+SCR方案設計

2.1 鍋爐SNCR+SCR總體方案設計

燃煤鍋爐生成的NOx主要由NO、NO₂及微量N₂O組成，其中NO含量超過90%，NO₂約占5~10%，N₂O只占1%左右。項目1臺蒸發量為10t/h蒸汽鍋爐出口處NOx濃度均為450mg/Nm³,擬采用SNCR+SCR脫硝工藝能達到鍋爐氮氧化物排放小于100mg/Nm³的排放要求。我方設計的脫硝系統由7個模塊組成：氨水溶液制備儲存模塊、在線稀釋模塊、計量分配模塊、噴射模塊、SCR反應模塊、控制模塊。

本工程采用30%濃度的氨水溶液，儲存在氨水溶液儲罐中，通過在線稀釋成5%濃度左右濃度噴入煙道中。

2.2 氨水溶液制備儲存模塊

1) 氨水溶液儲罐

氨水溶液經由2臺氨水溶液給料泵（1用1備）進入氨水溶液儲罐。設置1 個氨水溶液儲罐，罐的容積滿足3 天的用量（30%濃度氨水溶液）要求，儲罐的容積為10m³。采用304不銹鋼制造，儲罐為立式平底結構，裝有液位計、溫度計、濃度計等測量設備，裝有人孔、梯子及通風孔等。儲罐露天放置時，四周加有隔離防護欄，并采用保溫和蒸汽伴熱使儲罐內溫度不低于30%濃度氨水溶液結晶溫度18℃，并將考慮現場其他情況變量包括地震帶，風載荷、雪載荷和溫度變化等。

2) 溶液給料泵

氨水溶液給料泵采用2臺多級離心泵（1用1備），系統設有電磁流量計和壓力變送器等設備。

2.3 在線稀釋模塊

當鍋爐負荷或爐膛出口的NOx濃度變化時，送入爐膛的氨水溶液的量也應隨之變化，這將導致送入噴射器的流量發生變化。若噴射器的流量變化太大，將會影響到霧化噴射效果，從而影響脫硝率和氨殘余。因此，設計了在線稀釋模塊，用來保證在運行工況變化時噴嘴中流體流量基本不變。30%濃度氨水溶液和稀釋水通過靜態混合器稀釋成一定比例噴入爐膛。

1）氨水溶液輸送泵

氨水溶液輸送泵采用2臺多級離心泵（1用1備），供1臺爐脫硝使用。

2）稀釋水輸送泵

稀釋水輸送泵采用2臺多級離心泵（1用1備），供1臺爐脫硝使用。

2.4計量與分配模塊

每臺爐置一個計量分配模塊，包括氨水溶液計量分配模塊和壓縮空氣計量分配模塊。

由在線稀釋模塊輸送過來的低濃度的氨水溶液進入爐前的氨水溶液計量分配模塊。計量分配模塊中安裝有電磁流量計、壓力變送器和電動閥等，通過流量計的讀數來控制調節閥的開度，從而控制每臺鍋爐需要的氨水溶液的流量。經過計量后的氨水溶液在由模塊中的分配母管分為6路，分別通向6支噴槍。在每個支路氨水溶液管上安裝有調節閥、壓力表等裝置，用于調整每支噴槍所需的氨水溶液的流量。

噴入爐膛的氨水溶液時經過霧化后噴入的。在每臺鍋爐的計量分配模塊中還設有電動閥，用來調節控制需要的量。來自廠區的壓縮空氣經過除水除油、調壓處理后被分為6條支路通向爐前噴槍。在每條壓縮空氣支路管中也設有調節閥、壓力表等裝置，用于調整每只噴槍霧化所需的壓縮空氣用量。

2.5噴射模塊

由各個計量分配模塊輸送過來的氨水溶液進入爐前的噴槍，經過噴槍的霧化后送入爐膛或煙道。

霧化用的噴槍采用二流體噴槍，二流體噴槍主要由槍體和噴嘴組成，槍體分為內管和外管兩個部分，溶液走內管，壓縮空氣走外管，壓縮空氣在外管中呈螺旋裝前進，在噴嘴出口處呈渦流裝高速噴出與溶液充分混合，通過調節壓縮空氣用量與氨水溶液用量的比例使之達到*霧化的效果。

