13热力型NOx/挥发分NOx/焦炭NOx与过剩空气
14(3)挥发分N中最主要的氮化合物是HCN和NH3，在挥发分N中HCN和NH3所占的比例不仅取决于煤种及其挥发分的性质，而且与氮和煤的碳氢化合物的结合状态等化学性质有关，同时还与燃烧条件如温度等有关。(4)挥发分N中HCN被氧化的主要反应途径如下：挥发分N中的HCN氧化成NCO后，可能有两条反应，取决于NCO进一步所遇到的反应条件。在氧化性气氛中，NCO会进一步氧化成NO，成为NO的生成源。同时，又能与已生成的NO进行还原反应，使NO还原成N2，成为NO的还原剂。(5)挥发分N中NH3被氧化的主要反应途径如下：NH3可能作为NO的生成源，也可能成为NO的还原剂。
15从热力型、燃料型和快速型三种NOx生成机理可以得出抑制NOx生成和促使破坏NOx的途径，图中还原气氛箭头所指即抑制和促使NOx破坏的途径
16
17二、煤燃烧生成的NOx的控制控制氮氧化物排放的方法有十余种，这些方法大体上可以分为两大类：一级污染预防措施＿低NOx燃烧技术二级污染预防措施＿烟气脱硝技术
18
19
20
21第二节低氮氧化物燃烧技术一、燃烧运行优化＿低NOx调整二、燃烧系统低NOx改造
22
231.低氧燃烧（低过剩空气系数运行）
24
252.优化配风方式（如倒宝塔型）
263.优化燃料和空气的分布从控制热力型和燃料型NOx的角度出发，避免产生局部高温、高氧区，是减少NOx排放的重要方法。同时，准确的风量测量和风门开度控制也是实现低NOx燃烧的关键，飞灰未燃尽碳和高CO通常是由于对各个燃烧器的燃料和风量分配不均匀造成的。平衡煤粉管的煤粉流量以及墙燃炉中平衡各个燃烧器的二次风量能够减少燃料和风量分配不均匀，减少由于部分燃烧器贫氧富燃引起的CO和未燃尽碳损失、另一部分燃烧器高氧贫燃引起的NOx排放增大，同时也给予运行人员以更大的低NOx燃烧调整的余地。优化燃料和空气的分布的方法可以降低10％左右的NOx。
27
28
29
30
31
32
33第二节低氮氧化物燃烧技术一、燃烧运行优化＿低NOx调整二、燃烧系统低NOx改造
34
35
36
371.空气分级燃烧技术（炉膛高度方向整体分级）
38
39结渣和腐蚀的防止在采用空气分级燃烧时，由于在第一级燃烧区内是富燃料燃烧，氧的浓度比较低，产生还原性气氛。在还原性气氛中煤的灰熔点会比在氧化性气氛中降低100℃～120℃，因而容易引起炉膛受热面的结渣，同时还原性气氛还会导致受热面的腐蚀。因此，应采取措施防止高温还原性烟气与炉壁接触，其中一项有效的技术是采用“边界风”系统，其具体措施是在煤粉炉底冷灰斗和侧墙上布置许多空气槽口，以很低的流速通过这些槽口向炉内送入一层称为“边界风”的空气流，“边界风”的总流量约占燃烧所需总空气量的5％，“边界风”进入炉内后沿着炉墙四壁上升，使水冷壁表面保持氧化性气氛，可以有效地防止炉膛水冷壁的腐蚀或结渣。
40边界风系统示意图
41
42一般，采用燃料分级可使NOx的排放浓度降低50%以上。在再燃区的上面还需布置“火上风”喷口，形成第三级燃烧区（燃尽区），以保证再燃区中生成的未完全燃烧产物的燃尽。燃料分级燃烧时所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料，例如煤粉炉可以利用煤粉作为二次燃料。但目前煤粉炉更多采用碳氢类气体或液体燃料作为二次燃料，这是因为和空气分级燃烧相比，燃料分级燃烧在炉膛内需要有三级燃烧区，这会使燃料和烟气在再燃区内的仪时间相对较短，所以二次燃料即使要选用煤粉作为二次燃料，也要采用高挥发分易燃的煤种，而且要磨得更细。在采用燃料分级燃烧时，为了有效地降低NOx排放，再燃区是关键。因此需要研究在再燃区中影响NOx浓度值的因素。
43
44
45
464.1浓淡燃烧型低NOx燃烧器双旋风煤粉燃烧器其主要工作原理是：一次风粉混合物首先进入燃烧器的入口管，然后由入口管进入均分器，风粉混合物从均分器出来分为两股分别进入两个旋风分离器的筒体，一为顺时针旋转，另一为逆时针旋转。风粉混合物以一定的速度进入分离器，煤粉颗粒在离心力作用下被甩到分离器的周边，而在中心部分是煤粉浓度很稀、颗粒更细的混合物(呈贫燃区)，称为乏气，乏气通过乏气管引入到乏气喷口。风粉混合物由于乏气的引出，使煤粉主气流浓度提高(呈富燃区)。由于两者都偏离了理论空气量，因此使燃烧温度降低，较好地抑制了NOx的生成。在实际应用中还发现，采用此种浓淡燃烧技术还有良好的稳燃作用。
474.2空气分级低NOx旋流燃烧器
484.3直流燃烧器高度方向空气分级
494.4浓淡燃烧型低NOx燃烧器
50
51
52
53
54
55第三节选择性催化还原脱硝技术一、SCR工艺选择性催化还原(SCR)烟气脱硝：利用氨(NH3)对NOx的还原功能，在一定条件下将NOx还原为对大气没有多大影响的N2和水。“选择性”在这里是指在催化剂的存在下NH3优先选择NOx进行还原。
561．选择性催化还原(SCR)法的工作原理将氨喷入烟道，与烟气均匀混合，流过安放有催化剂的反应器，在催化剂的作用下完成还原反应。
572．SCR催化反应器的布置
58高温高灰布置（高尘布置)此段烟气温度一般在300～500℃之间，多数催化剂在此温度范围内有足够的活性。但催化剂需要承受高浓度飞灰的碰撞、磨损、堵塞、毒化2．SCR催化反应器的布置
