燃煤锅炉烟气脱硝超低技术方案

（一）脱硝超低项目技术方案

 

1、工艺路线

采用SNCR + SCR耦合脱硝工艺：炉膛内SNCR反应 + 炉外SCR反应。

副工艺—SNCR-D：选择性非催化还原反应

主工艺—SCR：选择性催化还原反应

硫酸氢氨（AHS）对冷端的粘堵、腐蚀极为严重！必须高度重视！必须加以控制！

单一的SCR脱硝工艺，虽然能使NOx达到超低排放指标，但不是最佳工艺。因为单一SCR脱硝工艺的催化剂前需要较高的氨浓度，为AHS产生提供了条件，使得AHS量不可控。

主动控制AHS的最佳方案即控制氨浓度，所以建议采用二步法脱硝。

 

2、SNCR-D方案

2.1、炉内干法脱硝SNCR—D

SNCR是SCR工艺必要的补益：

按照设定值，降低NOX的初始浓度，减少后续NOX处理难度；

为后续SCR脱硝提供适量氨源，减少氨水用量；

使系统整体氨逃逸率降低，减少硫酸氢氨产生量，减轻对元件粘堵和腐蚀；

在含氧量高时，作用尤其明显。

2.2、SNCR-D运行条件

效率：不大于40%，以降低NOx初始浓度为主；

停用：炉膛温度＞1050℃或<550℃时。

2.3、SNCR-D工艺流程

2.4、SNCR-D还原剂

2.6、SNCR—D设备

输送风设备：罗茨风机、风管路；

储料与输送设备：料仓、给料机；

料风输送设备：双级料风混合加速器、一级分料器、二级分料器、风冷管路及喷嘴；

风冷系统：风机、管路、连接软管；

仪表电控系统：压力表、物位计、PLC控制系统；

施工、检修走台。

2.7、SNCR—D设备清单

工艺设备
分项名称	规格型号	数量	单位	材质及说明	备注
工艺间	1290*1290*4000	1	台套	触料304不锈钢 上料用1.0t滑轮吊车	专利
罗茨风机	HDSR125AMJ	1	台套	15KW 密集型、大体低噪音	特选
照明电控	正泰	1	台套	国标
支架系统	∟30-50	1	台套	镀锌角钢
检修平台		1	台套	镀锌
给料、管路系统
分项名称	规格型号	数量	单位	材质及说明	备注
主料仓	Ф1500-3.5m3	1	台套	碳钢
给料机	ZJT28-1	1	台套	304食品级不锈钢
风管路	Φ133	1	台套	304食品级不锈钢
一级料风混合加速器	Ф133*76	1	台套	304食品级不锈钢	专利
二级料风混合加速器	Ф76*32	1	台套	304食品级不锈钢	专利
一级料风管路	Φ133含管盅	1	台套	304食品级不锈钢
二级料风管路	Φ76/63含管盅	各1	台套	304食品级不锈钢
三级料风管路	Φ32含管盅	14	台套	304食品级不锈钢
一级混合分料器	Ф133-2Ф76+2Ф63	1	台套	304食品级不锈钢	专利
二级混合分料器	Ф63-4*Ф32	1	台套	304食品级不锈钢	专利
风冷耐温喷嘴	Φ57-Φ32	14	套	304不锈钢耐1200℃	专利
喷嘴芯管	Φ32	14	套	耐高温（冷备）	专利
风冷系统
分项名称	规格型号	数量	单位	材质及说明	备注
风机、配件	CX75SA-0.4KW INФ100-OUTФ75	1	台套	铸铝高效
	Φ89-63	1	套	304食品级不锈钢
连接管、管配件	Φ25	22	套	304食品级不锈钢
控制系统
分项名称	规格型号	数量	单位	材质及说明	备注
风机、给料机电控	PLC及自控	1	台套	11KW、0.75KW变频
风冷电控	正泰	1	台套	国标

注：实际施工时会因现场条件及技术调整，可能会略有微调。

2.8、SNCR—D效果

SNCR-D工艺（专利）

  

料仓及卸料器（专利）                             二级分料器（专利）

 

 

三级管路及喷嘴（专利）        

 

3、SCR技术方案

3.1、SCR工艺设计要点：

脱硝超低排放是精细项目，必须保证工艺合理，设备精良，才能取得高效率，减小运行成本，减少后续损伤。要重点关注：

烟气混合度保证

温度窗口保证

硫酸氢氨（AHS）防治

积灰处理

3.2、SCR关键指标

在SCR催化剂模块的截面上的两侧，几个关键指标要求：

烟气速度偏差：V烟 < 15%

烟气温度偏差：T烟 < 10°

烟气进入催化层的垂直偏差：H烟 < 5°

氨烟混合偏差（氨氮摩尔比）：NSR < 5%

以上指标是满足 SCR 正常运行的“强制标准”。混合有氨气的烟气在进入SCR模块前，要创造条件，保证烟气流程足够长，满足氨、烟充分混合，满足高、低温烟气充分混合。

