燃煤烟气脱硝工艺布置及典型工艺流程、还原剂制备及耗量计算、催化剂设计选型基础数据

附 录 A （资料性）
工艺布置及典型工艺流程
A .1 SCR 工艺布置
在燃煤电厂中的SCR 反应器一般采用高尘布置（HD ，High Dust ），位于锅炉后部省煤器与空气预热器之间（见A.1）。

FGD
NH 3
APH
烟
囱
SCR
锅炉
空气
ESP
图A .1 高尘布置图
图A .2 低尘布置图
FGD
NH 3
ESP
烟
囱
SCR
锅炉
空气
燃烧器
气/气换热器
APH
图A .3 尾部布置图
高尘布置（HD ），SCR 反应器所处位置正好是中高温催化剂的活性温度窗口，这种布置方案烟气在进入SCR 反应器前不需要采用加热器对其进行再加热，因而投资费用与运行费用相对较低。

低尘布置（LD ），该布置方式减少了烟气中烟尘对催化剂的冲刷磨损，避免了催化剂的堵塞，延长催化剂的使用寿命，但需采用高温除尘器（Hot De-Dust ）。

尾部布置（TE ），SCR 反应器位于烟气脱硫及除尘之后的低温烟气区，需要加一套额外的
烟气再热系统（含烟气换热器和燃烧器），提升脱硫后烟气的温度以满足低温催化剂的温度要求，因而投资费用与运行费用相对较高。

一般情况下SCR首选高尘布置工艺。

A.2 SCR典型工艺流程
如图A.4所示，典型的SCR脱硝装备工艺一般包含脱硝反应系统、还原剂储运制备系统及配套系统，其中脱硝反应系统一般由喷氨混合系统、SCR反应器、催化剂、稀释风系统等组成。

图A.4 典型SCR脱硝装备工艺流程图（以尿素水解为例）
将还原剂制备系统制备得到的氨气送入氨/空气混合器内与来自稀释风机的空气充分混合，再通过喷氨混合系统将用空气稀释好的氨气喷入SCR反应器入口烟道内与烟气均匀混合，并在下游的SCR反应器内与烟气中的NO x在催化剂催化条件下发生化学反应，生成氮气和水，从而去除了烟气中的大部分NO x。

A.3 SNCR工艺布置及典型流程
如图A.5所示，典型的燃煤烟气脱硝SNCR技术装备工艺一般包含脱硝反应系统和还原剂储运制备系统，其中脱硝反应系统一般由还原剂计量喷射系统、SNCR反应区域等组成。

图A.5 典型SNCR脱硝装备工艺流程图（以尿素为例）
还原剂（以尿素为例）溶液在稀释和计量分配后通过喷枪雾化喷入炉膛内，在合适的温度区间与NO x反应，生成氮气和水，达到脱硝效果。

A.4 SNCR-SCR联合法工艺典型流程
燃煤锅炉中典型的燃煤烟气脱硝SNCR-SCR联合法技术装备为SNCR和SCR的组合，兼顾了脱硝性能和经济性。

如图A.6和A.7所示，SNCR-SCR联合法有两种典型流程，图A.6常用于对现有锅炉的改造，图A.7多用于新建锅炉同步建设脱硝装备。

图A.6 典型SNCR-SCR联合法工艺流程图（内置式）
图A.7 典型SNCR-SCR联合法工艺流程图(外置式)
附录B
（资料性）
还原剂的制备及耗量的计算方法
B.1 还原剂的制备
B.1.1 SCR还原剂制备方法
B.1.1.1 液氨法：通过液氨卸料压缩机将液氨由槽车送入储氨罐内，储氨罐内的液氨在压差和自身重力势能的作用下被送至液氨蒸发器内蒸发为氨气，氨气送到氨气缓冲槽经调压阀减压后，送入氨／空气混合器中与来自稀释风机的空气充分混合，再通过喷氨混合系统将用空气稀释好的氨气喷入SCR反应器入口烟道内与烟气均匀混合，随后进入下游的SCR反应器。

