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廣州拓凱環保科技有限公司
廣州拓凱環保科技有限公司
簡單介紹：廣州拓凱環?？萍加邢薰咀鳛闃I內從事柴油車尾氣治理比較早的企業，通過對柴油車國四以上去除NOx的SCR技術研發轉化，開發出了鍋爐脫硝設備，成功應用于鍋爐、燃氣發電機組低氮改造（或叫脫硝）
簡單介紹：
廣州拓凱環?？萍加邢薰咀鳛闃I內從事柴油車尾氣治理比較早的企業，通過對柴油車國四以上去除NOx的SCR技術研發轉化，開發出了鍋爐脫硝設備，成功應用于鍋爐、燃氣發電機組低氮改造（或叫脫硝）。 采用廣州拓凱公司的選擇性還原脫硝工藝（即SCR）脫硝設備，脫硝效率達到95%以上，*現有的相關安全、環保等強制性法規、標準的要求。
詳情介紹：
為打贏藍天保衛戰，國內各地均在加快推進燃氣鍋爐低氮改造工作，減少氮氧化物排放，削減氮氧化物濃度。廣州拓凱環?？萍加邢薰咀鳛闃I內從事柴油車尾氣治理比較早的企業，通過對柴油車國四以上去除NOx的SCR技術研發轉化，開發出了鍋爐脫硝設備，成功應用于鍋爐、燃氣發電機組低氮改造（或叫脫硝）。
采用廣州拓凱公司的選擇性還原脫硝工藝（即SCR），脫硝效率達到95%以上，能夠滿足當地現有的相關安全、環保等強制性法規、標準的要求。SCR技術對鍋爐煙氣NOx控制效果十分顯著、技術成熟。
選擇性還原脫硝工藝介紹
脫硝系統主要技術為SCR（Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原）技術。根據原排信息和污染物排放目標要求，可以發電機組的脫硝凈化效率要求約為80% ，燃氣蒸汽鍋爐脫硝凈化效率要求約為 91.4%。
拓凱技術方案中，考慮催化劑老化等方面因素影響，可采用SCR系統冗余設計方案，確保NOx凈化效率在鮮載體時不低于95%。同時配備NH3吸附裝置，有效放置SCR系統工作時的氨逃逸。系統采用32.5%尿素水溶液為還原劑。
1、SCR系統工作條件
SCR系統正常工作需要一定的條件，具體有：足夠反應表面積。催化劑必須有足夠的表面積以提供足夠的反應活性。SCR催化劑，一般采用擠出式的蜂窩陶瓷形式，催化體系為“釩-鈦-鎢"，是基礎材料，是活性物質。通過將催化劑涂覆在蜂窩陶瓷載體表面，用以加大催化劑和尾氣的接觸面積，進而增大反應表面積。特定工作溫度。催化反應器進口溫度（或催化劑溫度）和出口的溫度必須在一定的范圍內，SCR過程的溫度一般在 180～500℃之間，過高的催化劑溫度（＞550℃）會加速催化劑的劣化。且SCR系統*佳工作狀態會受很多因素影響，進而實際工作溫度限定在很窄的區間。需使用低硫燃料。在燃料含硫量高的應用場合，過低的出口溫度會在排氣系統中造成反應副產品集聚，如硫酸鹽等，進而阻塞或腐蝕后續的排氣管或催化劑。32.5%的尿素水溶液。采用尿素作為還原劑時一般采用 32.5%的尿素水溶液。
2、SCR系統工作過程
SCR系統工作時，使用尿素水作為還原劑，通過向尾氣中噴入適量的尿素水溶液，借助尿素水的蒸發和氨解生成*終的還原劑氨氣。氨氣在催化器內的催化劑作用下，與尾氣中的氮氧化物進行反應，*終生成對大氣無害的氮氣和水排放到外界環境中。首先尿素溶液在高溫排氣管（>180℃）的排氣管中霧化蒸發，發生熱裂解生成氨氣和異氰酸。接著，異氰酸進一步與水發生反應生成氨氣和二氧化碳。主要反應如下：
(NH2)2CO à HNCO + NH3 熱解（氣態）
HNCO+H2O à CO2+NH3 水解（SCR催化器）
尿素氨解的過程如下圖1所示。
圖1 尿素氨解的過程
尿素氨解完成后，在催化劑的作用下將與通過催化器載體的尾氣中的NOx進行反應，其反應過程主要有以下兩種形式：
（1）、一氧化氮與氨氣在氧的參與下，發生反應生成氮氣和水；
4NO+4NH3+O2 à 4N2+6H2O （標準SCR）
（2）、二氧化氮與氨氣在沒有氧的參與下，發生反應生成氮氣和水。
6NO2+8NH3 à 7N2+12H2O （慢速SCR）
大量研究表明，當增加NOx中NO2比例時，可以提高低溫條件下SCR對NOx的轉換效率，當NO于NO2的濃度之比在1時將會有*佳NOx催化轉換效率。在低溫條件下的反應速率是標準SCR反應的17倍，故稱快速SCR反應。
反應方程式如下：
2NH3+NO+NO2 à 2N2+3H2O （快速SCR）
