智能脫硝一體機(魔豆MODUL) 技術簡介

（煙氣脫硝限值≤80mg/Nm3）

前  言

　　氮氧化物（以下簡稱NOX）是導致大氣污染的主要物質，也是當前治理大氣污染需要解決的首要問題。
　　傳統爐內脫硝技術為SNCR，該技術向爐內噴射氨水，脫硝效率低，特別是燃煤鍋爐的NOx脫除效率僅為30%～50%；并且該技術對溫度要求嚴格，溫度過低，NOx轉化率低；溫度過高，NH3則容易被氧化為NOx，抵消了NH3的脫除效率；而且氣相反應難以保證充分的混合，氨液消耗量大，NH3/NOx摩爾比高，氨逃逸量大，不僅污染大氣，而且在燃燒含硫燃料時，由于有(NH4)2SO4形成，會使空氣預熱器堵塞。
　　綜合以上難點問題，本公司歷時多年，潛心研發PNCR干式脫硝，在滿足高脫硝效率的前提下，對鍋爐影響極小，而且可針對不同形式的鍋爐制定最優的煙氣脫硝方案，以滿足最終NOX排放值＜80mg/Nm3，達標排放。

第1章 高分子脫硝工藝簡介

　　高分子脫硝工藝簡稱PNCR工藝，PNCR指不使用催化劑的固態高分子脫硝技術，固體高分子還原藥劑噴入爐膛內部升華后，與NOX發生還原反應，從而達到排放指標的脫硝工藝，高分子脫硝工藝中反應產物為H2O、N2、CO2。
1.工藝對比

　　以65t/h鍋爐從300-350mg/m3降到200mg/m3以下（按理想工況）為例,工藝對比表如下：

工藝對比表

       2.高分子脫硝藥劑簡介

　　高分子脫硝藥劑是我司自主研發的魔豆專用脫硝藥劑，通過魔豆脫硝設備噴入爐膛內，可在一定溫度范圍內將煙氣中的NOX還原脫除，生成氮氣和水的清潔脫硝產品。本藥劑經濟、高效，能耐受煙氣中氧含量的變化，是一種經濟實用的煙氣脫硝產品。

　　技術特點：
　?。?）使用溫度范圍廣，在450℃-1000℃即可反應。
　?。?）反應快，隨著鍋爐及負荷的變化，適當調整脫硝劑的用量，能迅速達到處理氮氧化物的指標要求。
　?。?）反應高效，使脫硝更為經濟；
　?。?）氨逃逸極少，魔豆專用脫硝藥劑對比于SNCR工藝中的尿素溶液能更好地與NOX反應，所需要的（脫硝劑/NOX）摩爾比小，正常情況下氨逃逸≤8mg/m3。
　?。?）不受灰塵、SOX的影響。
　?。?）優質環保產品，無毒無刺激，非?；?，操作簡單，省時省力省工。

　　3. 工藝流程簡圖
　　利用魔豆PTX2脫硝設備將魔豆專用脫硝藥劑噴入脫硝反應區內，使其與煙氣充分混合并接觸反應。其中，脫硝反應溫度區間為450℃-1000℃，在最佳反應溫度區間750℃-950℃范圍內，脫硝藥劑與煙氣中NOX反應效果最佳。
　　影響高分子脫硝技術NOX脫除效率的主要因素有適當的反應溫度、CHX和NOX的化學計量比、混合程度、反應時間等。通常鍋爐運行穩定、外界條件符合設計要求，NOX脫除效率可達到50%-80%。
　　工藝流程簡圖如下：

