李榮鐸，張躍斌

（河南雙誠(chéng)環(huán)境科技有限公司，河南新鄉(xiāng) 453000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)空氣污染形式日益嚴(yán)峻，氮氧化物成為大氣污染的主要污染源之一，鍋爐使用的燃燒機(jī)排放的煙氣需要處理后才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。大氣氮氧化物排放會(huì)造成多種環(huán)境影響，由于環(huán)境保護(hù)越來(lái)越受到政府和人民大眾的重視，有為了生產(chǎn)而建的蒸汽鍋爐，有為了環(huán)保而建的廢物燃燒鍋爐，這些鍋爐除了要求使用低氮燃燒器外，還需安裝煙氣脫硝裝置，必須采用煙氣脫硝技術(shù)，鍋爐尾氣才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)目前的NOx（氮氧化物）排放地方標(biāo)準(zhǔn)，如北京2015 年發(fā)布的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11-139—2015）規(guī)定：NOx指標(biāo)新建為30 mg/m3，在用為80 mg/m3；福建發(fā)布的《生活垃圾焚燒氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 35/1976—2021）規(guī)定：NOx指標(biāo)新建24 h均值為120 mg/m3，在用24 h 均值150 mg/m3。目前在眾多的鍋爐煙氣脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原法（SCR）脫硝效率高，技術(shù)成熟，應(yīng)用最多。

1 SCR 脫硝系統(tǒng)選擇性催化還原原理

SCR 脫硝的選擇性催化還原，指的是在催化劑的參與和氧氣存在條件下，NH3優(yōu)先和NOx發(fā)生還原化學(xué)反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?。其主要化學(xué)反應(yīng)式為：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O，2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。在沒(méi)有催化劑參與的情況下，上述化學(xué)反應(yīng)只能在980 ℃左右的很窄的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，采用催化劑時(shí)，其反應(yīng)溫度能降低到300～400 ℃，上述反應(yīng)雖為放熱反應(yīng)，但是NOx在煙氣中的濃度較低，故反應(yīng)引起催化劑的溫度升高可以忽略不計(jì)。

2 SCR 脫硝系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)介

SCR 脫硝系統(tǒng)主要由氨水的儲(chǔ)存系統(tǒng)、清水的存儲(chǔ)系統(tǒng)、煙氣管路系統(tǒng)、氨氣注入系統(tǒng)、SCR 催化反應(yīng)器等組成（圖1）。

圖1 SCR 脫硝流程

SCR 催化反應(yīng)器布置在鍋爐煙氣出口煙氣管道和煙囪之間，在該位置，煙氣溫度能夠達(dá)到理想的反應(yīng)溫度，在催化劑的參與下，霧化后的氨水能夠在315～400 ℃與鍋爐排放出的煙氣中的NOx反應(yīng)生成N2和水。

SCR 催化反應(yīng)器的尺寸根據(jù)鍋爐的噸位定制，脫硝反應(yīng)器設(shè)計(jì)成3 層催化劑布置方式，煙氣在鍋爐煙道出口管道內(nèi)經(jīng)過(guò)與氨氣均勻混合后從上方進(jìn)入SCR 反應(yīng)器，氣流垂直向下流經(jīng)反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)部上方入口設(shè)置氣流導(dǎo)流裝置，使氣流能夠均勻流經(jīng)反應(yīng)器。反應(yīng)器主要由催化劑、催化劑支撐、反應(yīng)器殼體、密封板、吹掃裝置等組成。在反應(yīng)器內(nèi)，霧化后的液氨在催化劑的參與下，與煙氣中的NOx反應(yīng)生成無(wú)害的氮和水，從而去除煙氣中的NOx。吹掃裝置定時(shí)吹掃去除催化劑上污物，使其反應(yīng)時(shí)接觸面積最佳，時(shí)刻保持反應(yīng)效果最佳狀態(tài)。

3 SCR 脫硝工藝控制方式

氨水儲(chǔ)存系統(tǒng)主要由2 臺(tái)卸料泵（1 用1 備）、氨水儲(chǔ)罐組成，氨水用罐裝卡車運(yùn)輸，2 選1 使用卸料泵將氨水從罐裝卡車罐內(nèi)抽到存儲(chǔ)罐內(nèi)，以液體形態(tài)儲(chǔ)存于氨水儲(chǔ)罐中。清水罐用浮球開關(guān)自動(dòng)加水。