2.6霧化氣體的選用

霧化介質的作用是加強氨水溶液與爐內煙氣混合，充分混合有利于保證脫硝效果、提高氨水溶液利用率減少尾部氨殘余。霧化介質主要是提高還原劑噴射速度、增加噴射動量，而不要求把氨水溶液全部霧化成很小的液滴，而是一定比例的不同尺寸液滴。小液滴在噴入口爐壁附近的低溫區就揮發反應，而大液滴則可以深入爐膛才析出反應。

霧化介質的主要作用是提高液滴的噴射動量。噴射動量取決于噴射速度和噴射物的質量，顯然靠增加霧化介質的用量來提高噴射動量是不經濟的。為了提高噴射動量，則主要集中在提高噴射速度上。

本項目的霧化介質可采用壓縮空氣，到噴射器前的壓力應在0.5～0.7MPa。壓縮空氣的參數要求詳見下表：

2.7稀釋水的選用

噴入爐膛的氨水是溶液狀的，溶解氨水的溶劑選擇zui廉價易得且溶解能力較強的水。作為氨水溶解劑的水應是具有軟化水質量的純水，滿足下列規格：

2.8 冷卻風

噴槍一旦裝上，只要不停爐，需持續向噴槍外套管內通如冷卻風，以保護噴槍。

2.8 設備材料清冊

三、專題說明

1 氮氧化物脫除率修正曲線

1．1 煙氣中氧含量與NOx脫除率關系

1.2 煙氣溫度與NOx脫除率關系

1.3 NOx入口濃度與脫除率關系

2 SO2 /SO3轉換率的函數曲線

2.1 SO2 /SO3的轉換率隨煙溫的函數曲線

2.2 SO2 /SO3的轉換率隨催化劑入口SO2濃度的函數曲線

2.3 SO2 /SO3的轉換率隨相對流速的函數曲線

2  脫硝系統阻力變化隨時間變化的情況說明

根據從往的運行經驗，在系統設計合理，吹灰系統運行正常的前提下，脫硝系統阻力變化隨時間變化不大，為了保證上述要求，設計過程中必須慎重考慮下列因素：

高含塵情況下，催化劑應當采用垂直布置方式，氣流由上向下流動，這樣煙氣可以自動清理催化劑表面，使得催化劑表面積灰不會過厚，孔內徑變化不大，總體阻力變化不大，對于粘性較高的灰，可以適當提高煙氣流速；

催化劑的孔徑選擇必須合理，防止大顆粒灰搭橋，堵塞催化劑孔，在選擇催化劑孔徑時，應當考慮灰塵含量，灰的粒徑分布等諸多因素；

對于高含塵布置方案，煙氣中含塵量較高的情況下，需要考慮裝設吹灰裝置，本項目初步考慮每層催化劑設置聲波吹灰器，并預留聲波吹灰器安裝接口。

煙道流速分布必須合理，應當考慮機組的平均負荷率，煙道布置應當避免積灰死角的形成，在無法避免死角的位置應當裝設必要的清灰裝置。

如果上述要求都能夠滿足，SCR系統阻力隨運行時間的延長雖然略有增加，但不會發生明顯的變化。

3  催化劑的裝載方式

催化劑模塊安裝前應保證外包裝完整，且始終保持水平狀態，在裝入反應器之前必須保持模塊處于干燥狀態。

1、催化劑模塊的翻轉

催化劑安裝時，必須先撤去包裝并翻轉。當使用叉車、吊索或其他翻轉工具進行翻轉時，將已經拆包裝的模塊用叉車叉起，吊具固定在模塊的煙氣進口方向，將吊車的掛鉤固定在吊具上，啟動吊機完成翻轉，吊車提升速度不應超5m/min。操作必須謹慎，避免模塊劇烈震動或機械碰撞，避免模塊意外“掉下”。

2、催化劑模塊的起吊

使用起吊工具把催化劑模塊從地面起吊到加料門或加料平臺上。起吊工具設計目的在于減少位于反應器內部時的高度凈空，并起到連接滑輪，手拉葫蘆，吊車和模塊的作用。起吊工具的重量為115.58kg，zui大起重量為2.5t。

