簡(jiǎn)單介紹：
廣州拓凱環(huán)保科技有限公司作為業(yè)內(nèi)從事柴油車尾氣治理比較早的企業(yè)，通過(guò)對(duì)柴油車國(guó)四以上去除NOx的SCR技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)化，開發(fā)出了鍋爐脫硝設(shè)備，成功應(yīng)用于鍋爐、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組低氮改造（或叫脫硝）。 采用廣州拓凱公司的選擇性還原脫硝工藝（即SCR）脫硝設(shè)備，脫硝效率達(dá)到95%以上，*現(xiàn)有的相關(guān)安全、環(huán)保等強(qiáng)制性法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的要求。
詳情介紹：
為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)各地均在加快推進(jìn)燃?xì)忮仩t低氮改造工作，減少氮氧化物排放，削減氮氧化物濃度。廣州拓凱環(huán)?？萍加邢薰咀鳛闃I(yè)內(nèi)從事柴油車尾氣治理比較早的企業(yè)，通過(guò)對(duì)柴油車國(guó)四以上去除NOx的SCR技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)化，開發(fā)出了鍋爐脫硝設(shè)備，成功應(yīng)用于鍋爐、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組低氮改造（或叫脫硝）。
采用廣州拓凱公司的選擇性還原脫硝工藝（即SCR），脫硝效率達(dá)到95%以上，能夠滿足當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的相關(guān)安全、環(huán)保等強(qiáng)制性法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的要求。SCR技術(shù)對(duì)鍋爐煙氣NOx控制效果十分顯著、技術(shù)成熟。
選擇性還原脫硝工藝介紹
脫硝系統(tǒng)主要技術(shù)為SCR（Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原）技術(shù)。根據(jù)原排信息和污染物排放目標(biāo)要求，可以發(fā)電機(jī)組的脫硝凈化效率要求約為80% ，燃?xì)庹羝仩t脫硝凈化效率要求約為 91.4%。
拓凱技術(shù)方案中，考慮催化劑老化等方面因素影響，可采用SCR系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)方案，確保NOx凈化效率在鮮載體時(shí)不低于95%。同時(shí)配備NH3吸附裝置，有效放置SCR系統(tǒng)工作時(shí)的氨逃逸。系統(tǒng)采用32.5%尿素水溶液為還原劑。
1、SCR系統(tǒng)工作條件
SCR系統(tǒng)正常工作需要一定的條件，具體有：足夠反應(yīng)表面積。催化劑必須有足夠的表面積以提供足夠的反應(yīng)活性。SCR催化劑，一般采用擠出式的蜂窩陶瓷形式，催化體系為“釩-鈦-鎢”，是基礎(chǔ)材料，是活性物質(zhì)。通過(guò)將催化劑涂覆在蜂窩陶瓷載體表面，用以加大催化劑和尾氣的接觸面積，進(jìn)而增大反應(yīng)表面積。特定工作溫度。催化反應(yīng)器進(jìn)口溫度（或催化劑溫度）和出口的溫度必須在一定的范圍內(nèi)，SCR過(guò)程的溫度一般在 180～500℃之間，過(guò)高的催化劑溫度（＞550℃）會(huì)加速催化劑的劣化。且SCR系統(tǒng)*佳工作狀態(tài)會(huì)受很多因素影響，進(jìn)而實(shí)際工作溫度限定在很窄的區(qū)間。需使用低硫燃料。在燃料含硫量高的應(yīng)用場(chǎng)合，過(guò)低的出口溫度會(huì)在排氣系統(tǒng)中造成反應(yīng)副產(chǎn)品集聚，如硫酸鹽等，進(jìn)而阻塞或腐蝕后續(xù)的排氣管或催化劑。32.5%的尿素水溶液。采用尿素作為還原劑時(shí)一般采用 32.5%的尿素水溶液。
2、SCR系統(tǒng)工作過(guò)程