第2章 智能脫硝一體機（魔豆MODUL）簡介

　　1. 產品簡介

　　根據以往工程經驗，在總結上一代魔豆PTX脫硝設備運行經驗基礎上，我司對設備內部結構、使用性能等多方面進行深入研究，優化一代魔豆PTX脫硝設備，最終研制出新一代魔豆脫硝設備—魔豆PTX2（智能脫硝一體機）。新產品在占地面積、運行穩定性、自動化控制及遠程操控等多個方面均得到重大突破，有效的降低了客戶的建設成本及運行費用，使客戶可以更便捷的完成脫硝任務。
　　同時，本代產品在噪音處理上進行了進一步優化，特別適用于距離居民區較近的現場，噪音等級可優化至60分貝以下。充分考慮客戶多項運行費用（水、電、藥劑）的投入，二代產品在能耗上進行了極大的優化，產品所需的總電能僅在18Kw（普通型，預留20%余量）以內，為一代產品的57%。
　　產品結合本公司自主研發的高分子脫硝藥劑，脫硝效率高（可達到50-80%，SNCR效率最高僅為40-50%。），不影響后續設備運行，特別適用于鍋爐煙氣處理工程。魔豆專用高分子脫硝藥劑反應活性比尿素顆粒更高，既不需要催化劑，也不需要過高的反應溫度，即可與NOX發生氧化還原反應，進而達到脫硝的目的。在藥劑儲備過程中，傳統煙氣脫硝工藝所儲備的藥劑氨的氣味會影響周邊居民，魔豆專用高分子脫硝藥劑為無味的固體顆粒，存儲時不會散發特殊氣味。
　　魔豆PTX2是以標準化、模塊化為設計理念，以規?；?、自動化為生產目標，通過整合先進的脫硝環保技術來降低燃料燃燒后煙氣中的有害氮氧化物氣體的排放量，是一種標準化、信息化、智能化的煙氣治理產品。

魔豆—脫硝展示圖1

魔豆—脫硝展示圖2

   　2. 產品優勢及特點

　　2.1 脫硝效率高、適應性強
　　脫硝劑是我方自主研發高分子復合脫硝藥劑，考慮到SNCR工藝的反應溫區太?。?50-1100℃），對鍋爐運行工況要求過于嚴格，并且脫硝效率僅在30-50%之間，而高分子脫硝工藝（PNCR）可以有效地克服以上弊端。首先，藥劑能夠在鍋爐煙氣溫度450-1000℃區間范圍內升華，升華后的NH3與鍋爐煙氣中的NOX充分反應，并且效率高達50-80%，最終達到脫硝排放指標。
　　2.2 占地面積小
　　通過總結2018年各現場工況數據，發現大部分現場都存在安裝空間受限的問題，老舊鍋爐房或居民區內的鍋爐房尤為突出。本公司對魔豆脫硝設備進行二次升級，將脫硝設備尺寸優化2130mm*1395mm*2265mm，對比于上一代產品體積縮小了50%，由于體積的縮小，本設備可在鍋爐近端進行安裝建設，進而解決客戶場地局限性的難題。
　　2.3 安裝便捷，進場輕松
　　由于設備體積的減小，客戶在設備進場過程中，無需進行二次破壞，例如，破墻、掀頂等工程；并且設備總重量＜1T，在運輸及移動等工作上提供了極大的便利，安裝工作可通過拖車、叉車或就地起重設備進行運輸，極大降低了客戶的安裝難度。
　　2.4 一體化產品概念，安裝周期短
　　魔豆PTX2為一體化產品，內部設備在工廠進行統一安裝和調試，設備到場后僅需進行接電及接管兩部分工作，在工期控制上非常靈活，并且結合產品預制化概念，在出廠前可先將前置工作（電氣及管道）完成，產品到場后安裝周期僅需1-3天，因此總周期可控制在7-15天。
　　2.5 低能耗，節省能源
　　因本產品采用的脫硝劑為魔豆PTX專用脫硝藥劑，在反應過程上不同于傳統的SNCR，傳統SNCR為了提高反應效率，尿素溶液需加熱至160℃，溶液本身為液體狀，反應過程為吸熱過程，這些因素對鍋爐換熱會造成一定的影響，并且尿素溶液會對水冷壁管造成腐蝕，導致客戶燃煤量的增加。
　　PNCR工藝，無需現場制備藥劑，反應過程無大量的熱能消耗，因此對客戶的燃煤量不會造成影響。PNCR脫硝藥劑為固體顆粒狀，在與煙氣反應時，不會造成水冷壁管腐蝕。在電能消耗上，魔豆PTX2產品功率僅在15kW（標準型）以內，而SNCR工藝電功率在25kW以上，綜上所述，魔豆PTX2產品更能實現節能環保的目標。
　　2.6 穩定性高，故障率低
　　總結固體高分子脫硝工藝運行經驗，可得出此工藝普遍的故障集中在以下幾點：
　　上一代脫硝產品運行過程中，容易出現的故障點如下：
　?、俣聡姌?；
　?、谒巹┌褰Y；
　?、酃┝涎b置卡死；
　?、苠仩t發生熱交換導致管道內出現冷凝水；
　　根據以往經驗總結上述故障主要產生的原因是藥劑在輸送過程中，管路內表面不夠光滑，致使藥劑粉碎、板結，進而使供料裝置卡死、噴槍污堵；
　　為避免以上故障，二代產品研發過程中不斷進行改進及創新，外部連接管路全部采用奧氏體304不銹鋼材質，鏡面級拋光打磨，保證藥劑流通順暢不阻塞，避免藥劑粉碎、板結、供料裝置卡死、噴槍污堵；通過更換給藥系統的機械形式及結構，即采用振動直線給料器進行供藥，實現藥劑輸送，避免供藥裝置卡死或藥劑粉碎。
　　在噴槍前端增加電動閥門，當鍋爐停運時，電動閥門自動關閉，防止管道內冷凝水倒灌。

