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广州拓凯环保科技有限公司
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简单介绍：广州拓凯环保科技有限公司作为业内从事柴油车尾气治理比较早的企业，通过对柴油车国四以上去除NOx的SCR技术研发转化，开发出了锅炉脱硝设备，成功应用于锅炉、燃气发电机组低氮改造（或叫脱硝）
简单介绍：
广州拓凯环保科技有限公司作为业内从事柴油车尾气治理比较早的企业，通过对柴油车国四以上去除NOx的SCR技术研发转化，开发出了锅炉脱硝设备，成功应用于锅炉、燃气发电机组低氮改造（或叫脱硝）。 采用广州拓凯公司的选择性还原脱硝工艺（即SCR）脱硝设备，脱硝效率达到95%以上，*现有的相关安全、环保等强制性法规、标准的要求。
详情介绍：
为打赢蓝天保卫战，国内各地均在加快推进燃气锅炉低氮改造工作，减少氮氧化物排放，削减氮氧化物浓度。广州拓凯环保科技有限公司作为业内从事柴油车尾气治理比较早的企业，通过对柴油车国四以上去除NOx的SCR技术研发转化，开发出了锅炉脱硝设备，成功应用于锅炉、燃气发电机组低氮改造（或叫脱硝）。
采用广州拓凯公司的选择性还原脱硝工艺（即SCR），脱硝效率达到95%以上，能够满足当地现有的相关安全、环保等强制性法规、标准的要求。SCR技术对锅炉烟气NOx控制效果十分显著、技术成熟。
选择性还原脱硝工艺介绍
脱硝系统主要技术为SCR（Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原）技术。根据原排信息和污染物排放目标要求，可以发电机组的脱硝净化效率要求约为80% ，燃气蒸汽锅炉脱硝净化效率要求约为 91.4%。
拓凯技术方案中，考虑催化剂老化等方面因素影响，可采用SCR系统冗余设计方案，确保NOx净化效率在鲜载体时不低于95%。同时配备NH3吸附装置，有效放置SCR系统工作时的氨逃逸。系统采用32.5%尿素水溶液为还原剂。
1、SCR系统工作条件
SCR系统正常工作需要一定的条件，具体有：足够反应表面积。催化剂必须有足够的表面积以提供足够的反应活性。SCR催化剂，一般采用挤出式的蜂窝陶瓷形式，催化体系为“钒-钛-钨"，是基础材料，是活性物质。通过将催化剂涂覆在蜂窝陶瓷载体表面，用以加大催化剂和尾气的接触面积，进而增大反应表面积。特定工作温度。催化反应器进口温度（或催化剂温度）和出口的温度必须在一定的范围内，SCR过程的温度一般在 180～500℃之间，过高的催化剂温度（＞550℃）会加速催化剂的劣化。且SCR系统*佳工作状态会受很多因素影响，进而实际工作温度限定在很窄的区间。需使用低硫燃料。在燃料含硫量高的应用场合，过低的出口温度会在排气系统中造成反应副产品集聚，如硫酸盐等，进而阻塞或腐蚀后续的排气管或催化剂。32.5%的尿素水溶液。采用尿素作为还原剂时一般采用 32.5%的尿素水溶液。
2、SCR系统工作过程
SCR系统工作时，使用尿素水作为还原剂，通过向尾气中喷入适量的尿素水溶液，借助尿素水的蒸发和氨解生成*终的还原剂氨气。氨气在催化器内的催化剂作用下，与尾气中的氮氧化物进行反应，*终生成对大气无害的氮气和水排放到外界环境中。首先尿素溶液在高温排气管（>180℃）的排气管中雾化蒸发，发生热裂解生成氨气和异氰酸。接着，异氰酸进一步与水发生反应生成氨气和二氧化碳。主要反应如下：
(NH2)2CO à HNCO + NH3 热解（气态）
HNCO+H2O à CO2+NH3 水解（SCR催化器）
尿素氨解的过程如下图1所示。
图1 尿素氨解的过程
尿素氨解完成后，在催化剂的作用下将与通过催化器载体的尾气中的NOx进行反应，其反应过程主要有以下两种形式：
（1）、一氧化氮与氨气在氧的参与下，发生反应生成氮气和水；
4NO+4NH3+O2 à 4N2+6H2O （标准SCR）
（2）、二氧化氮与氨气在没有氧的参与下，发生反应生成氮气和水。
6NO2+8NH3 à 7N2+12H2O （慢速SCR）
大量研究表明，当增加NOx中NO2比例时，可以提高低温条件下SCR对NOx的转换效率，当NO于NO2的浓度之比在1时将会有*佳NOx催化转换效率。在低温条件下的反应速率是标准SCR反应的17倍，故称快速SCR反应。
反应方程式如下：
