SCR反应器系统
SCR反应器系统置于省煤器出口和相应的空气预热器之间, 由烟道系统、反应器及支撑结构、催化剂及支撑密封结构等组成,每台锅炉的SCR反应器系统可以有一个或两个。
1.烟道系统
炉膛烟气离开省煤器后进入水平烟道,在每个水平烟道上都装有灰斗。之后的烟道内装有布置成网格状的氨喷射格栅(AIG),在AIG之后根据实际工程情况选择是否设置静态混合器,在烟道的各个弯道处设置导流板,烟气由烟道流入反应器,烟气中的NOX在流经安装在反应器内的催化剂层时与NH3进行化学反应形成N2和H2O。随后烟气由反应器出口烟道进入空气预热器。
烟道系统的设计需要经过数值模拟和物模试验,使催化剂内烟气的温度、速度分布均匀,烟气中NOX与NH3混合均匀,可以最有效地利用催化剂,最大程度地降低氨的消耗量,同时使SCR系统减少积灰,并保持SCR系统较低的烟气压降。
2.反应器
每个SCR反应器系统在沿烟气垂直向下的流动方向上都装设有固定式催化床,一般催化剂床层为2~4层,并预留一层位置,作为将来脱硝效率低于需要值时增装催化剂使用,以此作为增强脱硝效率并延长催化剂寿命的措施。反应器的尺寸和布置考虑将来采用的催化剂模块的通用尺寸。反应器为直立式焊接钢结构容器,内部设有催化剂支撑结构,能承受内部压力、地震负荷、烟尘负荷、催化剂负荷和热应力等。反应器壳体外部设有加固肋及保温层。另外,其密封系统可保证烟气流经催化床,避免烟气短路。门孔、起重装置和单轨吊用于装载或拆卸反应器内各层的催化剂箱。人孔用于定期检修、观察和停机时的维护保养。
3.催化剂
催化剂是SCR系统的主要设备,其成分、组成、寿命及相关参数直接影响SCR系统脱硝效率及运行情况,要求SCR催化剂能达到如下要求:有较高的NOX选择性;在较低的温度下和较宽的温度范围内,具有较高的催化活性;具有较好的抗化学稳定性、热稳定性、机械稳定性;要能适应燃煤电厂的高灰环境,具有较长的使用寿命;费用较低。
所推荐的催化剂是以陶瓷TiO2为基材与具有活性的WO3和V2O5共同挤压形成的,这也是目前SCR催化剂的主要组成成分,催化剂的形式主要有板式和蜂窝式以及波纹板式。催化剂按有利于系统压降最低的方式布置,并且可防腐蚀和烟气中灰尘的堆积。催化剂被装入钢制的箱子中以便于运输和安装。装有催化剂的箱子被装入反应室中,在反应室的四周装有密封系统以防止烟气沿催化剂四周泄漏。
4.催化剂测试条
在每个反应器内的催化剂中,安排一定比例的模块为测试模块,测试模块中含有催化剂测试条。通常,建议通过人工定期检测催化剂测试条来确定催化剂的预期寿命和更换计划。
实验室检测通常由业主推荐的实验室来完成。
5.催化剂的装载和存储
催化剂的安装和拆除需要专门的运载工具。使用专业的翻转工具将催化剂翻转90°,使用专业的吊载装置可将催化剂模块运送到反应器中的指定位置。
催化剂现场存储一般不超过30天,需要有效隔离潮湿环境和其他会降低催化剂活性的环境。
6.吹灰器
每一个安装了催化剂模块的催化剂层上都设有声波吹灰器或者蒸气吹灰器,以避免催化剂层上出现灰尘堆积。这些吹灰器可以在一定的燃料变动范围内有效地控制灰的聚集。并且无论对原装的催化剂层还是以后更换的新催化剂层都是适应的。
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