59高温低灰布置（低尘布置)可防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和对反应器的磨损与堵塞，但大部分电除尘器在300～400℃的高温下无法正常运行。2．SCR催化反应器的布置
60低温低灰布置(尾部布置)烟气温度低于催化条件下NH3与NO反应的合适温度，需要加装烟气加热器，造成经济性的下降。2．SCR催化反应器的布置
61我国普遍采用高温高灰布置，工艺流程如下；
62
63SAH：蒸气式空气预热器(暖风器)SAH系列暖风器是利用汽轮机低压抽汽作为热源来加热空气的，电站锅炉的空气预热器入口端采用暖风器后，可以避免在空气预热器金属表面造成的氧腐蚀和硫酸腐蚀，使金属壁的积灰大为减轻，不致因堵灰造成引风阻力的增加，从而大大延长空气预热器的使用寿命，确保机组的安全运行。
64SCR工艺学习内容能解释SCR工艺能写出主要化学反应式正确理解影响脱硝效率的因素正确分析工艺系统及主要操作关键问题及解决方法初步具有处理常见故障的能力难点重点重点重点难点难点
65二、SCR工艺的基本原理1．选择性还原过程主反应：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O氧化副反应：4NH3+5O2→4NO+6H2O2NH3→N2+3H24NH3+3O2→4N2+6H2O进一步提高反应温度，氧化反应变得更为重要，结果使得NOx脱除效率降低
66其他反应：SO2+1/2O2→SO32NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4NH3+SO3+H2O→NH4HSO4SO3+H2O→H2SO4硫酸铵和硫酸氢铵是非常细的颗粒，在温度降低到230℃以下时会凝结黏附，导致以下几个问题：（1）空气预热器换热面的腐蚀；（2）飞灰污染；（3）催化剂的腐蚀；（4）环境污染。
67反应主要是在催化剂表面进行的，催化剂的外表面积和微孔特性很大程度上决定了催化剂反应活性反应机理示意2．
683.还原剂
69根据国外应用的情况和我国国情，可将无水液氨法作为主选方案，但液氨属于危险品，需十分注意安全防护；尿素运输便利、安全，但制氨、储存等问题较多，可以作为次选方案；氨水运输成本高、且运输不安全，国内尚无工程应用，故本标准中没有规定氨水SCR的技术要求。
70液氨性质氨气熔点-77.7℃，沸点-33.5℃，自燃点651℃，常温饱和蒸汽压下的密度为0.59g/cm3。氨气无色有强烈刺激性气味，有毒，空气中最高允许浓度为30mg/Nm3。液氨的气化热值较高，气化热值达到23.35kJ/mol，可以作为工业制冷剂使用；氨具有亲水性，亲脂性；氨气容易压缩：20℃条件下，加压到8.71倍的大气压，就可以液化。
71液氨的危害主要有：爆炸危险化学爆炸：氨气在空气混合物中体积含量超过16~25%，就会形成爆炸混合物，遇有明火就会发生爆炸。物理爆炸：物理爆炸主要是指氨储存罐发生爆炸。由于液氨极易气化，而且罐体内的压力与罐体温度不是正比关系，温度由20升高到25℃，压力会从8.71升高到92.72标准大气压。所以过量充装是物理爆炸的首要原因；其次是控制液氨罐的罐体温度及压力，当液氨罐温度高于33℃，压力大于1.45Mpa时，就必须开启冷却水阀，进行降温、降压处理。
72液氨的危害主要有：人员伤害危险皮肤伤害：液氨的气化热值较高，人员直接接触液氨，就会造成人员皮肤低温灼伤。呼吸道伤害：见下表眼睛伤害：由于氨气具有十分强烈的亲水性，亲脂性、渗透性、腐蚀性。一旦进入眼睛，就会因刺激而流泪，高浓度的氨，还可能使视力减退，甚至失明
73浓度mg/m3时间症状3500-700030立即死亡1750-400030危及生命70030立即咳嗽553强烈刺激175-35028鼻眼刺激，呼吸脉搏加速140-21028明显不适，尚可工作14030眼呼吸不适恶心70-14030可以工作67.245鼻咽刺激感9.845无刺激作用<3.545可以识别气味0.745感觉到气味
74急救措施如下：吸入。迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅，如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。眼睛接触。眼眼污染后立即用流动清水或凉开水冲洗；皮肤接触。皮肤污染时立即脱去污染的衣着，用流动清水冲洗，然后以3%～5%硼酸、乙酸或柠檬酸溶液湿敷。严重时应该送医院治疗或抢救。安全要求选用合适的材料满足抗腐蚀要求、氨气泄漏检测报警系统、备有氮气吹扫系统、安装紧急喷淋系统、设置洗眼淋浴站
754.SCR催化剂活性组分为V2O5，载体为TiO2，WO3或MoO3作助催剂。助催化剂本身没有活性或活性很小，但却能显著地改善催化剂性能。如热稳定性、催化剂的活性、选择性和机械强度。除此以外，MoO3还可以增强催化剂的抗As2O3中毒能力。载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时TiO2本身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的TiO2作为SCR催化剂的载体，与其他氧化物(如Al2O3、ZrO2)载体相比，TiO2抑制SO2氧化的能力强，能很好的分散表面的钒物种和TiO2的半导体本质。
