黃一波

摘 要：進入到新世紀以來，隨著我國市場經(jīng)濟水平的迅速提升，我國的各行各業(yè)都取得了非?？焖俚陌l(fā)展，煙氣脫硝工程作為我國發(fā)電企業(yè)的重點工程之一，其在2004年時就已經(jīng)正式起步了，并且近些年來，我國的煙氣脫硝工作也已經(jīng)取得了飛速的進步，在2010年時已有超過200個電廠完成了煙氣脫硝工程的招標工作。文章便以我國某電廠最早的一批660MW燃煤機組SCR脫硝工程為例，簡要的介紹了660MW燃煤機組SCR脫硝工程的設計特點，同時結(jié)合多年來的實踐經(jīng)驗，對脫硝工程的設計優(yōu)化以及技術研發(fā)提出了幾點看法和建議。

關鍵詞：煙氣脫硝工程；設計特點；優(yōu)化設計；技術研發(fā)

1 660MW燃煤機組SCR脫硝工程的設計特點

1.1反應器本體的設計

通常情況下，一臺鍋爐應配置兩個脫硝反應器，其長度為15.3m，寬度為12.85m，高度為12m，進行設計時，我們在充分的參考媒質(zhì)的特點和性能要求的前提下，才能最終確定反應器的橫截面積以及內(nèi)部煙氣的流動速度。在綜合的考慮催化劑的生產(chǎn)工藝特點、催化劑的用量以及防堵灰的要求等因素后，才能確定每一層催化劑的高度。而組成反應器的構(gòu)件主要有排氣罩、進氣罩、流場整流器、催化劑層支撐裝置以及密封裝置等。

在設計過程中，其設計的關鍵就是要保證煙氣和氨氣的充分混合，保證它們的流速均勻、分布均勻并且溫度偏差時很小的，這樣煙氣就可以垂直射入催化劑了。如果想要保證第一層催化劑的完全進入，那么煙氣就應滿足以下四個條件：（1）溫度的最大偏差為正負10攝氏度；（2）入射催化劑的最大角度為正負10度；（3）摩爾比的最大偏差為正負5%；（4）速度的最大偏差為正負15%。為了保證這些條件的滿足，我們所采取的對策為優(yōu)化設計煙氣和氨氣的噴射系統(tǒng)，同時還應合理布置煙道內(nèi)的整流裝置。在SCR入口煙道的垂直段應先設置一套由噴射管、噴嘴、分配管、集合管以及連接管所組成的氨噴射系統(tǒng)，每根噴射管上裝有14個噴嘴，混合氣體通過噴嘴就可以注入煙道了。為了準確的調(diào)整連接管中空氣和氨氣混合氣體的分配量，在連接管上應加裝手動閥和流量測量裝置。整個噴射系統(tǒng)應具備足夠的耐磨性、抗振性和抗熱變形性。

圖1 煙道內(nèi)導流板布置示意圖

1.2 催化劑選型設計

進行這部分的工作時，我們必須充分分析煙氣的成分，同時也要考慮到SCR布置方式以及鍋爐的類型等因素，準確的掌握它們對催化劑性能以及整個脫硝系統(tǒng)的影響，這樣才能保證所確定的催化劑的用量是科學合理的。在設計的過程中，我們采用了二氧化硫氧化率較低并且活性很高的波紋板式催化劑，其具體的加工工藝為先制作一個采用玻璃纖維加固過的基板，之后再催化活性溶液中浸泡這個基板，確保V2O5以及WO3等活性成分能夠均勻的吸附在基板上。

1.3 氨區(qū)設計

對于脫硝工程中的氨區(qū)設計工作，并沒有統(tǒng)一的標準，根據(jù)相關的文件我們可知：當可燃氣體和空氣混合后的爆炸下限不小于10%時，就具有乙類火災的危險性了，因此，液態(tài)氨儲罐也是具有乙類火災危險性的，并且氨也是一類具有輕度危害性的職業(yè)性接觸毒物，因此，在進行氨區(qū)的設計工作時，我們必須嚴格的遵守相關的規(guī)定，科學準確的確定氨區(qū)與周圍建筑物之間的布置和防火間距等參數(shù)。

