750 2006 中国电机工程学会年会论文集 ·河南郑州SCR 技术在液态排渣炉上应用的工艺选择张 强西安热工研究院有限公司，西安， zhangqiang@，710032SCR Technics Choose for Wet-BottomBoiler in Power PlantsZHANG QiangXi ’an Thermal Power Research Institute Co., Ltd., Xi’an, 710032ABSTRACT: The method of Selective Catalytic Reduction (SCR) is becoming a international mature technology for removal NO X from flue gas in power plants and getting an extension application. As the wet bottom boiler has great difference from dry bottom boiler on combustion temperature, ash viscidity, ash size and little chemical element content, this paper discussed the key technics, demanded notice problem and the influence of the boiler for carrying out SCR on wet bottom boiler, and put forword concretely resolving counterplan.KEY WORD: Power Plants Boiler ；Wet-Bottom ；SCR; Ash.摘要：选择性催化还原（ SCR）方法作为国际上一种成熟的电站烟气脱硝技术正在得到广泛的应用，液态排渣炉由于其燃烧温度高，其飞灰在粘性、细度及烟气中微量元素的含量等方面较固态排渣炉有较大的区别。
本文论述了在液态排渣锅炉上实施 SCR 技术时的关键工艺选择及需要注意的问题， 讨论了实施 SCR 以后对锅炉的影响，提出了具体的解决对策关键词： 电站锅炉；液态排渣； SCR ；飞灰1 引言燃煤电站对氮氧化物 （NOX ）排放的控制总体上分成低 NOX 燃烧技术和烟气脱硝技术两个方面常用的低 NOX 燃烧技术包括燃烧优化、采用各种低 NOX 燃烧器、浓淡燃烧法、 烟气再循环燃烧法、 空气分级燃烧法、燃料分级燃烧法等方法，它是通过降低燃烧温度、减少过量空气系数、缩短烟气在高温区的停留时间以及选择低氮燃料来达到控制 NOX 的目的这类方法技术特点是脱硝成本低，脱硝效率也相对较低（一般为 30%-50%左右）烟气脱硝主要有选择性催化还原（ Selective Catalytic Reduction；SCR）和选择性非催化还原（ Selective Non-Catalytic Reduction；SNCR）技术； SNCR 技术作为一种还原 NOX 的过渡性技术，具有自身无法避免的缺点；主要是由于在锅炉折焰角上方或过热器、再热器等烟道位置喷入还原剂，一般采用氨（ NH 3），由于适宜的反应温度为 800℃ - 1000℃，因此，当温度高于合适反应温度时， NH3 被氧化成 NOX ；当温度低于合适反应温度时， NOX 还原效率很低；SNCR 工艺在 NH3/NOX 摩尔比大于 1.5的情况下，脱硝率也仅为 30%-50%，因此存在大量的 NH3 逃逸，造成新的环境问题。
SCR 作为世界上一种较为先进和成熟的电站锅炉烟气脱硝技术，已大量应用于日本、欧洲及北美的燃煤电站，具有脱硝率高，NH3/NOX 摩尔比小， NH3 逃逸率低， SO2/SO3 转化率低的优点，成为了目前电站锅炉烟气脱硝的主流技术SCR 技术的基本原理是在催化剂作用下，还原剂（ NH3 ）和烟气中的氮氧化物（ NOX ）在 300℃-400℃反应，生成氮气（ N2）和水（ H 2 O）的过程主要的化学反应方程式为：4NO + 4NH3 + O2→4N2 + 6H2 O（1）6NO + 4NH 3→5N2+ 6H2O（2）6NO2+ 8NH3→7N2 + 12H2O（3）2NO2+ 4NH 3+ O2→ 3N 2+ 6H2O（4）由于烟气中氮的氧化物主要是 NO,反应式（ 1）是发生的主要化学反应SCR 装置可以直接布置在锅炉之后 （高灰分烟气段布置）；或者布置在电除尘器之后（低灰分烟气段）或烟气脱硫装置（尾部烟气段）之后 ,如图 1 所示图 1 SCR 装置在工程应用中的可能位置NH 3B SCR AH ESPFGD S12 发 电 751持 1650℃以上的高温， 使处于熔化状态的灰粒在自重的作用下， 能沿炉膛下部四壁流向炉底的液态排渣池中。