76催化剂成分比例(％)主要原材料TiO278WO39MoO30.5～1活性剂V2O50～3纤维(机械稳定性)SiO27.5Al2O31.5CaO1Na2O＋K2O0.1典型催化剂的成分及比例
77对SCR催化剂的要求(1)活性高(2)选择性强(3)机械性能好(4)抗毒性强(5)其他（SCR催化剂对SO2的氧化率低，良好的化学、机械和热稳定性，较大的比表面积和良好的孔结构，压降低、价格低、寿命长。此外，还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装填）
78催化剂类型
79
801.催化剂的影响催化剂是SCR工艺的核心，催化剂对脱除率的影响与催化剂的活性、类型、结构、表面积等特性有关。其中催化剂的活性是对NOx的脱除率产生影响的最重要因素。三、NOx脱除效率的影响因素
812.反应温度的影响其最佳的操作温度为250～427℃。通常最低连续运行烟温为310℃，最高连续运行烟温为405℃。三、NOx脱除效率的影响因素
823.n(NH3)/n(NOx)对NOx脱除率的影响若摩尔比>1，副反应速率将增大，降低NOx脱除率，增加了未转化NH3的排放浓度，造成二次污染。一般需将氨的排放浓度控制在3ppm以下，实际操作的化学计量比一般≤1。希望安装运行稳定、价格适宜的在线氨气检测仪的产品。
83SCR正常运行下，飞灰中含氨量控制在50mg/kg以下时，可有效控制氨逃逸率在安全运行范围之内。
844.接触时间对NOx脱除率的影响
85此外，影响脱硝效率还有烟气流动状态、烟气中的含氧量、催化剂进口NOx的浓度、燃料种类及特性、催化剂反应器的设计等因素。
86本节课小结解释SCR工艺SCR工艺布置方式能写出主要化学反应式正确理解影响脱硝效率的因素
87四、SCR工艺系统SCR工艺主要由三部分组成，即：(一)烟气系统(二)脱硝反应系统(三)还原剂储存及供应系统(四)控制系统对于某些布置方式还有烟气再热系统等附属设施。
88
89
90烟气系统包含导流板、烟道支吊架、人孔门、挡板、膨胀节等所有部件。烟道布置要求简洁、流场通顺、烟气阻力小；烟道内布置混合器和导流板等均流装置。有的省煤器口设置大截面灰斗和除灰格栅脱硝系统设置省煤器旁路，其主要作用是机组在低负荷运行时，保证SCR入口烟气温度能达到脱硝反应温度窗。脱硝系统设置反应器旁路的作用是用来在锅炉启动和停运期间或紧急状况下隔离SCR反应器，使催化剂不受到损害，机组在长期不脱硝时隔离SCR装置，以节约引风机的电耗。
91脱硝系统设置旁路的缺点主要为：系统复杂，增加了控制的复杂性；需要设置旁路烟道和挡板门，从而增加了投资；旁路挡板门需要配备密封风机，增加了厂用电，并且对系统控制和场地面积等提出了更高的要求。随着催化剂技术的改进及SCR系统的完善，很多脱硝系统逐渐取消了旁路的设置。
92(二)脱硝反应系统为全封闭的钢结构设备反应器的设计参数为脱硝效率、最大NH3逃逸量、烟气量及烟气成分、烟气温度、要求的催化剂寿命。通常每台锅炉配两套反应器，每套反应器处理烟气总量的1/2。脱硝反应器
931．反应器内部结构SCR反应器由反应器壳体、流场优化装置、进气和排空罩、整流装置，催化剂模块、吊装设备、支撑框架、密封装置、吹灰器以及在线分析监测装置等组成。其中，催化剂是SCR系统的关键。反应器有水平和垂直气流两种布置方式，在燃煤锅炉中，烟气中的含尘量很高，一般采用垂直气流布置方式脱硝反应器
94↓→单体模块反应器单孔脱硝反应器
95模块化的催化反应器模块化设计
96催化剂模块主要技术数据脱硝反应器每个模块的单体数72个模块尺寸950mm长1905mm宽1030mm高单个模块重量（包括催化剂）1050Kg单个反应器每层模块数77个反应器每层模块布置7×11
97在处理催化剂时，需要采取下列防护措施：防止催化剂受潮；带手套；戴安全眼镜；戴安全面具；在操作催化剂时，不能吃东西、喝饮料和吸烟；处理完成后要漱口、洗手和洗脸。脱硝反应器
98若催化剂操作未采取以上防护措施，由于催化剂粉尘或催化剂成份（如V2O5）可能引起如下不适或伤害：眼睛和黏膜的不适；通过吸入破坏健康；目前未知的生理破坏；如果大量的V2O5进入湖泊和河流，将危害鱼类和浮游生物。脱硝反应器
99催化剂存放的注意事项(1)催化剂模块应放在集装箱或木箱中储存，催化剂单体应平放。(2)催化剂模块的堆放层数不能超过三层，并且地面必须铺垫方木网格，用来支撑催化剂模块。(3)避免催化剂模块的机械损伤。(4)催化剂一般存放在干燥处。脱硝反应器
100催化剂安装注意事项(1)建议从上到下安装，否则最下层催化剂用防水的油布或钢板来保护。(2)催化剂安装完毕后，反应器、烟气通道和催化剂层必须保证清洁，以防催化剂污染和堵塞。(3)建议在调试实验前安装催化剂模块，安装后尽早初次运行反应器，也就是说，试运行前的时间越短越好。脱硝反应器
101反应器壳外部设有加固肋及保温层，在反应器侧壁对应催化剂部位应设置催化剂装载门和人孔，前者用于将催化剂模块装入或更换，后者用于机组停运时进入检查或检测催化剂模块。催化剂模块装入钢箱便于运输、安装和起吊，防止催化剂的破损。催化剂模块与箱体外壳之间以及箱体与箱体顶部间隙之间都装有密封装置，以防止未处理烟气的泄漏以及外部振动的影响。箱体底部有一个用于固定的支撑格栅，箱体顶部设有不锈钢保护格栅，避免外来物磨损催化剂。脱硝反应器