如果不达标，则会产生催化剂磨损、脱硝效率降低、氨逃逸过量、硫酸氢氨产生过多等一系列问题，后果很严重！

3.3、脱硝工艺流程及温度控制

3.3、SCR还原剂

3.3.1、20%浓度氨水 + SNCR逃逸的氨。

3.3.2、氨水的选择：

宜选用由液氨（纯氨）配制而成的20%工艺氨水；

谨慎选用化工厂副产品产生的氨水，含杂质较多，易堵塞，对环保元件有腐蚀。

3.3.3、还原剂（氨气）处理流程：

氨水流程：氨罐→输送模块→计量/分配模块→氨水蒸发器；

蒸发稀释流程：SCR前抽头→高温除尘器→高温稀释风机→氨水蒸发器；

发生气流程：氨水蒸发器→喷氨格栅→氨气与烟气混合。

3.4、SCR催化剂

建议选用中温（300-400℃），20×20孔，蜂窝状催化剂。

3.4.1、蜂窝状催化剂：为模压成型，内外介质均匀（均匀无骨架材料），比面积大，相同参数情况下，催化剂体积小，重量轻，适用范围广，市场占有率高。

3.4.2、建议催化剂装填采用2+1形式，先装2层，预留1层，后期催化剂效低时可分层调换，实现低投入。

3.4.3、催化剂的结构及其功能

项 目	成 分	功  能
基材	钢材、陶瓷	催化剂形状的骨架
载体	TiO2	活性金属的分散和保持
活性金属	V2O5 、WO3 、MoO3	催化剂活性作用

蜂窝状催化剂模块的外观

3.4.4、催化剂保护：

① 催化剂模块前必须加装导流板、混合器、整流器；

② 初起炉时或烟气低温时，烟道走旁通，催化剂模块出口加设烟阀。

3.5、氨水储备系统

3.5.1、氨水储备系统

① 罐体做保温（20%浓度凝固点约为-35℃）；

② 加装遮雨棚；

③ 卸氨区新建彩钢棚；

④ 卸氨泵系统；

⑤ 新增氨区安全防范模块：应急洗眼、喷淋、消防设施；

⑥ 新增氨水计量/分配模块；

⑦ 新增氨水输送模块。

     

    氨水计量/分配模块                             氨区安全防范模块

3.6、氨气制备系统

3.6.1、氨气制备流程

20%氨水溶液→槽车泵→卸氨泵→氨水储罐→氨水计量/分配模块→氨水输送模块→氨气蒸发器→双流体喷枪→蒸发稀释→烟道→导流板→整流格栅→SCR催化剂模块→氮气和水

3.6.2、氨水蒸发器

氨水蒸发是物理反应。氨水经过300-400℃高温蒸发后，经过稀释体积扩增一万倍，氨气与烟气混合度指数级提升，使反应高效。

氨水进行蒸发成为氨气，经过风机稀释后，体积扩增1万倍以上，氨与烟气的混合度指数级提升，使SCR反应更高效，从而降低AHS产生量。誉指针自行研制，运行稳定高效。

       

氨气蒸发器

3.6.3、高温除尘器

氨水蒸发的热源取自锅炉高温，热烟气中含大量烟尘，这些烟尘会导致蒸发器淤堵，会使风机、系统管路磨损加剧，锅炉负荷越大，故障率越高。

需要采用高温除尘器，将SCR前的烟气进行除尘处理，要求高温除尘器可在450℃以下长期稳定工作，出口颗粒物浓度<30mg/m³。誉指针自行研制，运行稳定高效。

   

高温除尘器安装现场

3.6.4、注意事项：

严禁直接喷入，严禁将氨水（或尿素溶液）向SCR前管路直喷，因其：

常见喷嘴堵塞，不能形成雾状喷射，形成烟廊；

脱硝剂与烟气混合不均，脱硝效率低，对催化剂损伤大；

必然导致喷射过量，造成脱硝剂浪费、氨逃逸过量、对锅炉和环保元件损伤大、系统阻力增大，尤其在高负荷运行时，负面效果显现很快。

3.7、吹灰器

3.7.1、吹灰器选择

优选：低压高能激波吹灰器（低压空气炮）+ 声波吹灰器

次选：低压高能激波吹灰器（低压空气炮）

3.7.2、低压高能激波吹灰器：

使压缩空气以激波的方式喷出，产生的冲击波来清除积灰，清灰的有效范围大，清灰较彻底；

采用布袋除尘器的气源；

每小时吹灰一次，用气量小（0.4-0.5kg）；

采用360度旋转的文丘里喷嘴，加大了吹灰范围，安全可靠，不会对设备造成损害；

日常免维护，运行成本低、经济性好。

3.7.3、声波吹灰器

通过振动让附着的烟尘脱落，脱落后被烟气带走，只能吹掉部分浮灰，无法清除受热面的沉积灰和结焦；

每30-40分钟吹灰一次，每次10-15秒；

吹灰面积广，对催化剂损伤较小；

噪音大，其噪音声压级范围为120-160dB；

不建议单独使用。

低压高能激波吹灰器

 