氨水注入系統(tǒng)主要由2 臺(tái)變頻柱塞氨水泵（1 用1 備）、2 臺(tái)變頻柱塞稀釋泵（1 用1 備）、噴槍、霧化壓縮氣供氣管道等組成。當(dāng)NO 濃度高于“噴槍啟動(dòng)設(shè)定值”（圖2 的“噴槍啟動(dòng)NO差值”）時(shí)，根據(jù)氨水泵設(shè)定的頻率啟動(dòng)氨水泵，可調(diào)節(jié)氨水泵對(duì)應(yīng)的變頻器頻率，改變供給氨水的多少；此時(shí)可選擇是否使用稀釋泵，并可根據(jù)設(shè)定的頻率同步啟停稀釋泵，并可調(diào)節(jié)稀釋泵對(duì)應(yīng)的變頻器頻率，來(lái)改變供給清水的多少。當(dāng)NO 濃度低于“噴槍停止設(shè)定值”（圖2 的“噴槍停止NO 限值”）時(shí)，停止氨水泵和稀釋泵。壓縮氣調(diào)節(jié)閥可調(diào)節(jié)開度，來(lái)控制霧化效果。調(diào)整供給氨水頻率、稀釋泵頻率、壓縮氣調(diào)節(jié)閥開度適當(dāng)，才能達(dá)到最佳霧化效果。SCR 催化反應(yīng)器內(nèi)吹掃，由專用定時(shí)控制器控制，可調(diào)整吹掃時(shí)間和吹掃間隔。

圖2 SCR 脫硝設(shè)備主要控制參數(shù)

遠(yuǎn)東科技鍋爐尾氣SCR 脫硝項(xiàng)目中，電控系統(tǒng)采用了知名品牌西門子SMART 200PLC、昆侖通態(tài)觸摸屏和ABB 變頻器，控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定。

4 SCR 脫硝工藝設(shè)備采取的安全措施

已建成投入使用的SCR 脫硝設(shè)備系統(tǒng)外觀見圖3，為確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，本凈化系統(tǒng)在設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，安全上有如下措施：①氨水供給系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)有調(diào)壓系統(tǒng)和超壓回流系統(tǒng)；②清水供給系統(tǒng)管路也設(shè)計(jì)有調(diào)壓系統(tǒng)和超壓回流系統(tǒng)；③氨水儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)有液位計(jì)，并可從觸摸屏直觀觀察液位，液位過(guò)低過(guò)高報(bào)警提醒；④各管道都有保溫措施，防止冬天水路凍壞；⑤2 臺(tái)卸料泵、2 臺(tái)氨水泵、2 臺(tái)稀釋泵的2 選1 均有互鎖，即啟動(dòng)1 號(hào)泵是無(wú)法打開對(duì)應(yīng)2 號(hào)泵的，必須將1 號(hào)泵關(guān)閉才能啟動(dòng)對(duì)應(yīng)2 號(hào)泵，同樣啟動(dòng)2 號(hào)泵是無(wú)法打開對(duì)應(yīng)1 號(hào)泵的，必須將2 號(hào)泵關(guān)閉才能啟動(dòng)對(duì)應(yīng)1 號(hào)泵；⑥現(xiàn)場(chǎng)安裝2 臺(tái)氣體泄漏報(bào)警器，檢測(cè)氨水是否泄漏；⑦針對(duì)電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)（故障）、電動(dòng)閥門執(zhí)行器不動(dòng)作、閥門開關(guān)超時(shí)、壓縮氣壓力不足、變頻器故障等設(shè)置了故障報(bào)警系統(tǒng)以及相關(guān)連鎖動(dòng)作。

圖3 SCR 脫硝設(shè)備

5 SCR 脫硝工藝設(shè)備工藝特點(diǎn)

工藝特點(diǎn)有：①采用SCR 脫硝工藝凈化鍋爐煙道尾氣，工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備緊湊、運(yùn)行可靠；②采用變頻器驅(qū)動(dòng)氨水泵和稀釋泵，節(jié)能；③采取了多種安全保護(hù)措施，確保設(shè)備安全運(yùn)行；④凈化鍋爐尾氣不產(chǎn)生二次污染；⑤對(duì)鍋爐尾氣NOx凈化效率一般可達(dá)97%以上；⑥可廣泛用于石油、化工、橡膠、油漆、涂裝、家電等行業(yè)的蒸汽鍋爐、固廢燃燒鍋爐、廢液燃燒爐等產(chǎn)生的尾氣的凈化處理。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，作為SCR 工藝的核心，脫硝催化劑的選擇很重要，要選用質(zhì)量和性能好的催化劑，這樣能提升整體化學(xué)反應(yīng)效率。因此，設(shè)計(jì)脫硝設(shè)備時(shí)除了設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)器及煙道外，催化劑的選擇同樣至關(guān)重要。一般來(lái)說(shuō)，依據(jù)項(xiàng)目煙氣成分、特性、效率以及客戶要求來(lái)量身定制脫硝催化劑。催化劑的形式有：波紋板式，蜂窩式，板式。近些年來(lái)SCR 脫硝技術(shù)發(fā)展較快，在西歐和日本得到了廣泛的應(yīng)用，目前在我國(guó)也越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用。