1022．SCR催化剂层的布置及更换方案催化剂层通常采用2+1或3+1的布置方案，初期运行时只填装2层(或3层)催化剂，运行中催化剂活性逐渐衰减，当脱硝效率不能满足设计要求时，填装预留层，以后逐层更换催化剂这种布置及更换方案增加脱硝效率，有效延长催化剂的寿命，节省SCR运行费用。脱硝反应器
1033．吹灰器声波和蒸汽两种吹灰技术脱硝反应器
104
105
106吹灰器耙式蒸汽吹灰器的工作原理：将一定压力和一定干度的蒸汽，从吹灰器喷口(从伸缩杆的耙上喷嘴中)高速喷出，对积灰的受热面进行吹扫，以达到清除积灰的目的。蒸汽吹灰的动力压力决定了清灰的有效性。声波吹灰器工作原理：利用金属膜片在压缩空气的作用下弯曲震动产生低频、高能声波，通过扩声筒将声波放大，由空气介质把声能传递到相应的积灰点，产生共振清除设备上的堆积灰尘，再由重力或气流将灰尘带走脱硝反应器
107如某厂蒸汽吹灰：每层装3台IK-525SL耙式吹灰器，由DCS进行运行控制。从上至下依次顺序吹灰。吹灰蒸汽从锅炉吹灰蒸汽管道减压站之后引接。
108如某厂声波吹灰系统每台SCR使用9个DC-75喇叭，第一层4个、第二层5个、第三层5个（预留）。清灰的顺序为每次在一层上运行两台声波喇叭，这一对喇叭或第9个喇叭每次运行十秒钟，一循环的间隔为十分钟。1、脱硝反应系统
109关于吹灰器在美国，用于SCR的声波吹灰器比例越来越高，有超过蒸汽的趋势。新项目约有50%采用声波。主要原因有：价格便宜，初投资便宜。运行成本低，Migrant电厂原来用蒸汽吹灰，每天的成本为40.5美元，而换声波后，仅为3.75美元。吹灰性能较好。Drakesboro电厂进行了彻底的声波与蒸汽吹灰器的比较：2号机组为蒸汽吹灰，而将1号就全部改成声波吹灰，进行相同条件比较。结果就吹灰性能而言二者没有显著差异。于是做出决定用声波替换蒸汽。系统简单，维护方便。蒸汽系统涉及高温管道阀门支吊架，系统较复杂，设计安装维护费事。1、脱硝反应系统
110声波吹灰器和蒸汽吹灰器的技术特点比较：①蒸汽吹灰器使用蒸汽直接吹扫，吹灰强度大，对结渣性较强、灰熔点低、较粘的灰比较有效；声波吹灰器利用声能吹灰，吹灰强度不高，对于已结渣和粘性强的积灰作用不大。②声波吹灰器安装简便，价格便宜，运行成本低，系统简单，维护方便。③两种吹灰方式在反应器内的充满度也有较大差异。蒸汽吹灰留有“死角”，声波清灰不留死角，催化效率较高。④蒸汽吹灰方式引入蒸汽作为吹灰介质，使烟气湿度增加，不仅会提高烟气露点，而且蒸汽的直接冲刷会磨损催化剂的表面，产生疲劳损伤。长期运行可使催化剂失效，甚至发生腐蚀和堵塞的危险。声波吹灰器没有引入其他吹灰介质，是非接触式的清灰方式，因此对催化剂没有类似的副作用。⑤声波吹灰器发出的声波频率如与管壁频率相近，容易产生共振，破坏结构。在一定频率范围内，声波吹灰器运作产生的噪音会对周围的人体产生危害。1、脱硝反应系统
1114．采样装置进口处任意点的NOx浓度相同，NOx的浓度测试不采用多点抽气采样混合分析，而是直接进行在线分析。出口处采用多点抽气采样混合分析，因为在SCR反应器中的催化剂的作用下NOx被还原，由于催化剂的堵塞与否或喷氨量等的差异，在不同点处的NOx浓度可能差异较大。由于测试点较多，所需烟气量较大，所以需要设置采样风机。
112采样管的现场拼装示意
113(三)还原剂储存及供应系统系统包括液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲槽、稀释风机、混合器、氨气稀释槽、AIG(氨的喷射装置)、废水泵、废水池及安全装置等。
114SCR系统原则性工艺流程图
115(1)液氨卸料压缩机氨压缩机的作用（压缩机动画）造成气体压差输送液氨和将残余氨气回凝还原剂储存及供应
116靠压差输送液氨卸氨时液氨贮罐与液氨槽车罐之间用液相管和气相管相连。通常情况下，管道打开，液氨流动到两罐液位高度相同时自行停止。此时如果对液氨槽车罐加压，并使压力足以克服连接管道阻力和两罐之间的液位差，则液氨会从槽车罐迅速流入贮氨罐。氨压缩机可以完成此项工作。氨压缩机将贮氨罐气相空间的氨气抽到槽车罐气相空间，使槽车罐内压力增加，贮氨罐内压力降低，促使液氨从槽车罐通过液相罐流入贮氨罐。在压缩过程中，液氨气体温度升高，使槽车罐内压力在增高，加速液氨流入贮氨罐。还原剂储存及供应
117残余氨气回凝液化流程1-底部剩余气体；2-气体管道；3-液体管道(在氨气重新冷凝时关闭)；4-液氨
118残余氨气回凝残余氨气回凝液化工艺与液氨输送的工艺相反。当槽车罐内液氨卸完，仅剩有残余液氨时，便会气化占据整个空间。此时卸氨时从贮氨罐压缩来的氨气也充满槽车罐并使其具有一定压力。为了充分利用这部分氨气，通常在卸氨过程结束时，将氨压缩机的四通阀反向，在不改变氨压缩机转向的情况下，再把槽车罐内的氨气抽到贮氨罐液相之中，使被压缩的过程氨气回凝液化。还原剂储存及供应
119图氨压缩机组示意1-氨液分离器；2-液位控制开关；3-四通阀；4-止回阀；5-进气压力表；6-出气压力表；7-油尺；8-机油压力表；9-过滤器；10-泄流阀；11-底座；12-电机
120下表氨压缩机主要故障
121故障名称故障原因生产效率低阀门折断或漏气，活塞环磨损，进气过滤器堵塞，四通阀润滑不良机器过热阀门漏气，活塞环磨损，过滤器堵塞，进气或环境温度过高，压缩比过大，负荷不均衡，散热片脏污敲击等不正常声响阀门折断，皮带过松，连杆销套磨损严重，连杆轴承磨损，负荷不均衡，活塞或密封松动机器内有油推杆密封磨损，活塞或密封磨损间隙过大活塞环磨损不正常过滤嚣堵塞，进气或气温高，压缩比过大负荷不均衡，活塞或密封紧固松动，推杆密封损坏还原剂储存及供应
