图3.2 SCR工艺系统流程(高尘布置)
对于一般燃煤或燃油锅炉，SCR反应器多选择安装于锅炉省煤器与空气预热器之间，因为此区间的烟气温度刚好适合SCR脱硝还原反应，氨被喷射于省煤器与SCR反应器间烟道内的适当位置，使其与烟气充分混合后在反应器内与氮氧化物反应，SCR系统商业运行的脱硝效率约为80%～95%。
SNCR/SCR混合烟气脱硝技术
SNCR/SCR混合技术是SNCR工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用末反应氨进行催化反应结合起来，或利用SNCR和SCR还原剂需求量不同，分别分配还原剂喷入SNCR系统和SCR系统的工艺有机结合起来，达到所需的脱硝效果，它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高脱硝率进行有效结合的一种扬长避短的混合工艺。SNCR/SCR混合工艺的脱硝效率可达到70～90%，氨的逃逸小于4mg/Nm3。图3.3为典型的SNCR/SCR混合烟气脱硝工艺流程。
图3.3 SNCR/SCR联合工艺脱硝流程图
主要烟气脱硝技术的比较
几种主要烟气脱硝技术综合比较情况如表3.2所列。
表3.2 SCR、SNCR、SNCR/SCR技术综合比较
项目 反应剂 NH3 SCR技术 SNCR技术 氨水或氨水 800～1025℃ 后段：320～400℃ 催化剂 V2O5-WO3/TiO2 不使用催化剂 60～85% 炉膛内喷射 不会导致SO2氧化，SO3浓度不增加 <8 mg/m3 后段加少量催化剂 70～90% 锅炉负荷不同喷射位置也不同 SO2氧化较SCR低 <4 mg/m3 SNCR/SCR技术 NH3 前段：800～1000℃， 反应温度 320～400℃ 脱硝效率 80～95% 反应剂喷射位置 SO2/SO3氧化 NH3逃逸 SCR反应器入口烟道 SO2氧化成SO3的氧化率<1% <2.5 mg/m3 NH3与SO3易形成硫酸氢铵，需控制NH3泄漏对空气预量和SO2氧化率，并对热器影响 空预器低温段进行防腐防堵改造。 系统压力损失 新增烟道部件及催化剂层造成压力损失 燃料显著地影响运行费用，对灰份增加和灰份成分变化敏感，灰份磨耗催化剂，碱金属氧化物劣化催化剂，AS、S等使催化剂失活。 SCR反应器布置需优化，当锅炉负荷在一定范围变化时，进入反应器的烟气温度处于催化剂活性温度区间。 SO3浓度低，造成堵塞或腐蚀的机率低 硫酸氢铵的产生较SCR低，造成堵塞或腐蚀的机率比SCR低 没有压力损失 催化剂用量较SCR小，产生的压力损失较低 燃料及其变化的影响 基本无影响 影响与SCR相同。由于催化剂较少，更换催化剂的总成本较SCR低 锅炉负荷变化的影响 多层布置时，跟随负荷变化容易 跟随负荷变化中等 工程造价 高
本项目脱硝方案的选择
低 较高 本项目为4台100t/h链条锅炉脱硝项目。为满足最新实施的NOx排放要求，同时考虑到脱硝的经济性，推荐采用SNCR/SCR混合法脱硝工艺，脱硝后NOx排放浓度低于100mg/Nm3，实现达标排放。SNCR/SCR混合法脱硝工艺优点如下：
(1) 脱硝效率可达70%～90%以上，确保NOx达标排放。 (2) 脱硝系统运行灵活，调整余地大。 (3) 投资较省。 (4) 占地小。
(5) 对锅炉的运行影响较小。 (6) 运行维护方便。
二、本项目SNCR+SCR方案设计 2.1 锅炉SNCR+SCR总体方案设计
燃煤锅炉生成的NOx主要由NO、NO2及微量N2O组成，其中NO含量超过90%，NO2约占5~10%，N2O只占1%左右。项目4台蒸发量为100t/h链条锅炉,拟采用SNCR+SCR脱硝工艺能达到锅炉氮氧化物排放小于100mg/Nm3的排放要求。我方设计的脱硝系统由7个模块组成：氨水溶液制备储存模块、稀释混合模块、计量分配模块、喷射模块、SCR反应模块、控制模块。 本工程采用25%浓度的氨水溶液，储存在氨水溶液储罐中，通过在线稀释成8%浓度左右浓度喷入烟道中。
2.2 氨水溶液制备储存模块
该系统由卸氨泵、氨水存储罐及其各自配套的管路、阀门、仪器仪表等组成，氨水经卸氨泵打入氨水储存罐储存。为防止由于过热引起氨蒸汽的释放，氨水罐体以及其辅助设施均安装在脱硝厂房内以避免阳光直晒和雨淋。厂房配有照明、接地、防雷设施及必要的保温和消防设备。紧急喷淋使用镀锌钢管供水，喷淋面可覆盖整个存储罐区。同时，我们会保证氨水罐厂房的通风及透气。厂房内固定安装2个卧式氨水储罐，储罐采用优质不锈钢制作，采用密封形式，储罐顶部设有压力保护开关和呼吸阀，保证氨罐的压力稳定，另外设有液位计、压力变送器等测量仪器。
