[發(fā)明專利]一種可實現(xiàn)全負荷投運的高效SCR脫硝結(jié)構(gòu)和方法

在審

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• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107051191A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何勝;李乾坤;鄒陽軍;鄭文廣;劉沛奇
• 申請（專利權(quán)）人: 華電電力科學研究院
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙)33209
• 代理人: 梁斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可實現(xiàn)全負荷投運的高效SCR脫硝結(jié)構(gòu)和方法，屬于燃煤電站SCR煙氣脫硝領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著國家對燃煤電站大氣污染物NO_X控制標準的提高，現(xiàn)役機組大多進行了脫硝改造，在眾多脫硝手段中，選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction，SCR）煙氣脫硝技術(shù)因其脫硝效率高、技術(shù)成熟成為大型火電機組脫硝改造的首選技術(shù)。SCR脫硝機理為：氮氧化物（NO_X）與還原劑（NH₃）混合后在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為無公害的氮氣和水。

燃煤機組SCR脫硝系統(tǒng)中催化劑對運行溫度也有一定的范圍及要求，煙溫低于催化劑最低連續(xù)運行溫度（MOT）會導致NH₄HSO₄（ABS）生成并堵塞催化劑內(nèi)部反應微孔，造成催化劑失活。因此，在實際脫硝運行中，為了保證催化劑的活性，脫硝裝置應長期穩(wěn)定運行在最低連續(xù)運行煙溫以上；然而，當前國內(nèi)機組普遍存在負荷率低，脫硝裝置入口煙氣溫度低，低負荷運行工況下脫硝裝置無法投運問題比較突出。

SCR反應器的最低連續(xù)運行溫度主要與入口煙氣中的NH₃濃度與SO₃濃度有關(guān)，隨著SO₃和NH₃濃度的增加而升高。煙氣經(jīng)過首層催化劑之后，由于大部分的NH₃被消耗，對于第二層及以后催化劑而言，其所要求的最低連續(xù)運行溫度顯著降低，適當降低第二層及以后層催化劑入口煙氣溫度不會對脫硝裝置全負荷運行產(chǎn)生影響。

研究發(fā)現(xiàn)：制約傳統(tǒng)SCR反應器效率提升的關(guān)鍵原因是由于氨氮摩爾比的相對標準偏差經(jīng)過脫硝每級催化劑后逐漸增大，氨氮摩爾比分布均勻性逐漸變差；在催化劑選型一定的情況下，氨逃逸隨著氨氮摩爾比的相對標準偏差的增大而增大；脫硝效率隨著催化劑入口氨氮摩爾比的相對標準偏差的增大而減少，且要求的脫硝效率越高，這種影響越明顯。傳統(tǒng)SCR脫硝裝置首層催化劑與第二層催化劑之間距離一般為2-3m，混合距離較短，且經(jīng)過首層催化劑整流之后流場比較穩(wěn)定，難以實現(xiàn)較理想的混合效果，嚴重影響整體脫硝效率的提升。

另外，SO₂/SO₃的轉(zhuǎn)化率主要受到反應溫度及NH3濃度的影響。煙氣溫度越高，SO₂/SO₃的轉(zhuǎn)化率越高；NH3濃度越高，SO₂/SO₃的轉(zhuǎn)化率越低。對于SCR煙氣脫硝系統(tǒng)，由于首層催化劑入口NH3濃度較高，發(fā)生的SO₂/SO₃的轉(zhuǎn)化少，但經(jīng)過首層催化劑后，大部分的NH3被消耗，第二級及后面催化劑的NH3濃度較低，為SO₂/SO₃轉(zhuǎn)化的主要發(fā)生區(qū)域，如果能合理控制SCR反應器經(jīng)過首層催化劑后的煙氣溫度，對于降低SO₃的生成有重要的影響。

現(xiàn)有的技術(shù)如中國專利公告CN202709159U提供了一種可滿足SCR脫硝裝置全負荷運行低排煙溫度的鍋爐，通過將原省煤器進行分級設(shè)置及設(shè)置省煤器煙氣旁路的方式解決SCR全負荷投運的問題。該工藝雖然能夠保證鍋爐低負荷和高負荷工況下SCR脫硝裝置入口煙溫達到最低連續(xù)運行要求，但由于其后換熱裝置布置在SCR脫硝裝置出口，雖然提高了SCR脫硝裝置入口煙溫滿足最低連續(xù)運行溫度的要求，但同時導致SO₂/SO₃轉(zhuǎn)化率的進一步升高，加劇了后續(xù)設(shè)備ABS沉積問題。

為此，如何正確利用SCR多層催化劑的SO₂/SO₃轉(zhuǎn)化規(guī)律及脫硝規(guī)律，盡可能減小反應器SO₂/SO₃轉(zhuǎn)化率，以減輕ABS沉積問題，是目前SCR急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種設(shè)計合理的可實現(xiàn)全負荷投運的高效SCR脫硝結(jié)構(gòu)和方法，在實現(xiàn)SCR脫硝系統(tǒng)全負荷投運的同時提升脫硝效率，降低SO₃的生成，以減輕ABS沉積問題。