由于高的燃烧温度， 其飞灰特性较 固态排渣炉在灰的细度、粘性、表面电荷及灰中微量元素成分等方面具有较大的区 别；另外，液态排渣炉若采用飞灰再循环，烟气中氧化 砷（ As2O3）的浓度会 更大，造成催化剂的活性降低因此，在 液态排渣炉上实施 SCR技术时，对 关键工艺的选择要特 别引起重视NH 3B ESP SCR AHFGD S2B AH ESP FGDNH3SSCR3heat（B- 锅炉, AH-空气预热器 , ESP- 静电除尘器或其它除尘装置 , SCR-选择性催化还原 , FGD- 烟气脱硫）1. 高灰段布置 . 2.低灰段布置3. 尾部烟气段布置对于上述所示的 SCR 装置的三种布置模式：高灰段布置、低灰段布置和尾部烟气段布置来说高灰段布置由于从省煤器来的烟气在进入催化反应器之前不需要再加热，然而，这段烟气含有燃烧过程中产生所有飞灰和 SO2，这可使催化剂出现活性降低，催化剂寿命较短的问题低灰段布置虽没有粉尘的影响，但 SO2 的存在，会引起同样的一些问题尾部烟气段布置和前两种布置方式相比， 进入 SCR 装置的烟气，粉尘和 SO2 的含量都很小，催化剂可在干净的环境下运行，使用寿命增长（高粉尘型为 5 年左右，尾部烟气型为 10 年左右），而且便于布置；但由于目前成熟的 SCR商业催化剂的运行温度一般在 300℃-400℃，大量的烟气需要加热，造成成本增加。
因此， 国际上大多数的燃煤电站 SCR 都采用高灰段布置，我国目前已建成或在建的 SCR 装置也都采用高灰段布置与固态排渣炉相比，液态排渣炉的燃烧中 心区维2 液态排渣锅炉实施 SCR 脱硝技术的工艺选择及注意的问题2.1 SCR 布置方式的说明在众多的电站烟气脱硝技术中， SCR 方法是国际上成熟的主流的电站烟气脱硝技术 国际上绝大部分的燃煤电站 SCR 采用反应器高灰段布置 但如果液态排渣炉烟气中 As2O3 含量较大，可以考虑采用反应尾部烟气段布置2.2 设计原则及 SCR 出口 NOX 浓度、脱硝率、氨逃逸量及催化剂用量之间的关系液态排渣炉由于 其自身飞灰的特 征，建议 SCR 设计中的空间 速度（ SV）取值要比固态排渣路大氨逃逸量 随着 NH3/NO 比的增大和催化剂活性的降低而增大它是影响催化剂 设计的一个重要指标要达到较高的脱硝率，可选择大的催化剂体 积和小的氨逃逸量，或者选择小的催化剂体 积和大的氨逃逸量大的催化剂体 积意味着 高投资、高压损、高能耗及建造体积大氨的逃逸量还 受到 NOX 和 NH3 分布，以及烟气流 速分布等因 素的影响可 能 NOX 含量很低的地方， NH 3 的逃逸较大。
另外，NOX 进口浓度可 能会有一定的波动，这是因为燃用煤种的 变化及受多种运行参数的影响，因此，建议 SCR 装置的设计必须 有充足的余量2.3 液态排渣炉 SCR 高灰段布置砷中毒的问题在 SCR 系统中，催化剂活性降低主要是 受冲蚀（高含尘烟气段布置） 、积灰和 微量元素（如砷的影响）冲蚀 是由于烟气中飞灰分布不 均匀造成的，可设计中可采 取一系 列措施 ，如加装 导板或网格等解决积灰的消除可采用 定期吹 灰，根据情况吹灰次数可每天一次或每星期二次 不等砷中毒是采用飞灰再循环的 液态排渣炉的一个常见问题天然煤中含有 砷，砷在温度高于 1400℃时会发生氧化， 生成气态三氧化 二砷（As2O3）在液态排渣炉中，除尘器后的飞灰被 送到炉内回熔这样， As2O3 会蒸发到烟气中，使 砷的总浓度有所 升高，比752 2006 中国电机工程学会年会论文集 ·河南郑州未采取飞灰再循环的的 液态排渣炉高出 10 到 15 倍，3 3约为 1mg/m 到 10mg/m ，会引起一 定程度的砷中毒；因此要从 设计上改进催化剂成分及 结构特性，要求催化剂生产 厂家承诺其 催化剂 与固态 排渣炉使用的催化剂具有同样的使用寿命。
液态排渣炉 SCR 高灰段布置在 国外，特别是德国（因德国液态 排渣炉较多）有较多的业绩但如果电厂的飞灰中氧化 钙（CaO）含量较高，这样飞灰中 游离的 CaO 可与 As2 O3 反映生成砷酸钙342）Ca（AsO）3 CaO + As2O3 + O2 → Ca 3（AsO4 ）2（5）与镁（ Mg ）、钡（Ba）、铁（Fe）等氧化物也 能发生类似反应因此，飞灰特 征，对催化剂的 微量元素中毒风险具有较大的 消除作用，在飞灰中氧化 钙含量较高的电厂，液态排渣炉砷中毒的问题可以 消除2.4 催化剂类型及排列布置方式的选择目前主要用于 SCR 工程中的催化剂有三种类型：蜂窝式、板式及其它形式其中蜂窝式占到 60%-70% 左右的市场，板式占 20%-30%，其它如波纹状的催化剂占 5%左右的 市场 目前世界上 SCR 蜂窝式催化剂主要供应商为： KWH/DKC 公司（德国）、Cormetech公司（美国）、Ceram/Frauenthal（奥地利 ）、 Argillon 公司（德国前西门子）等公司；板式催化剂主要 供应商有 德国的 Argillon 和日本的 BHK 等；其它类型 代表的主要 供应商有 丹麦的 Topson 公司 的波纹状 催化剂。
针对在液态排渣炉上 SCR 催化剂的选择，可以选择板式的或蜂窝式的，因为这两种类型的催化剂在液态排渣炉上都有大量的应用业 绩考虑到液态排渣锅炉灰的特 征，防止堵塞 、粘污及中金属的中毒的问题，应引起在催化剂选择问题上的高度重视根据国内 环保要求实际情况，催化剂的布置可采用 “2+1+1” 方式，即初次按照 先布置两 层催化剂，达到目前环 保标准；随着环保要求的提高随时添加第二层、第三层。