智能脱硝一体机(魔豆MODUL) 技术简介

（烟气脱硝限值≤80mg/Nm³）

前  言

　　氮氧化物（以下简称NOX）是导致大气污染的主要物质，也是当前治理大气污染需要解决的首要问题。
　　传统炉内脱硝技术为SNCR，该技术向炉内喷射氨水，脱硝效率低，特别是燃煤锅炉的NOx脱除效率仅为30%～50%；并且该技术对温度要求严格，温度过低，NOx转化率低；温度过高，NH3则容易被氧化为NOx，抵消了NH3的脱除效率；而且气相反应难以保证充分的混合，氨液消耗量大，NH3/NOx摩尔比高，氨逃逸量大，不仅污染大气，而且在燃烧含硫燃料时，由于有(NH4)2SO4形成，会使空气预热器堵塞。
　　综合以上难点问题，本公司历时多年，潜心研发PNCR干式脱硝，在满足高脱硝效率的前提下，对锅炉影响极小，而且可针对不同形式的锅炉制定最优的烟气脱硝方案，以满足最终NOX排放值＜80mg/Nm³，达标排放。

第1章 高分子脱硝工艺简介

　　高分子脱硝工艺简称PNCR工艺，PNCR指不使用催化剂的固态高分子脱硝技术，固体高分子还原药剂喷入炉膛内部升华后，与NOX发生还原反应，从而达到排放指标的脱硝工艺，高分子脱硝工艺中反应产物为H2O、N2、CO2。
1.工艺对比

　　以65t/h锅炉从300-350mg/m3降到200mg/m3以下（按理想工况）为例,工艺对比表如下：

工艺对比表

       2.高分子脱硝药剂简介

　　高分子脱硝药剂是我司自主研发的魔豆专用脱硝药剂，通过魔豆脱硝设备喷入炉膛内，可在一定温度范围内将烟气中的NOX还原脱除，生成氮气和水的清洁脱硝产品。本药剂经济、高效，能耐受烟气中氧含量的变化，是一种经济实用的烟气脱硝产品。

　　技术特点：
　　（1）使用温度范围广，在450℃-1000℃即可反应。
　　（2）反应快，随着锅炉及负荷的变化，适当调整脱硝剂的用量，能迅速达到处理氮氧化物的指标要求。
　　（3）反应高效，使脱硝更为经济；
　　（4）氨逃逸极少，魔豆专用脱硝药剂对比于SNCR工艺中的尿素溶液能更好地与NOX反应，所需要的（脱硝剂/NOX）摩尔比小，正常情况下氨逃逸≤8mg/m³。
　　（5）不受灰尘、SOX的影响。
　　（6）优质环保产品，无毒无刺激，非危化品，操作简单，省时省力省工。

　　3. 工艺流程简图
　　利用魔豆PTX2脱硝设备将魔豆专用脱硝药剂喷入脱硝反应区内，使其与烟气充分混合并接触反应。其中，脱硝反应温度区间为450℃-1000℃，在最佳反应温度区间750℃-950℃范围内，脱硝药剂与烟气中NOX反应效果最佳。
　　影响高分子脱硝技术NOX脱除效率的主要因素有适当的反应温度、CHX和NOX的化学计量比、混合程度、反应时间等。通常锅炉运行稳定、外界条件符合设计要求，NOX脱除效率可达到50%-80%。
　　工艺流程简图如下：

第2章 智能脱硝一体机（魔豆MODUL）简介

　　1. 产品简介

　　根据以往工程经验，在总结上一代魔豆PTX脱硝设备运行经验基础上，我司对设备内部结构、使用性能等多方面进行深入研究，优化一代魔豆PTX脱硝设备，最终研制出新一代魔豆脱硝设备—魔豆PTX2（智能脱硝一体机）。新产品在占地面积、运行稳定性、自动化控制及远程操控等多个方面均得到重大突破，有效的降低了客户的建设成本及运行费用，使客户可以更便捷的完成脱硝任务。
　　同时，本代产品在噪音处理上进行了进一步优化，特别适用于距离居民区较近的现场，噪音等级可优化至60分贝以下。充分考虑客户多项运行费用（水、电、药剂）的投入，二代产品在能耗上进行了极大的优化，产品所需的总电能仅在18Kw（普通型，预留20%余量）以内，为一代产品的57%。
　　产品结合本公司自主研发的高分子脱硝药剂，脱硝效率高（可达到50-80%，SNCR效率最高仅为40-50%。），不影响后续设备运行，特别适用于锅炉烟气处理工程。魔豆专用高分子脱硝药剂反应活性比尿素颗粒更高，既不需要催化剂，也不需要过高的反应温度，即可与NOX发生氧化还原反应，进而达到脱硝的目的。在药剂储备过程中，传统烟气脱硝工艺所储备的药剂氨的气味会影响周边居民，魔豆专用高分子脱硝药剂为无味的固体颗粒，存储时不会散发特殊气味。
　　魔豆PTX2是以标准化、模块化为设计理念，以规模化、自动化为生产目标，通过整合先进的脱硝环保技术来降低燃料燃烧后烟气中的有害氮氧化物气体的排放量，是一种标准化、信息化、智能化的烟气治理产品。