122故障名称故障原因油轴室排气孔排气推杆密封磨损严重，活塞或密封磨损底座四周漏油曲轴室油带进汽缸、油封损坏无油压曲轴室无油，齿轮泵工作不正常震动过大阀门折断，皮带松弛，飞轮松动，连杆销套磨损严重，连杆轴承磨损，负荷不均衡，压缩机及底座安装不良，电机轴承磨损电机过热或启动器自动跳闸电压低，电机连线错误，压缩机超负荷，电机短路，电机轴承磨损，启动器热阻丝型号不符还原剂储存及供应
123(2)液氨储罐工程共设计2个储罐，一个液氨储罐可供应一套SCR机组脱硝反应所需还原剂一周左右。储罐上安装紧急关断阀和安全阀做为储罐液氨泄漏保护所用。储罐还装有温度计、压力表、液位计和相应的变送器将信号送到主体机组DCS控制系统，当储罐内温度或压力高时开启冷却水。当储罐罐体温度高时报警，当压力高时开启废水箱上气动阀。还原剂储存及供应
124(3)液氨蒸发器液氨蒸发所需要的热量可采用电加热器或蒸汽加热的方式来提供。蒸汽加热器的控制系统较电加热复杂，采用蒸汽加热比采用电加热的投资大；从运行费用上讲电加热器的电耗高，加热元件易损，运行费用高。还原剂储存及供应
125如某厂蒸汽蒸发器液氨蒸发器为螺旋盘管（1.4m)式。管内为液氨，管外为温水浴，以蒸气直接喷入水中加热至40℃，再以温水将液氨气化，并加热至常温。蒸气流量受蒸发器本身水浴温度控制调节。当水的温度高过时报警，高高值时则切断蒸汽来源，并在控制室DCS上报警显示。在气氨出口管线上装有温度检测器，当温度低于10℃时切断液氨进料，使气氨至气氨罐维持适当温度及压力。与蒸发器连通的气氨罐上装有压力控制阀将气氨压力控制在2.1kg/cm2。当出口压力达到3.8kg/cm2时，则切断液氨进料。还原剂储存及供应
126如某厂电加热蒸发器本设备采用电加热乙二醇水溶液而间接加热液氨来使用液氨蒸发，从而提供符合要求的氨气。本设备由外加热容器、电加热管及内容器组成。液氨蒸发量：设计366.6kg/h,最大401kg/h，最小94.2kg/h；加热溶液：30%（wt）乙二醇水溶液，操作温度：≤80℃，操作压力：常压；还原剂储存及供应
127(4)氨气缓冲槽(气氨罐)从蒸发器蒸发的气氨流进气氨罐，通过调压阀减压成2.1kg/cm2，再通过气氨输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。气氨罐的作用即在稳定气氨的供应，避免受蒸发器操作不稳定所影响。气氨罐上也有安全阀（启跳压力为0.8MPa)可保护设备。当停蒸发系统时气氨罐中的氨留在罐中，使下次启动可快速达到要求压力。还原剂储存及供应
128(5)稀释风机系统稀释风机系统每炉各设置二台高压风机，并互为备用。在风机进口设有气动风门，用于自控的启动和切换。为了防止风机切换时空气倒流，在风管并流之前设置止回阀。为了监视二个反应器喷氨稀释风运行情况，在风道上设置流量计。还原剂储存及供应
129还原剂储存及供应
130氨注射装置(AIG)主要由喷射格栅、喷嘴和静态混合器组成氨和NOx的混合程度对提高SCR工艺的脱硝效率具有极大的影响。①喷嘴流量可手动调节，建立与NOx的通量剖面相一致的氨的喷入剂量。②氨喷射格栅和喷射点的密度是影响混合均匀度的另一个重要因素。如某电厂：24个喷嘴均布烟道截面，喷嘴流量可手动调节（试运时）
131喷射格栅和喷嘴
132
133
134氨/烟气混合器
135(6)废水箱废水箱为立式水箱，水箱上部设有2米长的喷淋塔，水箱的液位由溢流管线维持，废水箱设计连结由箱顶淋水和箱侧进水。液氨系统各排放处所排出的气氨由管线汇集后从废水箱底部进入。通过分散管将气氨分散入废水箱水中，利用大量水来吸收安全阀、检修排放的气氨。还原剂储存及供应
136(7)排放系统系统紧急排放的气氨则排放至废水箱中，经水的吸收排入废水坑，再经由废水泵送至废水处理厂处理。当夏季温度达到33℃以上，氨储罐上冷却水系统启动，冷却喷淋水经地面坡度进地沟，由地沟进废水坑。冷却水集中至地坑时，可开启废水泵，通过DN15管道进喷淋管补充部分喷淋水，即时通往污水处理阀手动关闭，通往往喷淋管阀手动开启，旁路阀手动开启。消防监控系统与自动喷淋系统联锁，喷淋水同样进废水坑。还原剂储存及供应
137(8)安全装置液氨具有一定的腐蚀性，注意选用合适的材料满足抗腐蚀要求。氨气泄漏检测报警系统备有氮气吹扫系统安装紧急喷淋系统。在贮罐区域，卸载区域和氨蒸发区域，安装喷水系统用于在泄漏时吸收氨气。设置洗眼淋浴站。氨站区域贮罐区内外各布置有一套洗眼淋浴装置，其水源由厂区自来水系统供给，用于在事故时就地操作人员与氨接触后及时用水冲洗以保护眼睛和身体。还原剂储存及供应
138气氨泄漏检测器氨液易泄漏处及氨罐区域装有氨气泄漏检测报警系统，并在控制室显示大气中氨的浓度，操作员可在控制室内监视氨区情况。当检测器测得大气中氨浓度过高时，在机组控制室会发出警报，并启动消防联动系统，打开雨淋阀在设备四周水雾喷淋。通过大量水喷淋使溢出氨在短时间内被吸收。消除火灾隐患。如某厂液氨储存及供应系统周边设有六只气氨检测器还原剂储存及供应