SCR系統的催化還原反應過程如下圖2所示。
圖2 SCR系統的催化還原反應過程
脫硝設備介紹
1、系統裝置
廣州拓凱所提供的脫硝設備采用模塊化結構設計，每個模塊獨立負責相關方面的工作。主要系統組成模塊有：
（1）、SCR催化箱：由SCR催化劑、保溫隔熱箱體、安裝抱箍或支架結構等構成；
（2）、計量控制系統：由計量控泵、控制柜（含HMI人機交互操作觸摸顯示屏）等設備構成；
（3）、傳感器系統：由氮氧化物傳感器、排氣溫度傳感器、催化劑壓差傳感器等構成；
根據項目方案具體圖紙及要求，相關的脫硝裝置安裝位置示意圖如下所示：
【具體的脫硝裝置安裝位置根據現場實際施工情況而定，具體實施前出具正式圖紙】燃氣蒸汽鍋爐脫硝裝置位置示意如下圖所示。（或需要調整煙氣冷卻器的位置）
燃氣蒸汽鍋爐脫硝系統安裝示意圖
圖3 SCR系統結構
在本系統中，SCR 催化劑依據排氣流量和催化劑的處理能力，核算出具體需求的催化劑體積。通常采用前后兩層（或多層）的催化劑布置形式，能夠滿足不同排量鍋爐尾氣凈化需求，且可以預留數層，以便后期設備升級維護等。
2、SCR系統氨泄漏ASC控制
考慮到改造項目中所參考的各類的標準，需要考慮在SCR系統工作過程中多余的NH3泄漏的問題。拓凱設計方案中通過在SCR催化劑后端增加ASC（氨氧化催化轉化器）裝置，用于消除多余的NH3，從而將NH3排放控制控制在10mg/m3(13ppm)范圍以內。ASC裝置主要是在蜂窩陶瓷載體上涂覆ASC催化劑的形式來實現，在SCR系統中用于防止氨泄漏。ASC具有以下特點：
? 高氧化率；
? 選擇性好；
? 不生成其他有害物質。
ASC裝置具體催化反應原理：
4NH3 + 3O2 à 2N2 + 6H2O
3、SCR系統控制策略
拓凱方案中采用閉環控制的形式實現對SCR系統的**控制目標，能夠根據鍋爐工況變化、尾氣流量變化等實現對NOx排放的自動控制。閉環控制技術，通過快速且實時的NOx于NH3檢測，并將檢測到的信息反饋到控制單元中，控制程序對尿素水的噴射量進行修正，然后噴入適量的尿素水。這樣通過閉環控制，也可以有效控制NH3泄漏。借助NOx傳感器，可以有效地實現傳感器的自診斷和催化劑的劣化程度分析診斷。傳感器安裝位置示意圖及外觀如下圖5所示。
圖5 NOx傳感器安裝位置示意圖及外觀
采用氣助霧化系統，由DCU控制尿素泵將尿素水和壓縮空氣混合物通過噴嘴噴入排氣管道混合器。在混合器內設有渦流發生器，以促進尿素溶液的霧化、分散與混合。鍋爐排氣流過混合段，尿素及氨氣進入 SCR 催化反應器。
尿素水的目標噴射量是根據閉環控制策略計算決定的。根據排放限制的規定，利用上游NOx傳感器檢測上游NOx的濃度信息，在閉環控制算法的計算下，控制尿素計量泵模塊工作，向SCR催化劑噴入適量的尿素水溶液。并在下游NOx傳感器的輔助下，實時檢測SCR催化反應的效果，當發生偏差時實時反饋至控制算法來修正尿素噴射量。
在改造脫硝系統中，SCR系統控制組成及工作原理如下圖所示：
圖6 SCR系統控制組成及工作原理
DCU中控制邏輯工作順序如下：
? 鍋爐啟動后，DCU 上電自檢，系統部件*后進入待命狀態(Standby)
? 監測進入系統排氣溫度，監測噴射出發信息
? 監測NOx傳感器信息，實時計算需求噴射的尿素水體積
? 監控尿素噴射系統工作狀態，維持穩定的壓力與流量以保證霧化質量
? 當鍋爐停機時，進行尿素噴射系統排空作業，**噴射系統中參與尿素溶液，預防管路結晶和堵塞。
? DCU運行過程中啟動OBD監測功能，實時監測系統傳感器、執行器和催化劑工作狀態，當系統相關部件出現故障（包括傳感器故障、催化劑失效等）時，給出報警信息并通知主控系統。
4、方案控制系統
改造項目方案中，系統控制系統具備現場及遠程操控能力?，F場操控主要通過控制柜上安裝的HMI人機交互觸屏來實現。HMI觸屏安裝在脫硝系統附件的控制柜上，便于應用人員對系統進行起停、維護等操作。遠程操控方面，通過借助工業網絡通信媒介，將脫硝系統與遠程控制終端聯合起來，可以實現對系統的遠程操作和監控。遠程操作的示意如下圖9所示。
圖9 遠程操控示意圖
詳細參考方案，請在本公司網站“資料下載"處下載。有任何疑問，請隨時聯系廣州拓凱環?？萍加邢薰镜臉I務人員，謝謝！
典型案例
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