刘根水 阮燕

摘 要：SCR脱硝尿素热解系统中，稀释风机是一个关键设备，为了节能需要，目前的SCR脱硝尿素热解工艺中稀释风均利用电厂的热一次风，但由于回转式空预热器漏风等原因，热一次风内含尘量一般较高，对稀释风机的磨损以及对后续的尿素热解反应产生不利影响。

关键词：多管除尘器；热一次风；稀释风机

1 前言

烟气脱硝按还原剂性质分为两种：一种选择性催化还原法（SCR）脱硝，另一种选择性非催化还原法（SNCR）脱硝。与SNCRS相比较，SCR最大的优势在于NOX去除率高，因此电厂烟气脱硝大部分均采用SCR脱硝。SCR脱硝反应的主要原理：是在一定的温度和催化剂的作用下，还原剂有选择地把烟气中的NOX还原为无毒无污染的N2和H20。在工业应用中SCR脱硝还原剂主要分为3种：液氨、氨水、尿素，还原剂为尿素时在运输过程中相对安全，这对日趋严重的道路运输安全至关重要。在还原剂采用尿素时，尿素制氨的工艺路线分为两种：一种为尿素水解法，一种为尿素热解法，其中又以尿素热解法为主流。

2 尿素热解反应原理

尿素热解法SCR脱硝主要反应原理是把尿素和去离子水进行配比成尿素溶液，再通过泵和喷枪输送至尿素热解炉中与稀释风进行稀释和尿素热解反应，产生稀释后的氨气，再经过喷氨格栅喷入烟道内与烟气进行混合，再进入反应器内与催化剂进行反应，以达到脱除烟气中NOX的目的。这个过程中稀释风机是一个重要的设备，但在实际运行过程中该设备却一直有一个比较难解决的磨损问题。

3 方案简介

一般尿素热解反应温度大约需要为450～550℃左右，这么高的温度就需要一些技术手段来加热热解反应入口风量。在尿素热解这种工艺成型的最初阶段，尿素热解所需的热风主要采用电厂的辅助蒸汽加热大气至150℃左右，再通过燃油燃烧加热的方式来达到热解炉所需的反应温度。这种方式能耗较大，同时燃油燃烧产生的废气排放并不环保，为了进一步达到节能、环保降耗的要求。经过实践摸索，尿素热解工艺发生了变化，将热解反应入口风量改为采用空预热器出口热一次风。热一次风出口温度一般在温度210℃左右、压力2kPa左右，再通过稀释风机增压及电加热器加热的方式来达到尿素热解反应所需的温度，从而达到更加节能、环保目的。但由于回转式空预热器漏风等原因，热一次风内含尘量较高，对之后的稀释风机设备磨损和尿素热解反应产生许多不利的影响。普通的稀释风机叶轮、外壳在这种高温及高含尘情况下，磨损严重、使用寿命极短，对整个脱硝系统的运行极为不利。

项目实践中考虑过将稀释风机叶轮、外壳及等磨损的部位均更换成合金材质，但这样一来设备的使用成本及造价太高，同时更换了稀释风机的材质只解决了稀释风机设备的磨损问题，而热一次风含尘量高影响尿素热解反应的问题并没有得到解决。基于以上问题，最终方案采用在热一次风接口位置处加装一套多管旋风除尘器装置，降低热一次风中的含尘量。

4 多管旋风除尘器

多管旋风除尘器原理是利用离心分离的原理进行工作，当含尘气体经除尘器入口进入按等高排列的旋流子的切口入口，颗粒在旋流子内受离心力的作用被分离出来，经灰斗排出，被净化的气体经芯管排出，达到净化煙气的目的。

多管除尘器除尘过程可分为3个步骤如下：

4.1 阶式分流

由于压差不同和流动阻力的存在，烟气经管道进入除尘体内，必须经过分流，保证每个旋流子进气均衡，才能确保均列分布的每个除尘旋流子达到合理、均衡的除尘效果。多管除尘器采用内部台阶式分布导流板的设计方式，使靠近进气口的旋流子获得更大的进气空间，以此平衡该处烟气较小的流动能力。

4.2 惯性、重力除尘

旋流子进气口由4个与轴向成一定角度的螺旋型导流片组成。进入旋流子的烟气将以螺旋向下方式沿内壁高速旋转，截面流速控制在3～5m/s之间，作用于烟尘粒子上的离心力是重力的数十倍。烟气在强烈旋转过程中所产生的离心力会将密度远大于气体的烟尘颗粒甩向旋风子筒壁，尘粒一旦与内壁接触碰撞，便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿内壁面下落进入灰斗；同时旋转下行的气体在到达旋流子圆锥形底部后，沿轴心线向上折返，形成上升的内旋气流经由旋流子的上出气口排出。

4.3 次级除尘

烟气在经过上述分离除尘后，考虑到高速气流还将携有部分细微的颗粒，特别在气流涡流区设置了三层惯性锥形栅格环，对细微颗粒进行二次捕集，细小粉尘漂动至旋流子管芯附近时，因惯性力作用碰撞在锥形栅格环上，瞬间能量减小，随气流反弹至旋风子锥形筒壁周围，与下降中气流落入一同灰斗，使除尘效率进一步得以提高。另外，每个旋流子圆锥形底部出口相互隔离，从而保证每个旋流子独立除尘，气流不互相窜扰，进而使除尘效率提高。

多管旋风除尘器由支腿、灰斗、本体、旋流子4部分组成。旋流子是该设备的重要组成部件，旋流子由耐酸陶瓷烧制而成。其内壁光滑，除尘效率高；另外耐酸陶瓷具有较高的耐磨、耐腐蚀性能。

5 结论和建议

通过多管除尘器在稀释风系统中的应用，解决了稀释风机本体及叶轮的磨损问题，也解决了热一次风含尘量高对尿素热解反应的影响，并且多管除尘器的造价成本远低于改造稀释风机材质变更为合金材质的费用。同时增加了稀释风系统中各设备的使用受命，减少了稀释风系统中关键设备备件的更换次数，降低了使用成本达到了经济、节能的目的。多管除尘器的使用操作简单，只需设置电动锁气的运行开关频率，即可达到自动排灰、自动运行控制的目的，实现真正的自动化控制。

参考文献

[1]最新火电厂烟气脱硫脱硝技术标准应用手册（第四卷）[M].中国环境科学技术出版社，2007.

[2]张强著.燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用[M].化学工业出版社，2007.

（作者单位：浙江浙大网新机电工程有限公司）