SCR工艺系统－反应器和催化剂（六）
氨的喷入 烟气进口 承载催化剂 预留加装备用层催化剂的空间 保证烟气均匀分布 密封装置 吹灰器
烟气出口
催化剂层
SCR工艺系统－反应器
布置方式：一般采用2＋1或3＋1布置； 备用层：将新催化剂安装在预留催化剂位 置，以减少催化剂更换量，并充分利用尚 未完全失效的旧催化剂，从而减少催化剂 更换费用，提高脱硝效率。

阳城电厂600MW机组实物流体模型
试验条件
a．环境空气作为试验用流体，物理模型的流体速度应与实际流场速度一致。 b．如果雷诺数足够大，模型烟道的模拟结果就能反映实际流场。雷诺数的取 值决定于模型比例和流体速度，典型的雷诺数是10000。
试验内容
a. 利用风速仪测量AIG和第一层催化剂上游的速度； b. 利用跟踪气体测量第一层催化剂上游的氨的混合度； c. 利用皮托管测量锅炉出口到反应器出口的压降； d. 利用石英砂模拟烟尘沉积
锅炉
脱硝装置 空预器
氨与烟气均匀混合措施
¾ 氨与稀释风的混合设计（混合器） ¾ 喷氨格栅设计（AIG） ¾ 反应器入口设计（筛网平板） ¾ 烟道内部件设计（导流板，静态混合器等） ¾ 计算机流场模拟（CFD）和实体物理模型试验（Flow model） 最终混合措施的确定依据；所有SCR工程都需要做CFD＋ Flow model
CFD设计示例（黄岛电厂）
均匀的流场有利于： －氨与NOx充分反应，保证脱硝效率； －降低氨的逃逸率，减少氨对灰分 和环境的影响； －减少催化剂出现局部磨损； －降低烟气阻力。
实体物理模型（Flow model）
根据脱硝装置的设计方案，建立实物模型 实物模型包括从省煤器出口至空预器入 口的完整SCR流动路径。 比例为1:15或1:10 验证和优化整个烟气系统流场分布。 维持系统低的烟气压降。
催化剂的寿命管理
140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000
12 10 8
安装备用层 NH3-slip, ppmd @ 6% O 2
脱硝效率 %
更换第一层
更换第二层
更换备用层
催化剂的失活和中毒