该系统我们设计了必须的报警及氨水泄漏处理设施。当检测出氨水储罐附近有氨泄漏时，声光信号将发出警报同时检测装置将向控制系统报警。一旦气体监测仪检测出任何部位发生高浓度警报时，控制系统将自动停止SNCR系统。围堰装置的设置杜绝了氨水大量泄露时可能造成的大面积污染，保证将氨水泄露时的危害降到最低，达到国家安全生产等级标准。此外，还设置有洗眼器、冲洗用水龙头等必备装置。
另外，控制系统时时监测并显示氨水储罐的实际容量，当罐内储存量低时，液位计会向主控系统发送警报以保证充足的备氨量。
2.3 稀释混合模块
该系统主要由混合泵站、混合罐、冲洗模块、喷射泵站、测量仪表和相应的管路阀门等组成。混合泵站对氨水溶液和稀释水进行过滤、加压通过混合器充分混合后再输送至混合罐，之后再由喷射泵站将溶液输送至喷射雾化系统。
由于4台锅炉距离较近，故设计4台炉共用两个泵站，混合泵站和喷射泵站。其中混合泵站共设有三台多级泵，两用一备，备用泵同时满足输送氨水和清水的条件，负责向混合罐供应合适浓度的氨水，保证系统长期、连续、稳定的运行。喷射泵站由两台加压泵组成，一用一备，负责向锅炉提供喷射用的氨水。水泵作为整个系统的重要设备，我公司全部选用知名品牌，质量可靠，性能稳定，过流部件全部采用优质不锈钢制作，防腐，耐磨，寿命长，为系统正常稳定长期的运行提供有力保障。
氨水的稀释需要静态混合器来完成，氨水管路的氨水和稀释水管路的稀释水进入混合模块，静态混合，被稀释到喷射所需的浓度，经混合泵送入混合罐，再通过管路经喷射泵被输送到喷射位置；混合罐采用立式不锈钢材质，根据相关行业标准，氨水挥发的氨气直接排空会造成空气污染，所以将混合罐作为氨气外泄的吸收罐，将氨水储罐挥发的氨气全部吸收，然后通过喷射系统将其喷射到锅炉合适位置进行脱硝反应，保证系统的安全及环保运行。该部分设有流量计、电动调节阀、压力变送器、压力表等仪器仪表，流量计监测介质的流量并作为喷氨量的依据，然后通过控制变频器输出频率来达到所需的流量，电动调节阀的设置方便控制单台炉的喷量，增加了系统的灵活性。本部分还设有手动调节装置，在自动控制系统出现问题时可以手动对流量进行调节，保证系统的长期连续运行，压力监测元件监测系统压力是否正常，并将压力信号传到中控系统。
冲洗模块在系统停用检修时对管路进行冲洗，利用电动阀门的开启和关闭来控制介质的流动方向和流向的管路，防止残留在管路中的氨水溶液溢出对人员及环境造成影响。
2.4计量与分配模块
每台炉置一个计量分配模块，包括氨水溶液计量分配模块和压缩空气计量分配模块。 计量分配模块中安装有电磁流量计、压力变送器和电动阀等，通过流量计的读数来控制调节阀的开度，从而控制每台锅炉需要的氨水溶液的流量。
喷入炉膛的氨水溶液时经过雾化后喷入的。在每台锅炉的计量分配模块中还设有电动阀，用来调节控制需要的量。
2.5喷射模块
溶液喷射雾化系统是整个系统的关键部分。我公司自主研发生产的HBCY-TX-SE-Z型双流体喷枪材质为特种耐高温合金，可长时间耐温1100度，短时耐温高达1250度，完全适应高温条件。该类型喷枪具有喷量可调，雾场均匀，穿透力强等优点，与市场上普通的双流体喷枪流量和喷射距离成正比的关系不同，完全符合脱硝的实际要求。当喷枪不使用时需从锅炉抽出，防止喷枪堵塞和高温炙烤，延长喷枪使用寿命。
系统安装过程大约需要停炉1-2天，根据提供的锅炉温度情况可大致确定脱硝区域在炉膛出口（850-1000℃）的区域。
我公司脱硝用喷嘴采用特种合金制造，雾化压力约在0.3-0.55MPa,还原剂通过喷嘴进行雾化，形成30-70μm左右的小颗粒，喷入锅炉合适温度范围，大部分雾化颗粒保证停留时间大于0.5秒,确保与NOx有足够的反应时间。喷枪用软管与还原剂溶液和压缩空气管路连接，在炉膛外壁合适温度位置安装，保证雾场能够全方位对NOx进行捕捉，达到理想的脱硝效率。 采用专为脱硝设计和生产的高品质喷枪，并为每支喷枪单独配置过滤器、阀门、流量开关等配件，一方面可以保证喷枪长期稳定的工作，另一方面可以在喷枪堵塞损坏的情况下将信号传到控制系统进行报警，及时地对喷枪进行维护更换，防止因喷枪故障影响脱硝效果。此外喷枪与还原剂溶液进口和压缩空气进口的连接方式均采用螺纹连接。