2 660MW燃煤機組SCR脫硝工程的設計優(yōu)化工作

2.1 系統(tǒng)優(yōu)化

在對脫硝工程的煙氣系統(tǒng)進行設計時，我們設置了SCR反應器旁路，增加了系統(tǒng)的復雜程度，同時也提高了投資的成本，但是當機組長期不脫硝時或是出于冷啟動的狀態(tài)時，對催化劑是有很重要的保護作用的。如果長期未使用這個旁路，那么擋板門位置處就會積灰，同時開啟時也會出現(xiàn)卡澀的問題。因此，如果脫硝系統(tǒng)長期處于工作的狀態(tài)，同時機組冷啟動次數(shù)較少時，就不需設置旁路。

2.2 反應器設計

設計反應器時，我們一般采用外部主要受力的縱向加固肋和內(nèi)部主要的支撐梁進行計算和分析，在催化劑通過支撐梁時，其重量能夠準確的傳遞給外部的支持結(jié)構(gòu)，同時也能夠滿足支撐梁的變形撓度要求。另外，還對一些細節(jié)進行了優(yōu)化，比如說設計非框架柱截面時采用了分段的方式以及在催化劑支撐層位置處設置了支撐等。通過空間結(jié)構(gòu)的整體協(xié)調(diào)的工作，所有構(gòu)件共同來承擔外部的荷載，橫向加強筋布置和支撐布置也都更加合理了，也優(yōu)化了很多構(gòu)件的截面。

2.3 煙道加固肋設計

在進行這項設計工作時，根據(jù)要求我們應采用橫向加固肋參與道體剛度、強度和穩(wěn)定性的計算方法，這樣橫向加固肋的間距可能就是1m左右，并且在煙道的內(nèi)部還要布置很多內(nèi)撐桿，一定程度上會影響煙氣流場。因此，為優(yōu)化這項工作，我們應采用縱向加固肋和橫向加固肋共同參與道體計算的方法，也就增大了橫向加固肋的間距，不會對煙氣流場產(chǎn)生影響。

3 660MW燃煤機組SCR脫硝工程的技術研發(fā)趨勢

3.1 建立流場模型的試驗基地

在開發(fā)脫硝技術的過程中，不管是煙氣脫硝技術還是低氮氧化物的燃燒技術，流場計算以及實物模型的試驗工作所發(fā)揮的作用是極其關鍵的。所以，我們應建立一個設施齊全的流場模型的試驗基地，隨著脫硝工程的不斷建設，我們的實踐經(jīng)驗將會更加的豐富，從而提高煙氣流場計算工作的準確性，也提升了試驗模擬的技術水平。

3.2 認真的收集和研究脫硝工程的運行資料

與歐美等發(fā)達國家相比，我國的煙氣脫硝技術還較為落后，并且脫硝工程的機組能夠持續(xù)運行的時間也不長，手頭上現(xiàn)有的機組運行的資料和數(shù)據(jù)也不多，而在設計脫硝系統(tǒng)和催化劑時，我們基本都是借鑒國外的工程經(jīng)驗，因此我們必須認真的收集相關脫硝工程的運行資料和數(shù)據(jù)，來保證我們選擇的設計方法是具有很強的適應性的。

3.3 重視催化劑國產(chǎn)化的研發(fā)工作

目前，我國所使用的催化劑的原材料都還是要依賴進口的，并沒有實現(xiàn)真正意義上的催化劑國產(chǎn)化的目標。所以，我們應在科學合理的利用國外催化劑研發(fā)和生產(chǎn)技術的基礎上，也要緊跟國內(nèi)的催化劑方面的相關研究成果，在實現(xiàn)了催化劑國產(chǎn)化的同時，更要實現(xiàn)原材料以及生產(chǎn)過程中的國產(chǎn)化。

3.4 設立脫硝技術專題，成立脫硝技術研發(fā)小組

通常情況下，我國的燃煤機組SCR脫硝工程幾乎都集中在電力行業(yè)中，同時其主要對象也都是300MW以上的燃煤機組，其中660MW的燃煤機組居多。因此，在我國脫硝工程項目越來越多的背景下，我國的脫硝工程技術也必將涉及到其他的行業(yè)和領域中，比如說垃圾焚燒爐中加裝SCR或是循環(huán)流化床鍋爐加裝SNCR。

參考文獻

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