　　2.7 多項技術專利，技術處于行業領先
　　二代產品具有多項專利，無論在自控系統、結構設計、外形設計還是脫硝效率上均處于行業領先，并且在同行業中率先提出產品化概念。具備多年的產品營銷及售后維護經驗，致力于為客戶提供優質服務。
　　龐大，裸露已不是現代化工業設備的固有屬性。魔豆PTX2在結構設計中將內部空間應用效率考慮到極致，結構的優化不僅在空間體量上相對傳統工程設備縮小了80%，就對比上一代魔方產品而言，也有近50%的優化。

　　3.系統構成

　　魔豆PTX2脫硝產品由上藥系統、存儲系統（藥倉）、送藥系統、輸送系統、送風系統、噴射系統、控制系統七大系統組成。

　　3.1 上藥系統
　　我司將全新一代上藥系統命名為 Lightning Speed，采用負壓吸送方式，確保藥劑顆粒完整，不易粉碎，從而降低管道阻塞，提高上藥速度和效率。
　　上藥系統由負壓風機、前置過濾器、分離器、設備底部加藥箱及連接管路組成；負壓風機為高壓旋渦風機，為整個系統提供足夠的負壓；前置過濾器內含有濾芯，負壓風機會定期對濾芯進行反吹清灰，將濾芯表面的灰塵吹入到塵盒內，操作人員需要每兩周對塵盒內灰塵進行一次清理；濾芯的使用壽命為1年，此件為耗材，需要每年進行更換；分離器主要是將空氣與顆粒藥劑進行分離，顆粒藥劑進入藥倉，空氣被負壓風機吸走。分離器的內部也有一個金屬過濾網，此金屬過濾網無需每年更換，但需要在每次檢修時對其進行清理。

　　3.2 儲藥系統
　　儲藥系統的藥倉最大可存儲0.8t魔豆PTX專用脫硝藥劑，材質為奧氏體304不銹鋼，可保證系統的連續供藥。以每小時20Kg供藥量計算，可保證連續工作40小時。儲藥倉的側面留有一個透明亞克力觀察視窗，操作人員可透過視窗，隨時查看藥量。藥倉底部出口設置有可移動擋板，其主要作用是方便檢修時插入，防止藥倉內藥劑散落到魔豆PTX2設備內部。
　　3.3 送藥系統
　　給藥量的精準調節，其調節精度為0.1Kg。傳統的送藥裝置多數為變頻旋轉供料器，在送藥過程中存在三個缺陷：
　?、偎巹o法保證完整，粉碎現象嚴重：為阻止“反風”現象，此種設備在轉子設計時需將縫隙控制在2-3mm的范圍內，這會在運行過程中導致藥劑被碾碎產生粉末狀，粉末狀藥劑一旦被輸送到噴槍處極易發生板結，導致噴槍堵塞 ，對運行造成極大影響；
　?、谵D子送藥槽填滿：為滿足客戶對藥劑使用量需求，此設備的轉子送藥槽深度往往在10-20mm之間，由于粉末狀的藥劑粘性較大，久而久之粉末狀藥劑便會粘結大量顆粒狀藥劑，將送藥槽填滿，出現“卸料器轉，但不下藥”的現象；
　?、坜D軸及側板板結：粉末狀藥劑會隨著運行進入到側板及轉軸內部，引發卸料器“卡頓”或“卡?！爆F象。
為避免以上情況的發生，并且降低設備故障率，本產品的送藥系統采用微型定量給藥裝置配合輸送系統中的電動密封閥，可保證藥劑在輸送過程中的完整程度，并杜絕“反風”現象，極大減低了設備故障率，并且配備可視視窗，方便操作人員監視設備運行狀態。

　　3.4 送風系統
　　本產品的送風系統針對不同噸位的鍋爐采用專有的輸送設備，普通型采用高壓旋渦風機，加強型采用動力更強勁的高壓旋渦風機，以保證能夠輸送更長距離和更高的輸送高度。送風系統的噪音一直以來是客戶頭疼的問題，我們在設備內部加裝了吸音棉，盡最大可能將噪聲控制在60分貝以下。