氨气系统紧急排放的氨气则引入氨气稀释槽中，经水吸收排入废水池，再由废水泵送至废水处理厂处理。

B.1.1.2 氨水法：将10%～28%的氨水溶液，通过加热装置使其蒸发，并引出氨气。

一般可采用接触式蒸发器法、喷淋式蒸发器法和间壁式蒸发器法。

B.1.1.3 尿素法：一般有水解法和热解法两种。

B.1.1.3.1 水解法：有普通水解法和催化水解法两种，主要流程基本相似。

将储料仓中的干尿素（NH2CONH2）送入混合罐中，通过加水搅拌使尿素完全溶解。

在水解槽中，尿素溶液通过蒸汽预热器加热到一定的温度和压力下，并与水反应成氨和二氧化碳。

催化水解是在普通水解基础上，向水解槽内添加催化剂，提高了水解反应速度，对锅炉负荷变化时的氨需求量有更好的响应速度。

B.1.1.3.2 热解法：将一定温度的空气送入专门设计的热解室，使喷入热解室的高浓度尿素溶液转化成氨气。

B.1.2 SNCR还原剂制备方法
B.1.2.1 氨水法：将10%～28%的氨水溶液，通过稀释、计量、分配后通过喷枪送至炉膛内温度适合的区间。

B.1.2.2 尿素法：将50%的尿素溶液，通过稀释、计量、分配后通过喷枪送至炉膛内温度适合的区间。

由于氨水喷入炉膛会迅速气化为氨气，尿素液滴渗入烟气中的运动距离比氨水远，对于较大尺寸的炉膛，一般采用尿素溶液。

B.1.3 还原剂制备原料比较
B.1.3.1 液氨属于危险品，需十分注意运输条件和卸料储存的安全防护；氨水容易运输，较液氨安全，氨水区更易整合在电厂总平面布置中，但是运输体积大、长距离运输时不经济。

B.1.3.2 尿素是安全原料（肥料），湿或干的形态都容易运输，但是其制氨的系统相对液氨和氨水来得复杂，设备占地面积大，储存量大时需考虑潮解问题。

B.1.4 安全考虑
B.1.4.1 氨对铜、铜合金、铝等有腐蚀性，相关的管道、阀门以及仪器上应严格禁铜。

B .1.4.2 为防止氨气逆流，应设置止回阀。

B .1.4.3 考虑到氨的毒性，在管和管接头、以及阀门类的连接处，应采用焊接连接；若不能采用焊接连接时，也可采用法兰连接，但应采取相应的加强严密性的措施。

B .1.4.4 各管道设备应采取防止静电的接地措施。

B .2 还原剂耗量的计算方法
基于SCR 入口烟气中NO 浓度和NO 2浓度，脱硝装备氨小时消耗量按式B.1、式B.2计算。

Q= (
6
23
26310210⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯NO NH NO NO NH NO M M C F M M C F ) ×n …………………（B.1）
n= 100
)2/(//2233η
+⨯+NO NO NO NO NH slipNH M C M C M C …………………………（B.2）
基于SCR 入口烟气中NO x 浓度（以NO 2计），脱硝装备氨小时消耗量按式B.3、式B.4计算。

Q= (
6
23
110⨯⨯⨯NO NH M M C F ) ×n …………………………（B.3）
n= 100
//2133η
+NO NH slipNH M C M C …………………………（B.4）
式（B.1～B.4）中：
Q ——氨小时耗量，单位为千克每小时（kg/h ）；
F ——锅炉BMCR 工况入口烟气流量 （标准状态，干基，6%O 2），单位为立方米每小时（m³/h ）；
M NO ——入口烟气中NO 的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol ）； M NO 2——入口烟气中NO 2的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol ）； M NH 3——入口烟气中NH 3的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol ）； C NO ——入口烟气中NO 浓度，单位为毫克每立方米（mg/m³）； C NO 2——入口烟气中NO 2浓度，单位为毫克每立方米（mg/m³）；
C 1——脱硝装备入口烟气中NO x 的浓度（以NO 2计），单位为毫克每立方米（mg/m 3）； n ——氨氮摩尔比；
C slipNH 3——氨逃逸，单位为毫克每立方米（mg/m³）；
η——脱硝效率，%。

