燃煤锅炉烟气SCR脱硝工艺关键技术探析.doc

燃煤锅炉烟气SCR脱硝工艺关键技术探析 摘要随着社会的发展，环境问题越来越严峻，大气污染作为环境问题的一部分受到了越来越多人的关注，氮氧化物是造成大气污染的一大因素，目前，企业使用的烟气净化手段主要是燃煤锅炉烟气SCR脱硝工艺，研究其关键技术对于提高企业竞争力，保护环境都有重要的指导作用。本文结合笔者自身经验，对于燃煤锅炉烟气SCR脱硝工艺的关键技术包括催化剂设计、还原剂/烟气混合技术、运行调试技术等进行了阐述与探讨。 关键词燃煤锅炉烟气；SCR脱硝工艺；关键技术 Abstract with the development of society, the environment problem is becoming more and more serious, the air pollution as part of the environmental problems was by more and more people paid attention to and nitrogen oxides is caused a great factor of atmospheric pollution, at present, the enterprise use of flue gas purification s are mainly coal boiler flue gas SCR denitration technology, and study the key technology to enhance the competitiveness of enterprises, protect the environment has important guiding role. The author discusses their own experiences, for burning coal boiler flue gas SCR denitration technology the key techniques include catalyst design, reducing agent/smoke mixing technology, operation commissioning technology were discussed and discussion. Keywords coal boiler flue gas; SCR denitration technology; Key technology 中图分类号TK223文献标识码A 文章编号 0、引言 氮氧化物是形成大气污染的一大因素，也是导致酸雨、化学烟雾的关键因素。其对于我们的经济、健康都会造成很大的伤害。目前有效减少氮氧化物排放的手段有低二氧化氮排放技术以及脱硝技术，其中，SCR脱硝工艺由于其成熟的技术、良好的效果而受到普遍的推广。SCR脱硝工艺原理是把氨气或者氨气的衍生物作为还原剂与烟气均匀混合，通过配有催化剂的反应设备，发生还原反应，最终生成对于环境无害的氮气与水。在SCR脱硝工艺里核心是催化剂，最关键的技术也是催化剂技术，此外还有还原剂/烟气混合技术、运行调试技术也相对比较关键。 本文着重研究燃煤锅炉烟气SCR脱硝工艺的关键技术。 1、SCR催化剂设计 脱硝工艺的催化剂设计是最关键、最核心的部件。它几乎占到了成本的一半，对于脱硝项目的成败起决定作用。催化剂设计包含了微观组成和宏观结构，所以，在催化剂设计中，要对于煤种、燃烧方式、排放特点进行统筹考虑。 （1）脱硝工艺催化剂的类型 目前，催化剂类型主要分为三种蜂窝式、板式和其他形式。其中蜂窝式大概份额占到60到70，是主流的催化剂形式。其次，板式占到了20左右。其中蜂窝式优点是比表面积大、抗热冲积能力强。缺点是抗灰阻塞能力一般；板式优点是抗阻塞性好、烟气阻力小、结构强度高。缺点是多层结构，表层活性材料易脱落。 （2）脱硝工艺催化剂的组成 脱硝工艺催化剂由活性成分和承载材料组成，承载材料中现在主要有二氧化钛、三氧化二铁、三氧化二铝等，其中二氧化钛由于抗二氧化硫能力强、活性高已经逐渐取代了以前的三氧化二铁成为主流的承载材料。 在以氧化钛为主要成分的催化剂中，除了二氧化钛以外还有五氧化二钒，五氧化二钒虽然只占到1，但它是最主要的活化成分。对于五氧化二钒，要注意其承载量不能太大，因为它会将二氧化硫氧化为三氧化硫，不利于脱硝工艺的进行。 此外，三氧化钼及三氧化钨大概占到5到10，三氧化钼可以提高催化剂活性、防止催化剂中毒，而三氧化钨的作用除了增加催化剂的活性，还可以保证催化剂的稳定性。 （3）催化剂结构 催化剂的结构指的是催化剂孔间距、壁厚和尺寸。 针对目前主流的蜂窝式催化剂，其孔间距在设计时应在3.7mm到7.4mm之间，具体取值应该根据烟气里面的粉尘含量来决定，如果含量高则应选择较大的孔径，目前大部分孔径取6mm左右。 催化剂壁厚在设计时主要考虑烟气粉体的含量及其冲刷速度，大部分催化剂设计时取1mm左右，不同类型的催化剂壁厚选取不同，蜂窝式在1.0mm到2.4mm，而板式则选在1.5mm到2.0mm之间。 表面积的设计上主要依据催化剂类型，在设计时，蜂窝式催化剂表面积应该相比较与板式催化剂要大得多。 综上所述，催化剂设计是在脱硝工艺的关键技术中最重要的一环，在其设计过程里要充分考虑发电厂的美化特性，统筹考虑各种参数，主要因素有烟气中飞灰的含量、烟气中飞灰颗粒尺寸、反应器布置空间、ＳＣＲ烟气阻力要求。其他因素有催化剂的寿命、SO2 到 SO3 的转化率、使用NH3 的烟气最低温度、高温下催化剂的烧结、As的毒化、碱土金属（ＣａＯ）碱金属（Na，K）的毒化 、卤素（Ｃｌ）的毒化、飞灰磨损等等，只有这样才能设计出高效的催化剂，提高脱硝效率。 2、还原剂/烟气混合技术 除了催化剂的设计，在脱硝工艺中另一个关键技术是使得还原剂与烟气中的氮氧化物充分混合，并配合合理分布的浓、温度等。 首先，为达到脱硝目的，对于烟气的速度要进行控制，使其在管道里为15m/s，反应器里为6m/s。 其次，为了使其能够做到均匀混合，要先进行模拟仿真，再进行实体实验，确保得出的方案最优。 在具体的工作中，应做到以下三点 （1）首先应对氨喷射截面上的流动进行调整，这需要将喷射截面设置在原理反应器的上游位置，此外，通过模拟仿真能够有效地促进这一过程。 （2）催化反应器相连管道中流动的调整，这需要在反应器入口点务必确保流速及温度的均匀性符合相关的标准，另外，催化剂与入口流动方向夹角要小于10度。目前，常使用的手段主要是掺混措施及导流措施。最好这些工作能够有效地保证脱硝工艺的效率。 （3）保证催化反应器相连管道里温度，普遍来说，通过上面的措施，已经能够在一定程度上满足要求，但是在低负载的时候，由于要确保反应器里面的温度，这个时候就很可能出现最坏的温度分布，当这种现象发生在气流初始分层流动阶段主流时，将会带来更加恶劣的后果。 针对这种情况，普遍的做法有设计一个装有数个固定混合气的单元，或者把省煤器旁路一分为三，前者可以对烟气流产生影响，达到混合的目的。后者是使得在烟气通过不同点进入主烟道时也通过了交叉管到流体的混合提高了下游速度的扰动强度，这样就有效地保证了脱硝工艺的效率。 4、运行调试技术 运行调试技术可以保证温度、催化剂活性、还原剂剂量的统一协调，对于SCR脱硝工艺也是不容忽视的一个关键技术。 （1）温度控制 对于反映器中的温度控制至关重要，因为不同的催化剂对应着不同的最佳温度，所以在催化剂反应器的温度控制要根据所使用的催化剂来决定。普遍来说，温度一般选在320度到400度。目前在这方面出现问题最多的是在启动、停机和减载状态时温度的控制不理想，这需要特殊的操作。正因为这样，在操作过程中，我们应该努力减少启动时间，反应器设计时要有旁路和切换挡板。 （2）还原剂输入的控制 氨作为还原剂在输入时要对于其输入状态进行控制，在操作中应做到既保证脱硝工艺的工作效率，还要保证低氨溢出量。 此外在控制还原剂的输入过程中要调整氨气的分布，做到与三氧化氮的分布浓度一致，这需要在控制中根据实时监测数据进行调整。 （3）催化剂监测 除了以上两个因素以外，在运行调试技术中，还要对于催化剂的活性进行充分考虑，因为催化剂在使用中效果会慢慢变差，这会对脱硝工艺的效率造成很大的影响，所以应做到实时的对催化剂进行监测，跟中其运行的行为，保证催化剂的活性。 结论 氮氧化物是形成大气污染的一大因素，也是导致酸雨、化学烟雾的关键因素。其对于我们的经济、健康都会造成很大的伤害。目前有效减少氮氧化物排放的手段有低二氧化氮排放技术以及脱硝技术，其中，SCR脱硝工艺由于其成熟的技术，良好的效果而受到普遍的推广。本文对SCR脱硝工艺中的关键技术进行了探讨，从催化剂的设计技术到还原剂/烟气混合技术以及运行调试技术三个关键技术点对于提高脱硝工艺的效率进行了分析，对于环境保护、降低企业成本起到了一定的指导作用。 参考文献 [1] 倪宏宁,刘岗. 600 MW超临界燃煤机组SCR烟气脱硝工程实例 [J]. 上海电力学院学报,2010,261.31～35 [2] 郭锦涛. SCR法烟气脱硝系统工程应用 [J].能源与环境，2009，05.53～57 [3] 郭刚. 600MW机组SCR烟气脱硝装置技术开发 [J].东方电气评论，2009,23（92）.57～61