起吊催化劑時，必須保持緩慢平穩的速度，防止模塊掉下或突然移動。起吊速度不應超過12米/分鐘，下降速度不應超過出現7.5米/分鐘。如使用起重機提升，須對具體的起吊速度上限做出規定。起吊模塊時，應使用合適的起重機，并按照相應的起吊程序進行操作。

用起重機或吊車把模塊起吊到加料臺上。使用吊車或起重機，把模塊平穩地放在加料門前面的平臺上。

把模塊放在平臺上。

把模塊下落到加料門前面的平臺上，直接放于叉車上。

用叉車將模塊推至加料門口。

用手拉葫蘆吊鉤與起吊吊具連接在一起。

把模塊推進反應器

催化劑模塊的在反應器內的安裝

3、催化劑模塊的密封

安裝模塊時要求在模塊框架之間、模塊框架與SCR反應器殼體之間加設密封件或添加陶瓷纖維密封材料，防止發生泄漏，具體細節操作參照模塊和反應器的圖紙。

（1）一些模塊在安裝到SCR反應器后，需要直接靠在密封件上，而有些模塊則需要將密封材料填充到模塊和反應室之間，這些密封材料可以是和模塊配套供應，也可以是單獨供應，安裝時可以用螺絲刀，小液壓千斤頂等其他工具拆卸模塊。

（2）某些反應器要求在模塊嚙合面上填充密封材料，然后再放入下一塊模塊。

（3）有些密封系統是在模塊在反應器中的位置固定后再進行安裝，安裝的密封件像一頂帽子一樣扣在模塊縫隙的頂部，密封件可以采用安置、緊固或焊接定位。

4、催化劑模塊的現場焊接

催化劑模塊一般不需要焊接裝配，但是某些安裝過程可以通過焊接來達到模塊防護和密封效果。如果在催化劑模塊上或是周圍進行焊接請做好催化劑防護措施。用防火毯緊密地蓋在催化劑表面，以避免焊接產生的副產物接觸到催化劑，焊渣，火花和煙氣都會毒化催化劑。如果實際情況允許，可以用風機將焊接煙氣吹離催化劑。

5、SCR反應器中的加載和卸載

（1）安裝催化劑模塊之前，應先將SCR反應器、入口通道及電廠裝置中的灰塵、鐵銹、油污、廢鋼料、碎布料、廢填充料及其他雜質清除干凈。

（2）當脫硝系統安裝完成啟動脫硝裝置之前，或者脫硝裝置長時間未使用重新啟動之前，應對反應器等脫硝設備進行清潔，如：使用吸塵裝置移除殘留在催化劑內部的雜質。

（3）脫硝系統建成后，在裝填催化劑之前，應在高溫或運行溫度下通煙氣進行試運行，以清除可能由油或者耐火材料帶來的雜質。

4 性能修正曲線

8  模型實驗說明

脫硝系統的關鍵是流場的分布，世界上各個廠家對此都花費了大量的精力致力于這方面的研究，目前隨著計算機手段的提高，采用數值分析軟件來模擬流場分布狀況已成為一個重要的輔助設計手段。數值模擬可以有效減少實驗次數，對工程設計進行科學指導，我們將利用超算中心的計算平臺對脫硝系統的流場情況進行數值模擬，根據我公司自身以及方的經驗，為本項目的設計提供強大的。我公司對方案進行了初步模擬，下圖為鍋爐SCR煙氣脫硝項目流場模擬結果。

噴氨裝置以上2000mm截面

*層催化劑入口界面速度分布（單位：m/s）

同時，我公司將按一定比例為本項目建立物理實驗模型，主要試驗內容如下：

• 評估裝置在鍋爐整個負荷范圍內的運行狀況；
• 優化省煤器出口部分的煙道和導流板設計；
• 優化噴氨格柵、靜態混合器的設計；
• 優化反應器入口設計，保證首層催化劑入口截面的煙氣分布滿足要求；
• 優化空預器入口部分煙道的設計，保證進入空預器的氣流均勻；
• 積灰實驗，避免出現影響脫硝系統運行的積灰現象。

模型制作范圍如下：

• 省煤器出口煙道（含部分省煤器，內部支撐結構）；
• 氨混合段煙道（包括靜態混合器）；
• 反應器（包括殼體，入口整流器和催化劑模型）；
• 反應器出口煙道（包括導向葉片，內部支撐結構等）；
• 空氣預熱器入口部分煙道（包括導向葉片，內部支撐結構等）。