139备有氮气吹扫系统脱硝工程中氨管，如卸料压缩机、液氨储槽、蒸发器、气氨罐等都备有氮气吹扫管线。在液氨卸料或系统阀门仪表检修之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别要进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫，防止气氨泄漏和与系统中残余的空气混合造成危险。每次卸氨后要将阀门前管道中的氨用氮气赶入废水箱喷淋吸收，防止氨溢出。还原剂储存及供应
140
141尿素制氨系统典型系统流程制氨系统有水解和热解两种方式：a)尿素水解制氨系统；b)尿素热解制氨系统
142典型尿素水解制氨气系统工艺流程图
143尿素水解制氨气的典型系统流程包括：a）运送至现场的颗粒尿素送入尿素颗粒储仓，经尿素计量罐加入尿素溶解罐中，于工艺冷凝水（或按比例补充的新鲜除盐水）中充分溶解，以配制一定浓度的尿素溶液。溶解罐中工艺冷凝水（或除盐水）通过蒸汽加热维持在40℃左右，溶解罐设置有搅拌器。溶解罐中的尿素溶液通过尿素溶液泵送入尿素溶液储罐中；b）供给泵将尿素溶液储罐中的尿素溶液送入水解反应器；
144c）尿素溶液在水解反应器中通过蒸汽加热后产生水解，转化为氨气和二氧化碳，水解后的残留液体尽可能回收至系统设备中重复利用，以减少系统热损失。水解反应器的设计应保证溶液有足够的停留时间，加热蒸汽一般由汽机抽汽作为汽源；d）尿素水解后生成的氨气/二氧化碳进入缓冲罐，再由缓冲罐送至氨和空气混合器中与稀释空气混合后供应至锅炉SCR氨喷射系统，氨气供应管道加装电动流量调节阀门，以控制氨气供应量。
145典型尿素热解制氨气系统工艺流程图
146a）尿素粉末储存于储仓，由螺旋给料机输送到溶解罐里，用除盐水将固体尿素溶解成40～50％（质量分数）的尿素溶液，通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐；b）尿素溶液经由供液泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解室，稀释空气经燃料加热后也进入分解室，雾化后的尿素液滴在绝热分解室内分解；c）经稀释风降温后的分解产物温度约为260～350℃，经由氨喷射系统进入SCR反应器。
147(四)控制系统分为供氨控制系统和SCR控制系统。供氨控制系统主要实现氨的卸载、储罐的转运，提供反应器所需的氨蒸气以及储罐各工艺参数的监视及事故状况下的应急处理，其主要的控制对象为氨压缩机系统、储罐、污水坑泵、氨蒸发器、氨卸载控制盘等。SCR控制系统主要实现NOx脱除效率的控制及反应器各工况的监视和吹灰控制，其主要控制对象为稀释空气风机、吹灰器、氨流量控制(脱硝效率、氨逃逸率)等
1481.氨流量控制：常用的SCR控制系统是基于一个简单的前馈环(带反馈调整)。这个前馈环的基础是烟道NOx排放量与随负荷而变的所需氨注入量的试验曲线。通过进口NOx浓度和烟气流量的乘积来产生NOx流量信号，此信号乘上所需NH3/NOx摩尔比就是基本氨气流量信号，同时将反应器出口NOx浓度与规定的NOx值进行比较，用反馈信号来修正喷氨量，一般不用氨逃逸量或脱硝效率作为反馈信号。
1492．氨逃逸量的控制反应器出口控制氨逃逸浓度宜小于2.5mg/m3(SCR反应器出口烟气中氨的质量与烟气体积之比。通常电厂控制在3ppm以内)，当氨逃逸浓度大于2.5mg/m3时，增大反应器出口NOx含量设定值，以降低脱硝率，减少喷氨量，维持氨逃逸浓度小于3ppm
1503．脱硝效率的控制脱硝效率控制在80%，当锅炉工况发生变化时，若实测的进、出口NOx浓度通过计算脱硝效率未达到80%时，减小反应器出口NOx含量设定值，以增大脱硝率；若脱硝效率大于80%时，增大反应器出口NOx含量设定值，以降低脱硝率。
1514．催化剂反应器保护单元(1)反应器入口温度太低将使脱硝效率降低，进而造成过高的氨逃逸率，氨与烟气中水蒸汽、SO3反应生成硫酸氢铵(NH4HSO4)，故当温度低于310℃后即关闭控制阀，停止喷氨并发出报警信号。(2)反应器入口温度太高温度过高，将引起催化剂烧结。故当温度超过430℃后，催化剂反应器保护单元即关闭控制阀，停止喷氨并发出报警信号。(3)反应器压差过高当催化剂床层压差超过设定值时，发出报警信号
1525．吹灰系统控制(1)吹灰器的所有控制和顺序功能均由DCS实现。每台反应器的吹灰器按从上至下的催化剂层依次运行，保证每台反应器每次总是只有一台吹灰器运行。为保证吹灰效果，吹灰蒸汽从锅炉屏式过热器蒸汽管道减压站之后的一根主管引出，再由支管分别引入反应器的每个催化剂层吹灰器入口的本体控制阀。每台吹灰器配有两个限位开关，当吹灰器耙子完全伸出和完全收回时触发。每台吹灰器配有一对就地按钮，保证在远控失灵的情况下用于就地投退吹灰器。在运行过程中，严格控制吹灰汽源压力(1.5～2.5MPa)和温度，防止压力和温度过高损坏催化剂。(2)声波吹灰系统控制。对SCR使用的声波吹灰器，通过时间定时器功能进行设置，以便每层吹灰器按设定顺序循环动作。
153五、工艺操作介绍1.启动SCR装置开稀释空气风机出口蝶阀；启动稀释空气风机，稀释空气风机流量，F>2385m³/h；开反应器出口挡板；开反应器入口挡板；关旁路挡板（联开密封挡板）；开氨关断阀；氨流量设节阀投自动。
1542.高温时隔离SCR装置工艺操作介绍
155运行人员开始SCR装置清洗顺序；打开SCR出口挡板；打开SCR进口挡板；关闭SCR旁路挡板；打开密封空气阀门；最短清洗5分钟。清洗技术包括利用负压抽吸、空气吹扫，使用高压喷水冲洗等各种形式，在最难清除的情况下还可以使用沙—水混合喷洗器工艺操作介绍3.清洗SCR装置