　　3.5 噴射系統
　　噴槍為脫硝系統的最末端，也是脫硝系統中的重要組成部分，本公司自主研發了多種形式的噴槍，以便應對不同類型的鍋爐。并且噴槍配備溫度傳感功能，隨時檢查噴點溫度，設置成多角度噴射、散射以及加壓噴射等多種形式，還可根據客戶需求配備冷卻系統，從而降低“堵槍”現象。
　　根據鍋爐大小，每臺鍋爐布置4-16根噴管。

　　3.6 控制系統
　?。?）在線監測系統接入
　　接入在線監測設備監測的NOX排放值信號，通過PLC計算出折算值；根據鍋爐引風機及爐膛熱電偶信號，判斷鍋爐運行狀態，以此控制每臺設備加藥頻率及加藥量。本著“低負荷的鍋爐，少加藥，高負荷的鍋爐，多加藥”的原則，根據各反饋信號調節魔豆PTX脫硝設備加藥頻率及加藥量，進而達到節省藥劑、降低運行成本的目的。
　　（2）自控系統說明
　　根據脫硝裝置運行監控要求配置完整的儀表和控制系統，采用PLC控制系統，此方案挑選一下幾項功能進行說明：
　　1)智能加藥系統說明
　?、僭O定排放上限值（折算值）及排放下限值（折算值），劃分排放控制范圍；
　?、谠O定初始加藥頻率，控制初始加藥量；
　?、墼O定加藥調節量，控制調節程度；
　?、茉O定最低排放值，控制設備停止條件；
　　目的及效果：
　　滿足自動調節頻率需求，使加藥量可根據鍋爐運行情況，在達標范圍內智能調節，進而節省客戶運行成本，并且可在低于設定排放值的情況下自動停藥，達到節能運行的目的。
　　脫硝控制系統作為一個獨立的控制系統，正常運行中，在脫硝集控室上位機上能集中形象地顯示脫硝系統的狀態、動作情況及相關信息。
　　2）自動啟停功能
　　通過收集引風機啟停及鍋爐溫度等信號進行判斷，設置邏輯值判斷鍋爐運行狀態，系統根據鍋爐狀態，自動控制產品啟停，保證產品運行狀態與鍋爐狀態一直，降低操作難度，保證系統運行穩定。
同時設置手自動切換功能，在手動運行狀態下，產品需現場運維人員手動操作，在自動狀態下，可實現自動啟停功能。
若感應儀表發生故障情況，且產品處于自動運行狀態下，產品會通過PLC將故障信號發至上位機顯示，進行人為確定原因，產品不會再非正常邏輯下停止運行，以免客戶出現“超標”現象。
　　3）產品自控功能
　　魔豆PTX脫硝設備可通過PLC程序控制，實現“一鍵啟?！奔啊澳Ｊ交边x擇功能，其中包括節能模式、高效模式、智能模式三大模式，“一鍵啟?！迸c“自動啟?！眱煞N模式之間不會有邏輯沖突。
　　4）自檢功能
　　產品內部配置多個傳感器，對關鍵設備進行實時監管，數據出現異常時將報警信息顯示在HMI操作屏界面上，客戶可根據報警點及說明判斷出故障原因以及解決方案，降低客戶應對突發故障的難度。
　　（3）電源
　　電源進線電纜由需方提供，需方只需提供單臺容量24KW（加強型，預留20%余量），380V三相四線電源接口即可，脫硝裝置儀表和控制設備所用各類電源由供方提供。

　　3.7 大數據平臺及手機APP控制
　　（1）大數據平臺
本公司自主研發的數據平臺，專門服務于產品運營及監管，智能控制中心集先進軟硬件、多功能模塊和移動辦公APP于一體，可滿足大數據管理、遠程調控、異常報警、自我診斷和分級權限管理等需求，通過遠程集散化智能控制和低成本運維管理，真正實現自動運行和無人值守。

　?。?）數據中心
　　大數據中心可對現場參數進行實時監測并對設備傳輸的信息進行收集、計算、分析，通過分析的結果對設備進行實時控制和診斷，真正實現無人值守，節約運營成本，提高工程現場的工作效率。

　　（3）手機APP控制
　　脫硝系統內的被控設備均可通過手機APP進行遠程操作，并且可將運行數據通過手機APP進行監視，供方提供數據平臺軟件安裝包以及2個免費用戶賬號，遠程控制需用網絡資源由需方提供，現場網絡及用戶手機卡供方不予提供。