我公司依托清華大學、東南大學等， 目前已經完成多個脫硝項目的模型實驗，實驗過程和結果都得到了用方的認可。下圖為某脫硝項目實驗系統圖，可以開展包括流場分布測量，氣體追蹤測量，積灰實驗等實驗研究工作。

9  鍋爐啟動時，煙氣中微量的油滴、煤粉對催化劑的影響及應對措施

鍋爐采用小油槍點火節油點火裝置對催化劑的影響及防止催化劑燃燒及損壞的措施

鍋爐點火投油燃燒階段，會有部分未燃燼油滴和積炭聚集在不銹鋼絲網和催化劑表面，但隨著溫度的升高，油滴和積炭會逐漸減少，另外飛灰的沖刷也減少了油滴和積炭，因此對催化劑的影響較少。

鍋爐點火投油燃燒階段，會有部分未燃燼油滴和積炭聚集在不銹鋼絲網和催化劑表面，附著在催化劑表面的油滴就有可能在更高的溫度下燃燒，造成催化劑燒結。本裝置沒有設置脫硝旁路，就要在設計和運行時采取有效的措施，防止事故的發生。

1、油槍如能采用蒸汽霧化，油的霧化效果會比較好；

2、嚴格按照鍋爐啟動手冊啟動鍋爐，保證霧化壓力和適當的燃油流量，確保油燃燒的霧化質量和燃燒效率；

3、適時吹灰，減少催化劑表面灰和油的污染；

4、若發現較長時間內燃油霧化以及燃燒效果較差，或者已經發現催化劑表面受到油的粘污，就需要采取分段升溫的方法，緩慢加熱催化劑，使催化劑表面油滴各成分分段蒸發。

采取以上措施后，就能確保不會發生油粘污造成惡性事故的發生。

1. 技術專家（）簡介: 從事大氣污染控制等方面的設計、設備制造、工程總承包等方面工作二十多年。擁有國家二十項.主持大中型環保工程項目設計20余項，主持大型環保工程總承包2項，涉及工程投資近3億元，是（電改袋）施工的主要負責人之一，有豐富的施工組織和管理經驗，也是”863“.國內*臺電除塵器改袋式除塵器1600000立方/小時煙氣量全套設計方案參與。星火熱電廠75噸/小時鍋爐袋式除塵，脫硫設計方案主要負責人...2005年11月設計日本帝人三原事務所世界*臺以煤、舊輪胎及少量料制品為混合燃料65T/H高溫高壓環流化床鍋爐(煤、木屑、舊輪胎混合燃料)袋式除塵器，240T/H電袋復合除塵器及脫硫通過日本專家審核,。出口粉塵濃度≤20 mg/ Nm3 。山西左權鑫興冶煉廠硅冶煉電爐煙氣凈化除塵，山西安泰焦化廠4000M2至6000M2的大型阻火防爆型脈沖除塵器在焦爐除塵.重慶太極集團制藥廠20t/h-75t/h燃煤鍋爐袋式除塵及脫硫系統. 濟南鋼鐵股份有限公司*燒結廠660000 m3/h電袋復合除塵器主設計，山東江泉集團臨沂燁華焦化廠6000M2大型阻火防爆型脈沖除塵器整體設計，河南省汝州巨龍實業有限公司75t/h燃煤鍋爐煙氣電袋復合除塵及脫硫系統工程,河南中孚實業股份有限公司12.5萬噸電解煙氣凈化系統,廣西北海高嶺科技15平方，25平方電除塵器，黑龍江雙鴨山水泥廠100平方和50平方電除塵器，江蘇射陽熱電有限公司88平方電除塵器,郴州熱電130t/h機組脫硝SCR工程,張掖熱電2×75t/h機組脫硝SCR工程,華銀熱電2×75t/h機組脫硝SNCR工程, 畢節熱電廠2×130t/h機組脫硝SNCR,紹興玻璃制品廠脫硝SCR, 山東優嘉能源熱力有限公司1×40t/h煤粉鍋爐煙氣超低排放工程SNCR+SCR組合脫硝工藝等。。。。。。