附录C
（资料性）
催化剂及催化剂设计选型的基础数据
C.1 催化剂材料
以钒钛系催化剂为例。

钒钛系催化剂一般由TiO2、V2O5、WO3、MoO3等物质组成。

催化剂材料从功能上划分，可分为活性成分、载体和辅助材料三部分。

所谓活性成分，指能促使氨气与NO x发生化学反应的络合体成分。

一般可以用金属、金属氧化物、活性炭等作为活性成分。

载体是使活性成分得以分散的媒体物质，为了增加活性成分与烟气的接触机会，一般都用多孔质的物质作为载体，且与活性物质相协调，使活性物质均匀分散。

作为载体使用的物质中，有各种多孔质的陶瓷类，矿物等，一般采用铝、钛、硅等的氧化物多孔质材料。

辅助材料主要是指保证为催化剂的机械强度而使用的粘结剂或骨料，根据催化剂的不同形状，可分别采用高岭土、玻璃纤维、陶瓷、钢板、铁丝网等作为载体。

C.2 催化剂选择
催化剂的选择应根据烟气特性、飞灰特性、灰份含量、反应器形状、脱硝效率、氨逃逸、SO2/SO3转化率、装备压力降以及使用寿命等条件综合考虑。

当煤质含硫量高时，可选择SO2/SO3转化率低的催化剂，防止对下游设备产生影响；当飞灰含量高时，可选择具有高耐磨损性的催化剂。

含有SO2或者SO3的烟气中，应避免使用多孔质氧化铝（矾土）作为催化剂载体，以避免与SO2和SO3作用形成亚硫酸盐和硫酸盐。

此时，催化剂载体可选用钛或硅的氧化物作为催化剂载体。

C.3 催化剂失活
由于受到烟气中的气体条件、粉尘条件和温度条件方面因素的影响，催化剂的活性一般都会随着时间的延长而降低，主要原因如下：
1）烟气中成分（碱金属、碱土金属、As、卤素等）使催化剂中毒，降低催化剂的活性；
2）烟气中飞灰对催化剂的冲刷、玷污、堵塞，降低催化剂的活性；
3）温度过高，引起催化剂烧结，致使催化剂失活。

不同的催化剂有不同的活性温度窗口。

中高温催化剂烟气温度范围控制在300℃～420℃，过高或过低的温度都会导致催化剂无法正常起到催化作用，致使系统脱硝效率降低。

当催化剂工作温度长期低于300℃时，烟气中的SO2经过氧化，与还原剂形成硫酸氢铵，硫酸氢铵在300℃下易粘附、堵塞催化剂，并对后续设备造成影响，选型时需要考虑其影响。

不同厂家、不同配方、不同温度时催化剂所适用的SO2浓度有所差异，图C.1为其中一种催化剂的最大适用SO2浓度与温度关系曲线，供参考，工程应用时应向专业厂家咨询。

图C.1 某种催化剂最大适用SO2浓度与温度关系
C.4 催化剂设计选型的基础数据
催化剂设计选型的基础数据一般应包括表C.1、表C.2中的信息：
表C.1 煤质资料及灰分特性
名称符号单位设计煤种校核煤种煤种工业分析
全水分Mt %
空气干燥基水分Mad %
收到基灰分A ar %
干燥无灰基挥发分Vdaf %
煤种元素分析
收到基碳Car %
收到基氢Har %
收到基氮Nar %
收到基氧Oar %
全硫St.ar %
收到基高位发热量Qgr.ar MJ/kg
收到基低位发热量Qnet.ar MJ/kg
哈氏可磨指数HGI /
煤的冲刷磨损指数Ke /
煤中微量元素
煤中游离二氧化硅SiO2（F）%
煤中氟Far μg/g
煤中氯Clar %
煤中汞Hgar μg/g
表C.2 SCR入口烟气参数
在SCR烟气脱硝工程项目前期，还应尽量提供有助于催化剂设计的相关数据如主体工程每年在各种负荷工况下的预计运行时间等。

如果项目中应用到多种燃料，催化剂设计选型的基础数据还应包括各种燃料所使用的比例。