　　4.產品型號
　　為滿足不同鍋爐噸位的需求，本產品共設置兩種型號，具體型號規格表如下：

表-標準型MOUDL-PTX2主機配置參數

表-加強型MOUDL-PTX2主機配置參數

第3章 低排解決方案說明

　　綜合以上方案，充分地說明了對于NOX排放濃度≤200mg/Nm3（標態，干基，9%O2），只需要現有的設備及藥劑，再加上合理的布點，即可滿足。但對于NOX排放濃度≤80mg/Nm3（標態，干基，9%O2），我們在原有的設備、工藝基礎上，做了如下補償和強化，以保證NOX排放濃度穩定≤80mg/Nm3（標態，干基，9%O2），具體強化如下。

　　1.將原有落后的分層煤斗更換成“混煤分層一體機”
　　用戶之前所使用的分層煤斗，有許多是由爐排廠生產的低配產品，運行時爐排上經常布煤不均、漏風嚴重（即氧量偏高）。當氧量超過9%時，NOX 濃度被折算加高，為確保實現低排標準及降低改造之后的投藥費用，改造時將落后的分層煤斗直接更換成我司第九代節能減排產品----“混煤分層一體機”，更換以后，鼓、引風機的變頻數可以各減少5赫茲以上，從而確保將爐內氧量控制在9%以下，使NOX 濃度被折算減量。
　　2.藥劑的突破與強化
　　為了保證NOX≤80mg/Nm3（標態，干基，9%O2），我們在藥劑上做了升級，研發出了更多種類的脫硝“猛藥”——活化因子脫硝藥劑。根據不同鍋爐的燃燒形式及燃燒狀態（爐膛溫度需在700℃以上），選擇不同種類的活化因子脫硝藥劑，進行“對癥下藥”。若鍋爐工況極為復雜，必要時，可采取不同噴點的噴槍噴射不同種類的脫硝藥劑，以保證每一個噴點的藥劑都能夠充分反應，最大程度使脫硝效率一直穩定維持在高限范圍內，進而保證穩定運行。

　　3.噴點的多樣化選擇
　　傳統的噴槍布點形式只局限于爐前或爐側，這種布點形式存在一定的死區。為保證藥劑與煙氣充分的混合，可根據鍋爐具體形式，選擇在爐頂及爐側進行布點，保證藥劑的全方位覆蓋。
　　4.升級強化噴槍
　　對噴進行系統化升級，使得升級后的噴槍扇射面更大，比原有噴槍扇射面提升400%以上。扇射面越大，藥劑覆蓋煙氣的效果越好，進而提升脫硝效率。如下圖。

　　5.設備及管線
　　設備到現場后與現場安放設備位置的地腳螺栓進行連接就位，然后根據現場鍋爐及設備安裝位置進行管路安裝。噴槍采用“樹杈”形勢布置，從而保證各噴點藥劑分布均勻，形成有效面積的脫硝層，與煙氣充分接觸；
魔豆MODUL-PTX2整機出廠，無需現場拼裝，除必要的管道配置，基本上實現即插即用。整個安裝過程可在3-7日內完成，管道采用卡盤式連接，快捷方便，效率之高令傳統工程的施工建設望塵莫及。

　　6.供藥系統設計說明
　　為滿足客戶供藥量需求，本產品送藥系統進行專業加工，將加藥量控制在1～50Kg/h范圍內，在滿足供藥量的前提下，還保證了供藥效果，杜絕“反吹”現象發生，實現全天不間斷供藥。

　　7.輸送系統設計說明
　　采用渦流風機作為輸送系統，根據客戶現場情況，設計風機輸送距離至少為40m，風機風量滿足脫硝層氣力輸送，具備完善的泄壓及安全閥保護系統。
　　8.控制系統設計說明
　　通過PLC程序控制，實現“一鍵啟?！奔啊澳Ｊ交边x擇功能，其中包括：節能模式，高效模式，智能模式三大模式。
　　智能模式說明：將在線設備中的NOX及O2采集到產品的中控系統內，計算出折算數據，通過設定NOX折算濃度極限值及調節值，自動調節供藥系統頻率，降低客戶操作難度。
　　通過采集溫感信號，自動調節噴槍閥門啟停，達到控制藥劑量的目的
　　安裝完畢后進行設備調試，經人工將袋裝顆粒狀藥劑加入底部加藥箱，設備運行將藥劑運儲于料倉中，通過設備輸送，完成爐內噴射，進行脫硝反應，本產品通過與在線設備連接，根據排放氮氧化物量，通過變頻進行設備運行調節，實現脫硝效益最大化。