SCR系統(tǒng)工作時(shí)，使用尿素水作為還原劑，通過(guò)向尾氣中噴入適量的尿素水溶液，借助尿素水的蒸發(fā)和氨解生成*終的還原劑氨氣。氨氣在催化器內(nèi)的催化劑作用下，與尾氣中的氮氧化物進(jìn)行反應(yīng)，*終生成對(duì)大氣無(wú)害的氮?dú)夂退欧诺酵饨绛h(huán)境中。首先尿素溶液在高溫排氣管（>180℃）的排氣管中霧化蒸發(fā)，發(fā)生熱裂解生成氨氣和異氰酸。接著，異氰酸進(jìn)一步與水發(fā)生反應(yīng)生成氨氣和二氧化碳。主要反應(yīng)如下：
(NH2)2CO à HNCO + NH3 熱解（氣態(tài)）
HNCO+H2O à CO2+NH3 水解（SCR催化器）
尿素氨解的過(guò)程如下圖1所示。
圖1 尿素氨解的過(guò)程
尿素氨解完成后，在催化劑的作用下將與通過(guò)催化器載體的尾氣中的NOx進(jìn)行反應(yīng)，其反應(yīng)過(guò)程主要有以下兩種形式：
（1）、一氧化氮與氨氣在氧的參與下，發(fā)生反應(yīng)生成氮?dú)夂退?/p>
4NO+4NH3+O2 à 4N2+6H2O （標(biāo)準(zhǔn)SCR）
（2）、二氧化氮與氨氣在沒有氧的參與下，發(fā)生反應(yīng)生成氮?dú)夂退?/p>
6NO2+8NH3 à 7N2+12H2O （慢速SCR）
大量研究表明，當(dāng)增加NOx中NO2比例時(shí)，可以提高低溫條件下SCR對(duì)NOx的轉(zhuǎn)換效率，當(dāng)NO于NO2的濃度之比在1時(shí)將會(huì)有*佳NOx催化轉(zhuǎn)換效率。在低溫條件下的反應(yīng)速率是標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)的17倍，故稱快速SCR反應(yīng)。
反應(yīng)方程式如下：
2NH3+NO+NO2 à 2N2+3H2O （快速SCR）
SCR系統(tǒng)的催化還原反應(yīng)過(guò)程如下圖2所示。
圖2 SCR系統(tǒng)的催化還原反應(yīng)過(guò)程
脫硝設(shè)備介紹
1、系統(tǒng)裝置
廣州拓凱所提供的脫硝設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊獨(dú)立負(fù)責(zé)相關(guān)方面的工作。主要系統(tǒng)組成模塊有：
（1）、SCR催化箱：由SCR催化劑、保溫隔熱箱體、安裝抱箍或支架結(jié)構(gòu)等構(gòu)成；
（2）、計(jì)量控制系統(tǒng)：由計(jì)量控泵、控制柜（含HMI人機(jī)交互操作觸摸顯示屏）等設(shè)備構(gòu)成；
（3）、傳感器系統(tǒng)：由氮氧化物傳感器、排氣溫度傳感器、催化劑壓差傳感器等構(gòu)成；
根據(jù)項(xiàng)目方案具體圖紙及要求，相關(guān)的脫硝裝置安裝位置示意圖如下所示：
【具體的脫硝裝置安裝位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況而定，具體實(shí)施前出具正式圖紙】燃?xì)庹羝仩t脫硝裝置位置示意如下圖所示。（或需要調(diào)整煙氣冷卻器的位置）
燃?xì)庹羝仩t脫硝系統(tǒng)安裝示意圖
圖3 SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在本系統(tǒng)中，SCR 催化劑依據(jù)排氣流量和催化劑的處理能力，核算出具體需求的催化劑體積。通常采用前后兩層（或多層）的催化劑布置形式，能夠滿足不同排量鍋爐尾氣凈化需求，且可以預(yù)留數(shù)層，以便后期設(shè)備升級(jí)維護(hù)等。
2、SCR系統(tǒng)氨泄漏ASC控制
考慮到改造項(xiàng)目中所參考的各類的標(biāo)準(zhǔn)，需要考慮在SCR系統(tǒng)工作過(guò)程中多余的NH3泄漏的問題。拓凱設(shè)計(jì)方案中通過(guò)在SCR催化劑后端增加ASC（氨氧化催化轉(zhuǎn)化器）裝置，用于消除多余的NH3，從而將NH3排放控制控制在10mg/m3(13ppm)范圍以內(nèi)。ASC裝置主要是在蜂窩陶瓷載體上涂覆ASC催化劑的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，在SCR系統(tǒng)中用于防止氨泄漏。ASC具有以下特點(diǎn)：
? 高氧化率；
? 選擇性好；
? 不生成其他有害物質(zhì)。
ASC裝置具體催化反應(yīng)原理：
4NH3 + 3O2 à 2N2 + 6H2O
3、SCR系統(tǒng)控制策略