1564.停运SCR装置工艺操作介绍
1575.液氨的卸载(1)打开气氨管线平衡压力：在就地控制面板上打开气氨管线的气相卸载气动门11A-A03和氨储罐气相卸载气动门；打开储运罐车的气氨接口关断阀；缓慢打开气氨管道上的气相卸载手动阀11A-A01；非常缓慢地打开压缩机旁路阀20A-A01，小心平衡储罐和储运罐车间的压力。(2)打开液氨管线：在就地控制面板上打开液氨管线的液相卸载气动门12A-A03和氨储罐液相卸载气动门；工艺操作介绍
158打开储运罐车上的液氨接口关断阀；缓慢打开液氨管道上的入口球阀12A-A01。(3)启动卸载压缩机：检查四通阀21A-A04是否处于位置“A”；打开压缩机管线上的球阀21A-A01和21A-A02，同时使用这两个阀门进行卸载；在就地控制面板上启动压缩机；缓慢关闭压缩机旁路阀20A-A01；此时开始卸载：压缩机从储罐输送气氨至罐车，将罐车内的液氨压入储罐。工艺操作介绍
1596.停止液氨卸载工艺操作介绍关闭卸载站液氨管道气动关断阀12A-A03；关闭罐车上液氨接口处的关断阀；停止压缩机；关闭储罐上液氨管线的液氨气动关断阀；关闭罐车上气氨接口处的关断阀；关闭气氨管线上的气相卸载气动关断阀11A-A03；关闭储罐上气氨管线的气相卸载气动关断阀31A-A04；关闭连接到压缩机的管线上的球阀21A-A01和21A-A02；降低气态氨管道压力并用氮气冲洗；取下储运罐车上的卸载管。
160六、关键问题及解决方法催化剂失活还原剂的安全性烟气旁路空预器的影响与改造脱硝系统与锅炉主体的关系几个重要参数的选择（NH3的逃逸率和SO2/SO3转化率）
1611.催化剂失活(1)催化剂的烧结在钛基钒类商用催化剂配方中加入钨会最大限度地减少催化剂的烧结。SCR反应器在正常运行温度工作时，烧结现象可以忽略。
162(2)烟气中飞灰(烟尘)催化剂表面沉积的飞灰主要是一些粒径小于5μm的颗粒，与烟气中的飞灰相比，硫酸盐化的颗粒数目明显增加，As和Na等元素更容易在小颗粒上富集。为减少飞灰对催化剂的影响，可采取以下措施：①设置预除尘装置以及在省煤器出口设置大截面灰斗和除灰格栅；②合理吹灰，降低飞灰在催化剂表面的沉积；③合适的烟气均布措施；④选择合适的催化剂类型及性能参数。如防止蜂窝状催化剂堵塞应选用合适的催化剂节距和蜂窝尺寸；⑤选择合适的催化剂量，增加催化剂的体积和表面积；⑥通过适当的制备工艺，增加催化剂表面的光滑度，减缓飞灰在催化剂表面的沉积。
163(3)烟尘中碱金属、碱土金属、As一般指K、Na，其含量一般比Ca、Mg少得多。碱金属可以直接与催化剂的活性位反应导致活性位丧失，主要是造成催化剂中V—OH的氢键被替换，催化剂的酸性下降，从而使催化剂失活。碱金属与活性位的结合程度相对不是很大，但如果在有冷凝水存在的情况下，催化剂的失活性可能会成倍增加，因为这时它们更易于流动并渗入到催化剂材料的内部。为了避免催化剂的碱金属中毒，催化剂应该尽量避免潮湿环境，并且应使用蜂窝状催化剂以减少碱金属的影响。
164(3)烟尘中碱金属、碱土金属、As燃煤中CaO过高，催化剂活性将被削弱。我国煤中CaO含量相对较高，如电厂广泛使用的神华煤灰分为9%～24%，而灰中CaO含量质量分数为13%～30%。一般认为，CaO的碱性使催化剂酸性下降，但并不会造成催化剂活性的大幅下降。催化剂性能下降的主要原因是飞灰中的CaO与SO3反应，在催化剂表面形成一层CaSO4，并覆盖住催化剂的活性位，阻止反应物扩散进入催化剂进行脱硝反应。相对于板式催化剂来讲，
165(3)烟尘中碱金属、碱土金属、AsSCR催化剂的砷中毒是由气态砷的化合物不断积聚，堵塞进入催化剂活性位的通道造成的。烟气中气态砷的主要形态为As2O3，主要沉积并堵塞催化剂的中孔，即孔径在0.1μm到1μm之间的孔。当烟气中存在大量的CaO时，As2O3会和CaO及烟气中的O2发生反应，生成一种热稳定性非常高的化合物Ca3(AsO4)2，并且不会导致催化剂失活，所以当CaO和As2O3同时存在时，两种物质对于催化剂的影响会被大大削弱，但通常情况下，燃煤锅炉排放的As2O3浓度会远远高于CaO。通过改变催化剂的微孔结构和微孔分布可以有效地预防砷中毒，这一措施已经被许多催化剂生产商采用。
166(4)烟气中SO3烟气中SO3与NH3反应产生硫酸铵和硫酸氢铵。易凝结吸附在催化剂表面和空气预热器上，继而沉积造成催化剂的堵塞，使催化剂失活。另外，硫酸氢铵具有腐蚀性，会造成空气预热器的腐蚀。防止铵盐沉积采取的措施有：①设计合理的催化剂配方，降低SO2的转化率；②在低负荷情况下，当温度达不到要求时停止喷氨。温度对SO2向SO3的转化有很大的作用，即使在低V2O5含量甚至无V2O5含量的催化剂中，仍然有部分SO2转化成SO3。为了防止铵盐沉积，需要将反应温度控制在最低允许操作温度之上，低于允许温度停止喷氨；③减少氨气的逃逸量。如选择合适的NH3/NOx摩尔比、合适的催化剂体积，以及合理的系统设计，特别是混合装置的设计，使催化剂表面烟气浓度达到均匀分布。
167铵盐沉积引起的催化剂堵塞，可以通过加热的方式分解硫酸铵，恢复催化剂的部分活性，但长期低于允许温度会使催化剂活性发生不可逆的变化。对空气预热器进行冲洗可以清除铵盐沉积。
