Типичная технологическая схема СКВ-установки приведена на рисунке ниже. Эта схема реализована на пылеугольном (в угле 2 % серы) котле ТЭС Carneys Point (США). В ней в качестве реагента используется аммиачная вода (27% -ная).
С помощью циркуляционного насоса аммиачная вода непрерывно отбирается и сбрасывается в цистерну хранилища. В циркуляционном контуре имеется обратный клапан, обеспечивающий поддержание перед регулирующим клапаном постоянного давления аммиачной воды. После клапана аммиачная вода поступает в испаритель, в котором разбрызгивается воздухом, нагнетаемым воздуходувкой. Воздух предварительно нагревается в аппарате с электрообогревом. Далее горячая аммиачно-воздушная смесь подается к системе раздачи аммиака, размещенной перед каталитическим реактором.
Принципиальная схема СКВ-установки при использовании в качестве реагента аммиачной воды
При использовании сжиженного аммиака несколько изменяется лишь схема дозированной подачи. На рис. 6.40 приведена схема подачи, применяемая фирмой EVT.
Проектирование склада реагента и его дозированной подачи к системе раздачи в целом не вызывает затруднений, поскольку этой проблеме посвящен целый ряд нормативных документов. Исходной величиной для такого расчета является расход потребляемого аммиака. Он может быть вычислен исходя из следующего соотношения: при расходе дымового газа 100 000 м3/ч подача 3,8 кг/ч аммиака обеспечивает снижение концентрации оксидов азота на 100 мг/м3.
Далее остановимся лишь на проблемах, связанных с проектированием каталитического реактора и системы раздачи аммиака, которые вплоть до настоящего времени не удается унифицировать.
На рисунке ниже приведен схематически каталитический реактор вместе с системой раздачи аммиака. Реактор представляет собой газоход, имеющий обычно квадратное сечение с ярусным размещением катализатора. Дымовой газ в реакторе, как правило, направляется сверху вниз. Особенно это важно при запыленном газе.
Схема дозированной подачи аммиачно-воздушной смеси к системе раздачи СКВ-установки
Над верхним ярусом катализатора размещается решетка, спрямляющая и выравнивающая по линейной скорости газовый поток. Выше ее устанавливается проволочная сетка. Последняя применяется в основном при размещении каталитического реактора в рассечку , сжигающего твердое топливо, частицы золы которого имеют склонность к конгломерации. На ТЭС Carneys Point, вероятно, она отсутствует.
На боковой стенке реактора на каждом ярусе для загрузки катализатора имеются герметично закрываемые отверстия. Над решеткой и ярусами с катализаторами размещаются сажеобдувочные аппараты.
В таблице ниже приведены размеры сечения каналов катализаторов и линейные скорости потока дымовых газов в этих каналах, рекомендуемые при сжигании различных топлив. Свободное сечение катализаторов составляет примерно 70 %. Из этих данных следует, что в зависимости от использованных катализатора и топлива линейная скорость дымового газа в сечении реактора изменяется от 4 до 6 м/с.
Соотношения между размерами каналов катализаторов и линейными скоростями потока дымовых газов
|
Топливо |
Размер сот (расстояние между пластинами), мм |
Линейная скорость, м/с |
|
Газ |
3,7-4,2 |
7,0-8,5 |
|
Мазут |
5,0-6,0 |
6,0-8,0 |
|
Уголь: |
||
|
— катализатор в обеспыленном потоке |
3,7-4,2 |
7,0-8,5 |
|
— катализатор в запыленном потоке |
6,7-7,5 |
6,0-7,5 |
В подводящих газоходах линейная скорость не менее, чем в 2 раза выше. Поэтому реактор имеет диффузор и конфузор, обеспечивающие изменение параметров газового потока с оптимальными потерями.
На рисунке выше показано подключение горизонтального газохода к реактору с поворотом газового потока на 90 °. Для обеспечения этого изменения потока в диффузоре смонтированы поворотные лопатки.
Раздача аммиака осуществляется в подводящем газоходе.
После каждого яруса с катализатором на боковой стене реактора имеются лючки, позволяющие с помощью пробоотборных зондов осуществлять периодический газовый контроль по сечению реактора с определением концентраций NOX, O2 и NH3.
Для непрерывного контроля эффективности очистки перед системой раздачи аммиака и после последнего слоя катализатора смонтированы специальные системы пробоотбора.
При использовании оксидных ванадий-титановых катализаторов температура в реакторе поддерживается на уровне 300-450 °С.
Реактор имеет усиленную теплоизоляцию, что обеспечивает быстрый ввод его в эксплуатацию после останова до 2 дней.
Эффективность очистки зависит от трех основных факторов:
- концентрации NOx в очищаемом газе;
- активности катализатора и объема его загрузки;
- степени равномерности раздачи аммиака по сечению реактора.
Это учитывается индивидуально при проектировании реакторов.