2NH3+NO+NO2 à 2N2+3H2O （快速SCR）
SCR系统的催化还原反应过程如下图2所示。
图2 SCR系统的催化还原反应过程
脱硝设备介绍
1、系统装置
广州拓凯所提供的脱硝设备采用模块化结构设计，每个模块独立负责相关方面的工作。主要系统组成模块有：
（1）、SCR催化箱：由SCR催化剂、保温隔热箱体、安装抱箍或支架结构等构成；
（2）、计量控制系统：由计量控泵、控制柜（含HMI人机交互操作触摸显示屏）等设备构成；
（3）、传感器系统：由氮氧化物传感器、排气温度传感器、催化剂压差传感器等构成；
根据项目方案具体图纸及要求，相关的脱硝装置安装位置示意图如下所示：
【具体的脱硝装置安装位置根据现场实际施工情况而定，具体实施前出具正式图纸】燃气蒸汽锅炉脱硝装置位置示意如下图所示。（或需要调整烟气冷却器的位置）
燃气蒸汽锅炉脱硝系统安装示意图
图3 SCR系统结构
在本系统中，SCR 催化剂依据排气流量和催化剂的处理能力，核算出具体需求的催化剂体积。通常采用前后两层（或多层）的催化剂布置形式，能够满足不同排量锅炉尾气净化需求，且可以预留数层，以便后期设备升级维护等。
2、SCR系统氨泄漏ASC控制
考虑到改造项目中所参考的各类的标准，需要考虑在SCR系统工作过程中多余的NH3泄漏的问题。拓凯设计方案中通过在SCR催化剂后端增加ASC（氨氧化催化转化器）装置，用于消除多余的NH3，从而将NH3排放控制控制在10mg/m3(13ppm)范围以内。ASC装置主要是在蜂窝陶瓷载体上涂覆ASC催化剂的形式来实现，在SCR系统中用于防止氨泄漏。ASC具有以下特点：
Ø 高氧化率；
Ø 选择性好；
Ø 不生成其他有害物质。
ASC装置具体催化反应原理：
4NH3 + 3O2 à 2N2 + 6H2O
3、SCR系统控制策略
拓凯方案中采用闭环控制的形式实现对SCR系统的**控制目标，能够根据锅炉工况变化、尾气流量变化等实现对NOx排放的自动控制。闭环控制技术，通过快速且实时的NOx于NH3检测，并将检测到的信息反馈到控制单元中，控制程序对尿素水的喷射量进行修正，然后喷入适量的尿素水。这样通过闭环控制，也可以有效控制NH3泄漏。借助NOx传感器，可以有效地实现传感器的自诊断和催化剂的劣化程度分析诊断。传感器安装位置示意图及外观如下图5所示。
图5 NOx传感器安装位置示意图及外观
采用气助雾化系统，由DCU控制尿素泵将尿素水和压缩空气混合物通过喷嘴喷入排气管道混合器。在混合器内设有涡流发生器，以促进尿素溶液的雾化、分散与混合。锅炉排气流过混合段，尿素及氨气进入 SCR 催化反应器。
尿素水的目标喷射量是根据闭环控制策略计算决定的。根据排放限制的规定，利用上游NOx传感器检测上游NOx的浓度信息，在闭环控制算法的计算下，控制尿素计量泵模块工作，向SCR催化剂喷入适量的尿素水溶液。并在下游NOx传感器的辅助下，实时检测SCR催化反应的效果，当发生偏差时实时反馈至控制算法来修正尿素喷射量。
在改造脱硝系统中，SCR系统控制组成及工作原理如下图所示：
图6 SCR系统控制组成及工作原理
DCU中控制逻辑工作顺序如下：
Ø 锅炉启动后，DCU 上电自检，系统部件*后进入待命状态(Standby)
Ø 监测进入系统排气温度，监测喷射出发信息
Ø 监测NOx传感器信息，实时计算需求喷射的尿素水体积
Ø 监控尿素喷射系统工作状态，维持稳定的压力与流量以保证雾化质量
Ø 当锅炉停机时，进行尿素喷射系统排空作业，**喷射系统中参与尿素溶液，预防管路结晶和堵塞。
Ø DCU运行过程中启动OBD监测功能，实时监测系统传感器、执行器和催化剂工作状态，当系统相关部件出现故障（包括传感器故障、催化剂失效等）时，给出报警信息并通知主控系统。
4、方案控制系统
改造项目方案中，系统控制系统具备现场及远程操控能力。现场操控主要通过控制柜上安装的HMI人机交互触屏来实现。HMI触屏安装在脱硝系统附件的控制柜上，便于应用人员对系统进行起停、维护等操作。远程操控方面，通过借助工业网络通信媒介，将脱硝系统与远程控制终端联合起来，可以实现对系统的远程操作和监控。远程操作的示意如下图9所示。
图9 远程操控示意图
详细参考方案，请在本公司网站“资料下载"处下载。有任何疑问，请随时联系广州拓凯环保科技有限公司的业务人员，谢谢！
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