浅析660MW燃煤机组SCR脱硝工程的设计特点

黄一波

摘 要：进入到新世纪以来，随着我国市场经济水平的迅速提升，我国的各行各业都取得了非常快速的发展，烟气脱硝工程作为我国发电企业的重点工程之一，其在2004年时就已经正式起步了，并且近些年来，我国的烟气脱硝工作也已经取得了飞速的进步，在2010年时已有超过200个电厂完成了烟气脱硝工程的招标工作。文章便以我国某电厂最早的一批660MW燃煤机组SCR脱硝工程为例，简要的介绍了660MW燃煤机组SCR脱硝工程的设计特点，同时结合多年来的实践经验，对脱硝工程的设计优化以及技术研发提出了几点看法和建议。

关键词：烟气脱硝工程；设计特点；优化设计；技术研发

1 660MW燃煤机组SCR脱硝工程的设计特点

1.1反应器本体的设计

通常情况下，一台锅炉应配置两个脱硝反应器，其长度为15.3m，宽度为12.85m，高度为12m，进行设计时，我们在充分的参考媒质的特点和性能要求的前提下，才能最终确定反应器的横截面积以及内部烟气的流动速度。在综合的考虑催化剂的生产工艺特点、催化剂的用量以及防堵灰的要求等因素后，才能确定每一层催化剂的高度。而组成反应器的构件主要有排气罩、进气罩、流场整流器、催化剂层支撑装置以及密封装置等。

在设计过程中，其设计的关键就是要保证烟气和氨气的充分混合，保证它们的流速均匀、分布均匀并且温度偏差时很小的，这样烟气就可以垂直射入催化剂了。如果想要保证第一层催化剂的完全進入，那么烟气就应满足以下四个条件：（1）温度的最大偏差为正负10摄氏度；（2）入射催化剂的最大角度为正负10度；（3）摩尔比的最大偏差为正负5%；（4）速度的最大偏差为正负15%。为了保证这些条件的满足，我们所采取的对策为优化设计烟气和氨气的喷射系统，同时还应合理布置烟道内的整流装置。在SCR入口烟道的垂直段应先设置一套由喷射管、喷嘴、分配管、集合管以及连接管所组成的氨喷射系统，每根喷射管上装有14个喷嘴，混合气体通过喷嘴就可以注入烟道了。为了准确的调整连接管中空气和氨气混合气体的分配量，在连接管上应加装手动阀和流量测量装置。整个喷射系统应具备足够的耐磨性、抗振性和抗热变形性。

图1 烟道内导流板布置示意图

1.2 催化剂选型设计

进行这部分的工作时，我们必须充分分析烟气的成分，同时也要考虑到SCR布置方式以及锅炉的类型等因素，准确的掌握它们对催化剂性能以及整个脱硝系统的影响，这样才能保证所确定的催化剂的用量是科学合理的。在设计的过程中，我们采用了二氧化硫氧化率较低并且活性很高的波纹板式催化剂，其具体的加工工艺为先制作一个采用玻璃纤维加固过的基板，之后再催化活性溶液中浸泡这个基板，确保V2O5以及WO3等活性成分能够均匀的吸附在基板上。

1.3 氨区设计

对于脱硝工程中的氨区设计工作，并没有统一的标准，根据相关的文件我们可知：当可燃气体和空气混合后的爆炸下限不小于10%时，就具有乙类火灾的危险性了，因此，液态氨储罐也是具有乙类火灾危险性的，并且氨也是一类具有轻度危害性的职业性接触毒物，因此，在进行氨区的设计工作时，我们必须严格的遵守相关的规定，科学准确的确定氨区与周围建筑物之间的布置和防火间距等参数。

2 660MW燃煤机组SCR脱硝工程的设计优化工作

2.1 系统优化

在对脱硝工程的烟气系统进行设计时，我们设置了SCR反应器旁路，增加了系统的复杂程度，同时也提高了投资的成本，但是当机组长期不脱硝时或是出于冷启动的状态时，对催化剂是有很重要的保护作用的。如果长期未使用这个旁路，那么挡板门位置处就会积灰，同时开启时也会出现卡涩的问题。因此，如果脱硝系统长期处于工作的状态，同时机组冷启动次数较少时，就不需设置旁路。

2.2 反应器设计

设计反应器时，我们一般采用外部主要受力的纵向加固肋和内部主要的支撑梁进行计算和分析，在催化剂通过支撑梁时，其重量能够准确的传递给外部的支持结构，同时也能够满足支撑梁的变形挠度要求。另外，还对一些细节进行了优化，比如说设计非框架柱截面时采用了分段的方式以及在催化剂支撑层位置处设置了支撑等。通过空间结构的整体协调的工作，所有构件共同来承担外部的荷载，横向加强筋布置和支撑布置也都更加合理了，也优化了很多构件的截面。

2.3 烟道加固肋设计

在进行这项设计工作时，根据要求我们应采用横向加固肋参与道体刚度、强度和稳定性的计算方法，这样横向加固肋的间距可能就是1m左右，并且在烟道的内部还要布置很多内撑杆，一定程度上会影响烟气流场。因此，为优化这项工作，我们应采用纵向加固肋和横向加固肋共同参与道体计算的方法，也就增大了横向加固肋的间距，不会对烟气流场产生影响。

3 660MW燃煤机组SCR脱硝工程的技术研发趋势

3.1 建立流场模型的试验基地

在开发脱硝技术的过程中，不管是烟气脱硝技术还是低氮氧化物的燃烧技术，流场计算以及实物模型的试验工作所发挥的作用是极其关键的。所以，我们应建立一个设施齐全的流场模型的试验基地，随着脱硝工程的不断建设，我们的实践经验将会更加的丰富，从而提高烟气流场计算工作的准确性，也提升了试验模拟的技术水平。

3.2 认真的收集和研究脱硝工程的运行资料

与欧美等发达国家相比，我国的烟气脱硝技术还较为落后，并且脱硝工程的机组能够持续运行的时间也不长，手头上现有的机组运行的资料和数据也不多，而在设计脱硝系统和催化剂时，我们基本都是借鉴国外的工程经验，因此我们必须认真的收集相关脱硝工程的运行资料和数据，来保证我们选择的设计方法是具有很强的适应性的。

3.3 重视催化剂国产化的研发工作

目前，我国所使用的催化剂的原材料都还是要依赖进口的，并没有实现真正意义上的催化剂国产化的目标。所以，我们应在科学合理的利用国外催化剂研发和生产技术的基础上，也要紧跟国内的催化剂方面的相关研究成果，在实现了催化剂国产化的同时，更要实现原材料以及生产过程中的国产化。

3.4 设立脱硝技术专题，成立脱硝技术研发小组

通常情况下，我国的燃煤机组SCR脱硝工程几乎都集中在电力行业中，同时其主要对象也都是300MW以上的燃煤机组，其中660MW的燃煤机组居多。因此，在我国脱硝工程项目越来越多的背景下，我国的脱硝工程技术也必将涉及到其他的行业和领域中，比如说垃圾焚烧炉中加装SCR或是循环流化床锅炉加装SNCR。

参考文献

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[5]李超.660MW燃煤机组SCR脱硝改造关键技术问题解析[J].环境科学，2012.