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多、脫硝效率高的SCR法煙氣脫硝技術進討。

1　噴氨裝置

噴氨裝置作為SCR法脫硝裝置的核心部分之一, 直接影響脫硝效率及煙氣系統(tǒng)阻力, 從而影響脫硝系統(tǒng)的運行成本。  

目前, 用于SCR法脫硝的噴氨裝置主要有渦流混合器、噴氨靜態(tài)混合器、噴氨格柵及矩齒噴氨格柵等。由我公司自主研制的噴氨格柵, 混合阻力低、混合效果好、混合距離短、安裝方便、調(diào)試簡單, 與同類裝置相比, 可減少脫硝系統(tǒng)阻力50 ～ 100 Pa, 節(jié)約引風機電耗4%以上, 節(jié)能效果明顯。

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(tǒng)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(tǒng)設計中極為重要。流場模擬試驗研究主要分為計算流體力學CFD計算與物理模型試驗驗證2部分。  

CFD計算為關鍵的是計算模型的建立與邊界條件的設定, 計算模型建立時要根據(jù)實際煙氣系統(tǒng)設計情況確定煙氣系統(tǒng)內(nèi)部件是否簡化以及計算網(wǎng)格的大小, 以達到計算速度和精度統(tǒng)一的目的;為了便于脫硝系統(tǒng)入口邊界條件的設定, 通常將省煤器換熱管束出口作為脫硝系統(tǒng)CFD計算的入口, 將鍋爐空氣預熱器入口作為脫硝系統(tǒng)CFD計算的出口, 易于設定CFD計算條件。

3  SCR反應器的設計   

SCR反應器作為SCR法脫硝反應為關鍵的設備,其截面的設計不但要考慮煙氣流速, 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(nèi)部導流板、支撐結(jié)構等部件掉落的積灰以及煙道內(nèi)絮狀雜物堵塞催化劑孔道, 反應器內(nèi)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(xiàn)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(nèi)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法脫硝的吹灰器有聲波和蒸汽2種形式, 其選型與布置要根據(jù)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(jù)反應器布置位置的不同, 通常可分為高塵布置與低塵布置,。    高塵布置的SCR反應器通常布置在鍋爐省煤器與空氣預熱器之間, 受布置空間所限, SCR反應器不能直接布置在鍋爐省煤器下(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(jīng)過脫硝反應后再通過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(特別是對于高粉塵煙氣), 這樣, 不但可以減小催化劑的磨損, 而且可以減輕空氣預熱器的堵塞和磨損, 同時也可以減少脫硝還原劑的消耗量, 保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。    在工程建設中, 為了降低工程造價、簡化系統(tǒng)或受空間限制, 通常取消了SCR反應器出、入口的灰斗, 這勢必會導致運行不穩(wěn)定, 并且加大了催化劑的磨損, 加快催化劑的失活。根據(jù)目前國內(nèi)鍋爐燃燒煤質(zhì)多變的特點以及國內(nèi)燃煤發(fā)電機組布置特點, 在SCR反應器入口煙道應設計灰斗, 以保護催化劑、提高系統(tǒng)運行的可靠性、減少煙道內(nèi)的磨損和降低運行維護成本。

5　催化劑選型   

目前, 常用于SCR法脫硝的催化劑主要為氧化鈦基催化劑, 其主要成分為TiO2 , V2O5 , WO3 和MoO3 等, 主要有蜂窩式、平板式和波紋板式。   

蜂窩式催化劑為均質(zhì)一次擠出成型, 具有較高的比表面積;平板式催化劑以不銹鋼網(wǎng)格為基材, 浸鍍活性材料, 有較高的耐飛灰磨損性和較低的壓力損失, 抗砷中毒能力強;波紋板式催化劑以強化的玻璃纖維為基材, 浸鍍活性材料, 質(zhì)量小、活性高、抗CaO中毒能力強。    原則上, 不同類型的催化劑均能滿具體項目的各項性能指標要求, 但不同類型的催化劑其活性、節(jié)距、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的催化劑形式與布置方式, 以提高項目的性價比, 降低項目初建與運行成本。   

6　脫硝系統(tǒng)調(diào)試   

脫硝系統(tǒng)調(diào)試是保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性以及能否達到設計性能保證值重要的工作之一。   

脫硝系統(tǒng)調(diào)試可分為2大部分:還原劑供應系統(tǒng)調(diào)試及噴氨系統(tǒng)調(diào)試。還原劑供應系統(tǒng)(常用還原劑為液氨,或尿素溶液。本文以液氨為例)主要包含液氨卸載、液氨蒸發(fā)及供應、罐區(qū)水噴淋、氨區(qū)消防及廢氣收集排放等子系統(tǒng)。還原劑供應系統(tǒng)的調(diào)試重要的是卸氨前氨管道的氣密性檢查與氮氣置換, 要確保氨管道的氣密性與氮氣置換的性, 調(diào)試的關鍵是液氨蒸發(fā)系統(tǒng)的運行與控制。 

噴氨系統(tǒng)調(diào)試是脫硝系統(tǒng)調(diào)試為關鍵和重要的部分, 其不但關系到脫硝系統(tǒng)性能是否滿足設計要求, 還關系到脫硝系統(tǒng)是否能夠優(yōu)化運行。

工程建設中由于新裝的催化劑活性較高, 脫硝系統(tǒng)運行初期, 即便噴氨裝置沒有優(yōu)化調(diào)整, 通常也能滿足性能要求。由于噴氨系統(tǒng)調(diào)試工作量較大, 脫硝工程往往會忽略噴氨系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)試, 這將嚴重影響脫硝系統(tǒng)的長期運行, 工程建設中需特別注意。

7　脫硝系統(tǒng)運行與維護管理   

脫硝系統(tǒng)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(tǒng)自動化水平均較高, 除了還原劑卸載外, 基本可以實現(xiàn)無人值守, 但系統(tǒng)的正確運行、維護與管理非常重要。系統(tǒng)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(shù)的變化, 要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。