拓凱方案中采用閉環(huán)控制的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)SCR系統(tǒng)的**控制目標(biāo)，能夠根據(jù)鍋爐工況變化、尾氣流量變化等實(shí)現(xiàn)對(duì)NOx排放的自動(dòng)控制。閉環(huán)控制技術(shù)，通過(guò)快速且實(shí)時(shí)的NOx于NH3檢測(cè)，并將檢測(cè)到的信息反饋到控制單元中，控制程序?qū)δ蛩厮膰娚淞窟M(jìn)行修正，然后噴入適量的尿素水。這樣通過(guò)閉環(huán)控制，也可以有效控制NH3泄漏。借助NOx傳感器，可以有效地實(shí)現(xiàn)傳感器的自診斷和催化劑的劣化程度分析診斷。傳感器安裝位置示意圖及外觀如下圖5所示。
圖5 NOx傳感器安裝位置示意圖及外觀
采用氣助霧化系統(tǒng)，由DCU控制尿素泵將尿素水和壓縮空氣混合物通過(guò)噴嘴噴入排氣管道混合器。在混合器內(nèi)設(shè)有渦流發(fā)生器，以促進(jìn)尿素溶液的霧化、分散與混合。鍋爐排氣流過(guò)混合段，尿素及氨氣進(jìn)入 SCR 催化反應(yīng)器。
尿素水的目標(biāo)噴射量是根據(jù)閉環(huán)控制策略計(jì)算決定的。根據(jù)排放限制的規(guī)定，利用上游NOx傳感器檢測(cè)上游NOx的濃度信息，在閉環(huán)控制算法的計(jì)算下，控制尿素計(jì)量泵模塊工作，向SCR催化劑噴入適量的尿素水溶液。并在下游NOx傳感器的輔助下，實(shí)時(shí)檢測(cè)SCR催化反應(yīng)的效果，當(dāng)發(fā)生偏差時(shí)實(shí)時(shí)反饋至控制算法來(lái)修正尿素噴射量。
在改造脫硝系統(tǒng)中，SCR系統(tǒng)控制組成及工作原理如下圖所示：
圖6 SCR系統(tǒng)控制組成及工作原理
DCU中控制邏輯工作順序如下：
? 鍋爐啟動(dòng)后，DCU 上電自檢，系統(tǒng)部件*后進(jìn)入待命狀態(tài)(Standby)
? 監(jiān)測(cè)進(jìn)入系統(tǒng)排氣溫度，監(jiān)測(cè)噴射出發(fā)信息
? 監(jiān)測(cè)NOx傳感器信息，實(shí)時(shí)計(jì)算需求噴射的尿素水體積
? 監(jiān)控尿素噴射系統(tǒng)工作狀態(tài)，維持穩(wěn)定的壓力與流量以保證霧化質(zhì)量
? 當(dāng)鍋爐停機(jī)時(shí)，進(jìn)行尿素噴射系統(tǒng)排空作業(yè)，**噴射系統(tǒng)中參與尿素溶液，預(yù)防管路結(jié)晶和堵塞。
? DCU運(yùn)行過(guò)程中啟動(dòng)OBD監(jiān)測(cè)功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器、執(zhí)行器和催化劑工作狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)相關(guān)部件出現(xiàn)故障（包括傳感器故障、催化劑失效等）時(shí)，給出報(bào)警信息并通知主控系統(tǒng)。
4、方案控制系統(tǒng)
改造項(xiàng)目方案中，系統(tǒng)控制系統(tǒng)具備現(xiàn)場(chǎng)及遠(yuǎn)程操控能力。現(xiàn)場(chǎng)操控主要通過(guò)控制柜上安裝的HMI人機(jī)交互觸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)。HMI觸屏安裝在脫硝系統(tǒng)附件的控制柜上，便于應(yīng)用人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行起停、維護(hù)等操作。遠(yuǎn)程操控方面，通過(guò)借助工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信媒介，將脫硝系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制終端聯(lián)合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控。遠(yuǎn)程操作的示意如下圖9所示。
圖9 遠(yuǎn)程操控示意圖
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