168(5)催化剂的磨损磨损主要是由飞灰对催化剂表面的冲击引起的。催化剂的磨损是气速、飞灰特性、冲击角度及催化剂特性的函数，因此高的烟气流速和颗粒物浓度会加速这种磨损。除了高温烟气的冲刷，SCR系统中吹灰器的运行也会产生明显的磨损现象。防止催化剂磨损采取的措施有：合理设计催化剂；选用合适的烟气速度；应尽可能地除去烟气中磨损性较强的大颗粒飞灰。在催化剂设计方面主要采取的措施有：①顶端硬化。②增加整体催化剂的壁厚，提高磨损裕量，以延长催化剂的机械寿命。此举还有利于催化剂的清洗和再生。③使用均质催化剂结构
169催化剂产生化学中毒后，活性失效，无法再生。一般由催化剂供货商回收，对催化剂的基材处理后再次利用制作新的催化剂。失效催化剂回收处理流程为：分解催化剂模块→拆分→模块框金属材料→废料→失效催化剂→粉碎→工艺处理→回收。催化剂中毒
1702.还原剂的安全性3.烟气旁路SCR反应器旁路增加SCR反应器旁路系统主要是因为当锅炉处于低负荷运行的时候，反应器入口的温度可能会下降到低于催化剂的最佳反应温度区间，此外在锅炉的停机以及开机运行期间，其温度也会产生很大的波动，因此需要SCR反应器的旁路使烟气绕过反应器，以避免在非活性温度区间内使催化剂中毒或使催化剂的表面受到污染。同时，该系统要进行密闭以防止烟气进入SCR的反应器中。关键问题及解决
171设置SCR旁路，虽然可以在锅炉低负荷时减少SCR催化剂的损耗，有利于SCR的检修，但旁路挡板的密封和积灰问题严重，投资运行和维护费用较高。是否设置SCR旁路一般主要依据SCR的年投运率以及锅炉启动的次数，若每年锅炉启动的次数低于10次，则无需设置旁路。6.1.2省煤器旁路省煤器旁路的主要作用是当烟气的温度较低时，引一路烟气绕过省煤气直接进入SCR的反应器中，以保证烟气的温度处于SCR催化剂的活性温度区间之内。脱硝系统可以根据需要设置省煤器烟气旁路。关键问题及解决
172空预器的影响与改造改造原因硫酸氢铵具有很强的粘结性，造成空气预热器冷端腐蚀和堵塞的可能。空气预热器改造方案其主要内容为空气预热器受热元件和吹灰系统改造两部分。如选用搪瓷传热元件或考登钢等低合金钢传热元件。关键问题及解决
173第四节其他脱硝技术＿选择性非催化还原技术1．工作原理选择性非催化还原法是在没有催化剂参与的情况下，以含氨基(NHX)的药品如氨(NH3)、尿素[CO(NH2)2]或苛性氨(NH4OH)等作为还原剂将烟气中的NOX还原为N2和水。由于没有催化剂帮助，该法的操作温度比SCR法高许多。如用氨作还原剂的适宜反应温度为850℃～1000℃(也有认为上限温度可定为1100℃)。低于该温度范围反应不完全易造成氨的浪费和逃逸。而当温度在高于约1100℃时，NH3本身将氧化成NO，反而使氮氧化物的排放量增加。
174SCR法和SNCR法的温度窗比较
175SCR法和SNCR法的比较
1762.SNCR工艺流程
177影响SNCR过程的重要参数可以归纳为:1.喷射点的烟气温度:2.烟气在合适温度窗口的停留时间:3.NH3/NO摩尔比;4.还原剂与烟气的混合情况:5.喷入点烟气成分包括O2，CO浓度。
178SNCR/SCR组合法SNCR技术的最大问题是脱硝效率不高，而NH3/NOx的摩尔比却要求较高，这种情况带来的一个不良后果就是造成氨逃逸量的加大。SNCR技术与SCR技术组合，SNCR阶段未反应完的氨到SCR阶段再接着利用，既可以减少SCR阶段氨的喷入量和减少氨逃逸量，又可以减少催化剂的用量，而烟气经过两个阶段的脱硝处理后，脱硝效率最高可达90%。因此，SNCR/SCR联合将SNCR工艺低费用的特点同SCR工艺高脱硝率及低氨逸出率有效地结合起来。
179在联合工艺的设计中，一个重要的问题是将氨与NOx充分混合，SNCR体系可向SCR催化剂提供充足的氨，但是要想控制好氨的分布以适应NOx分布的改变却是非常困难的。对这种潜在的分布不均，在理论上还没有很好的解决办法，并且锅炉越大，这种分布就越不好。为了弥补这种分布不均的现象，联合工艺的设计应满足氨的供应，如在标准尺寸的SCR反应器中安装一个辅助氨喷射系统。准确地试验和调节辅助氨喷射能减少催化剂中的缺氨区域。SNCR/SCR组合技术可节省脱硝运转费用，是目前电厂最经济的脱硝方式。
180作业与复习1、燃烧过程中NOx生成的类型有哪些？并对其进行解释？2、煤粉锅炉排出的烟气中（ ）>90%;（ ）=5~10%,（ ）≈1%3、控制氮氧化物排放的方法大体上可以分为两大类（ ）、（）4、燃烧过程影响NOx生成的主要因素有火焰温度（燃烧空气的预热温度）、（ ）、过量空气量/燃料比和燃烧产物在（ ）。5、燃烧运行优化＿低NOx调整的方法有：（ ）、（ ）、优化燃料和空气的分布、降低燃烧温度/空气预热温度、（ ）、低NOx最优化运行专家系统等。
1816、燃烧系统低NOx改造的方法主要有（ ）、（ ）、（ ）、和（ ）。7、在采用空气分级燃烧时，应采取措施防止防止炉膛水冷壁的腐蚀或结渣,其中一项有效的技术是()。8、解释选择性催化还原脱硝技术。9、SCR催化反应器布置的方式有（ ）、（ ）、和（ ）。10、SCR工艺系统主要由（ ）、（ ）、和（ ）三部分组成
18211、SCR工艺吹灰器常采用（ ）、（ ）两种吹灰技术。12、氨的喷射装置主要由（ ）和（ ）组成。13、脱硝控制系统主要是（ ）和（ ）系统的控制。（ ）系统的主要控制对象为稀释空气风机、吹灰器、（ ）等。14、SCR工艺脱NOx效率的主要影响因素有哪些？15、催化剂的堵塞有哪两个主要原因？如何清除？16、解释选择性非催化还原技术。