SCR催化剂的工作条件比较恶劣，存在着中毒失效问题， 必须定期更换，更换时间据具体情况而定。

催化剂性能下降的原因 （1）微孔体积减少； （2）固体沉积物使微孔堵塞； （3）碱性化合物等（砷(As)，钾(K)、钠(Na) ， 其次钙(CaO)和镁(MgO)）引起中毒； （4）SO3中毒； （5）飞灰磨损和腐蚀。
更换第一层
6 4 2 0
160,000
运行小时
催化剂安装
催化剂模块起吊
催化剂安装(续)
催化剂模块进入反应器
催化剂安装(续)
催化剂模块就位
催化剂安装(续)
催化剂模块安装
SCR工艺系统－吹灰器（七）
催化剂表面的积灰
蒸汽吹灰器－耙式吹灰器
声波吹灰器
蒸汽吹灰器和声波吹灰器比较
项 目 声波吹灰器 进口产品价格高 需要安装直径为50mm的压缩空气 气管。声波吹灰器很轻便，可以 通过安装法兰很轻易地安装在 SCR上，并仅仅伸出设备0.7m。 10分钟吹10秒钟的频率。每次 0.368立方米/声波吹灰器 蒸汽吹灰器 中 等
省煤器旁路
省煤器旁路
作用： －机组在低负荷运行时，保证SCR入口 烟气温度。一般对SCR入口温度的要 求大约是300－400℃ 。 缺点： －系统复杂，增加控制的复杂性； －需要设置旁路烟道和挡板门，增加投资。 －需要设置密封风机，增加厂用电。
反应器旁路
反应器旁路
作用： －用来在锅炉启动和停止期间或紧急状况 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。 。 缺点： －系统复杂，增加控制的复杂性； －需要设置旁路烟道和挡板门，增加投资。 －需要设置密封风机，增加厂用电。
b) 低含灰/尾部布置方案
高含尘布置方案的技术特点
烟气未经过除尘，烟气中重金属，SO2等 含量较高，对催化剂的活性存在不利影 响，容易造成下游设备和反应器本体堵灰。 反应温度比较合适(300～400℃)，运行费 用较低 对于高含尘烟气，催化剂烟气通道必须加 大以避免堵灰，这样会降低催化剂的比面 积，从而会增大催化剂的用量。 钢材耗量较大。
a) 高含灰布置方案
低含尘布置方案的技术特点
飞灰含量小，适用于场地无法按照高含尘方 式布置的改造项目或烟气中毒性物质过高的 情况。 烟气温度低于反应温度，需要辅助热源进行 烟气再热，可以采用蒸汽加热或二次燃烧加 热，一般再热系统需要增加约3%的厂用电率。 由于大部分毒性物质和灰尘已经在除尘和脱 硫装置中脱除，所以催化剂寿命可以大大延 长。 可以选用较小的催化剂烟气通道，大大提高 催化剂的比面积，从而降低催化剂的整体用 量，降低初投资和催化剂更换运行费用。
便于安装 缩短催化剂从反应器内搬出的时间
制造厂 日 立
催化剂型式 板 板 式 式
产品规格 mm 948x1881xH 954x1882xH 960x1910xH 970x1930xH
Argillon Cometech 东方凯特瑞
蜂窝式 蜂窝式
催化剂性能比较
性能参数 基 材 活 性 氧化率 压力损失 抗腐蚀性 抗堵塞性 板 式 不锈钢金属板 中 中 低 好 好 蜂窝式 整体挤压 高 高 高 中 中 波纹板式 玻璃纤维板 高 中 中 中 中
SCR工艺系统－ CFD和实物模型试验（五）
氨气与烟气的充分混合和流场均匀性是保证脱硝装置性能的关键 烟气流场的要求:
¾ 确保NOX/NH3 分布均匀 ¾ 确保烟气速度均匀 ¾ 减小烟气温度偏差 ¾ 获得最小的烟气压降 ¾ 防止积灰
在反应器第一层催化剂的上部条件是： 速度最大偏差：平均值的±15% 温度最大偏差：平均值的±10℃ NH3/NOx混合不均匀性：5％ 烟气入射催化剂角度（与垂直方向）：±10°
烟道内的导流/混合装置
氨和烟气的混合装置： • 通过烟道自然混合； • 使用烟道结构件进行混合， 如导流板、静态混合器等
混合装置
计算机CFD模拟流场的建立
¾ 确保NOX/NH3 分布均匀 ¾ 确保烟气速度均匀 ¾ 减小烟气温度偏差 ¾ 获得最小的烟气压降
CFD软件（Computational fluid Dynamics）是计算 流体力学软件的简称，是专门用来进行流场分析、 流场计算、流场预测的软件，相当于虚拟地在计算 机上做试验，用以模拟仿真实际的流动状态。 CFD = 流体力学＋热学＋数值分析＋计算机科学 流体力学：层流和湍流，牛顿流体和非牛顿流体 热学：热力学和传热学 数值分析：解析计算方程 计算机科学：计算机语言、图形技术、图表
SCR系统工艺流程－液氨
液氨储罐
氨气缓冲罐 氨蒸发槽
蒸发器内部结构
氨稀释槽
卸料压缩机
SCR系统工艺流程－尿素
还原剂比较
项目 反应剂费用 运输费用 安全性 存储条件 储存方式 初投资 运行费用 设备安全要求
液氨 便宜1.0 便宜 有毒 高压 液态 便宜 便宜，需要 蒸发液氨 有法律规定
氨水 较贵1.50 贵 有害 常压 液态 贵 贵，需要高热量蒸 发水和氨 需要
氨区主要设备组成 －卸料压缩机 －储氨罐 －氨蒸发槽 －氨气缓冲罐 －氨稀释槽 －废水池 －管道及阀门等附件
氨的一般性质

无色、有强烈刺激性气味的气体； 在标准状况下，密度（ 0.7708 kg/m3）小于空气； 易液化，在常压下冷却至－33.5℃或在常温下加压至 700kPa～800kPa气态氨就液化成无色液体,液氨常用 作制冷剂；
尿素 最贵1.50 便宜 无害 常压，干态 微粒状 贵 贵，需要高热量水 解尿素和蒸发氨 基本上不需要
SCR工艺系统－氨与稀释风的混合（二）
稀释风与氨气的混合作用
¾ ¾ ¾
将氨稀释到浓度为5％； 使氨气分布更加均匀； 增加动能，提高氨气的扩散能力。
我的爆炸浓度范围为 15－28%,请让我远离应方程式
NOX
NH3
4 NO + 4 NH3 + O2 4 NO2 + 2 NH3 + O2
4 N2 + 6 H2O 3 N2 + 6 H2O
副作用方程式 SO2 + 1/2 O2 NH3 + SO3 + H2O SO3 NH4 HSO4
N2
H2O
SCR脱硝效率的主要影响因素
环境影响
声音较小
SCR控制系统（八）
一. 控制系统方案 ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ 反应区控制系统纳入机组DCS 氨区可采用PLC控制或纳入机组DCS 喷氨量控制( 脱硝效率、氨逃逸率） 脱硝通风控制（包括稀释风系统） 氨蒸发器水温控制和缓冲罐压力控制 反应器入口烟气温度控制 吹灰系统控制 烟气挡板系统控制
氨气缓冲罐 锅炉 脱硝装置 空预器 稀释风机 混合器 液氨蒸发槽 液氨储罐
稀释风从送风机出口选取
¾ ¾
降低造价 现场布置简单
氨/空气混合器
SCR工艺系统－喷氨系统（三）
NH3喷射格栅

保证氨和烟气的均匀混合 NH3/NOx沿烟道截面均匀的分布 氨喷射格栅(AIG)
调整氨的流量分配阀门
NH3/NOx分布不均匀状况的调节
端部阀门调节前 CV=44%
← Center of boiler
端部阀门调节后 CV=8%
← Center of boiler
恶劣的流速分布将导致 NH3/NOx 的严重不均匀
通过注氨量的局部微调 达到 NH3/NOx的均匀分布
SCR工艺系统－烟道部分（四）