3.8、创造SCR反应区域条件

加装烟气导流板：竖井顶端烟气干预；

加装均烟格栅200mm*200mm*4mm，H=800mm，保证SCR前烟气均匀度；

控制温度在300-400℃；

控制烟气流速：4-6m/s。

3.9、硫酸氢氨的被动控制

增大空气预热器出口温度至160-180℃，使硫酸氢氨不能在引风机前结露。

3.10、锅炉改造部分

为实现SCR反应器进口烟温在 300-420℃的催化剂反应温度范围，需对锅炉局部进行改造， 通过调整省煤器位置得以实现。

3.11、SCR改造的主要工艺部件

序号	项目名称	规格型号	材质	数量	单位
一	基础及拆除
1	SCR 新建基础	设计院核算，出加强图		1	台套
2	SCR区域屋顶拆除及恢复			1	台套
二	锅炉改造部分
1	锅炉改造部分	炉墙开孔，省煤器改造		1	台套
三	烟道改造
1	SCR 进口烟道	6mm	Q355	1	台套
2	高温电动调节门	根据锅炉改造尺寸确定	304	1	台套
3	SCR 出口烟道及落灰斗	6mm	Q355	1	台套
4	保温	硅酸铝200mm 0.5mm镀锌压型保护壳		1	台套
四	反应器性能结构件
1	整流格栅	3×8	Q355	1	台套
2	耐高温软连接			1	台套
3	反应器本体	壳体 6mm	Q355	1	台套
4	吹灰器	激波吹灰器+声波吹灰器		6	层套
5	催化剂	中温20 孔，蜂窝状催化剂      (V2O5-TiO2 ，WO3、MoO3 )		40	m3
五	氨区设备
1	氨水输送模块	Q=1m3，H=120m	304	1	台套
2	氨水输送管路阀门及支架	DN25/DN15	304	1	台套
3	氨水蒸发器	Φ700mm×5m	304	1	台套
4	双流体喷枪	Q=30-120L/H	316	1	台套
5	热风风机	Q=8000m3，P=7500pa，37KW		1	台套
6	高温除尘器	不锈钢		1	台套
7	蒸发器前后管路	DN300/DN350	Q235	1	台套
8	脱硝模块	电动调节门、流量计	304	1	台套
9	压缩空气管路阀门及支架	DN15	镀锌	1	台套
六	电控系统
1	仪表	2 倍冗余设计		1	台套
2	电控柜	电子元件国标名牌		1	台套
3	电控桥架、线路	热浸锌桥架 国标电缆、电线、通讯线		1	台套
4	控制系统	PLC		1	台套

 

4、余热回收

3.8.1、在引风机后加装低温省煤器

低温省煤器材质：PFA（铁氟龙/可熔焊四氟乙烯）；

空预器、除尘器、引风机阶段，保持温度在硫酸氢氨结露点以上，确保设备正常运行。

3.8.2、余热回收至锅炉

引自锅炉回水，经换热后回到回水下游。

3.8.3、能力：相当于9t/h锅炉。

 

 

5、脱硝运行费用分析

按照烟气量220000m3/h核算，满负荷、标态、干基条件下运行的最大消耗量：

5.1、SNCR-D+SCR耦合工艺

两步法 脱硝效率分配
脱硝 级别	工艺 与脱硝剂	初始 浓度	排放 浓度	减排 浓度	脱硝 效率	脱硝剂 用量	脱硝剂 单价	脱硝剂 费用	脱硝剂 费用
		mg/m3	mg/m3	mg/m3		kg/h	元/t	元/h	元/天
一级 脱硝	SNCR-D 尿素颗粒	400	240	160	≯40%	36.0	2500	90	2162
二级 脱硝	SCR 20%氨水	240	40	200	＞83%	125	1100	138	3302
				360				228	5464

 

5.2、SCR单一工艺

一步法  脱硝效率分配
脱硝 级别	工艺 与脱硝剂	初始 浓度	排放 浓度	减排 浓度	脱硝 效率	脱硝剂 用量	脱硝剂 单价	脱硝剂 费用	脱硝剂 费用
		mg/m3	mg/m3	mg/m3		kg/h	元/t	元/h	元/天
脱硝	SCR 20%氨水	400	40	360	＞90%	225	1100	248	5943