魔豆—脱硝展示图1

魔豆—脱硝展示图2

   　2. 产品优势及特点

　　2.1 脱硝效率高、适应性强
　　脱硝剂是我方自主研发高分子复合脱硝药剂，考虑到SNCR工艺的反应温区太小（850-1100℃），对锅炉运行工况要求过于严格，并且脱硝效率仅在30-50%之间，而高分子脱硝工艺（PNCR）可以有效地克服以上弊端。首先，药剂能够在锅炉烟气温度450-1000℃区间范围内升华，升华后的NH3与锅炉烟气中的NOX充分反应，并且效率高达50-80%，最终达到脱硝排放指标。
　　2.2 占地面积小
　　通过总结2018年各现场工况数据，发现大部分现场都存在安装空间受限的问题，老旧锅炉房或居民区内的锅炉房尤为突出。本公司对魔豆脱硝设备进行二次升级，将脱硝设备尺寸优化2130mm*1395mm*2265mm，对比于上一代产品体积缩小了50%，由于体积的缩小，本设备可在锅炉近端进行安装建设，进而解决客户场地局限性的难题。
　　2.3 安装便捷，进场轻松
　　由于设备体积的减小，客户在设备进场过程中，无需进行二次破坏，例如，破墙、掀顶等工程；并且设备总重量＜1T，在运输及移动等工作上提供了极大的便利，安装工作可通过拖车、叉车或就地起重设备进行运输，极大降低了客户的安装难度。
　　2.4 一体化产品概念，安装周期短
　　魔豆PTX2为一体化产品，内部设备在工厂进行统一安装和调试，设备到场后仅需进行接电及接管两部分工作，在工期控制上非常灵活，并且结合产品预制化概念，在出厂前可先将前置工作（电气及管道）完成，产品到场后安装周期仅需1-3天，因此总周期可控制在7-15天。
　　2.5 低能耗，节省能源
　　因本产品采用的脱硝剂为魔豆PTX专用脱硝药剂，在反应过程上不同于传统的SNCR，传统SNCR为了提高反应效率，尿素溶液需加热至160℃，溶液本身为液体状，反应过程为吸热过程，这些因素对锅炉换热会造成一定的影响，并且尿素溶液会对水冷壁管造成腐蚀，导致客户燃煤量的增加。
　　PNCR工艺，无需现场制备药剂，反应过程无大量的热能消耗，因此对客户的燃煤量不会造成影响。PNCR脱硝药剂为固体颗粒状，在与烟气反应时，不会造成水冷壁管腐蚀。在电能消耗上，魔豆PTX2产品功率仅在15kW（标准型）以内，而SNCR工艺电功率在25kW以上，综上所述，魔豆PTX2产品更能实现节能环保的目标。
　　2.6 稳定性高，故障率低
　　总结固体高分子脱硝工艺运行经验，可得出此工艺普遍的故障集中在以下几点：
　　上一代脱硝产品运行过程中，容易出现的故障点如下：
　　①堵喷枪；
　　②药剂板结；
　　③供料装置卡死；
　　④锅炉发生热交换导致管道内出现冷凝水；
　　根据以往经验总结上述故障主要产生的原因是药剂在输送过程中，管路内表面不够光滑，致使药剂粉碎、板结，进而使供料装置卡死、喷枪污堵；
　　为避免以上故障，二代产品研发过程中不断进行改进及创新，外部连接管路全部采用奥氏体304不锈钢材质，镜面级抛光打磨，保证药剂流通顺畅不阻塞，避免药剂粉碎、板结、供料装置卡死、喷枪污堵；通过更换给药系统的机械形式及结构，即采用振动直线给料器进行供药，实现药剂输送，避免供药装置卡死或药剂粉碎。
　　在喷枪前端增加电动阀门，当锅炉停运时，电动阀门自动关闭，防止管道内冷凝水倒灌。

　　2.7 多项技术专利，技术处于行业领先
　　二代产品具有多项专利，无论在自控系统、结构设计、外形设计还是脱硝效率上均处于行业领先，并且在同行业中率先提出产品化概念。具备多年的产品营销及售后维护经验，致力于为客户提供优质服务。
　　庞大，裸露已不是现代化工业设备的固有属性。魔豆PTX2在结构设计中将内部空间应用效率考虑到极致，结构的优化不仅在空间体量上相对传统工程设备缩小了80%，就对比上一代魔方产品而言，也有近50%的优化。

　　3.系统构成

　　魔豆PTX2脱硝产品由上药系统、存储系统（药仓）、送药系统、输送系统、送风系统、喷射系统、控制系统七大系统组成。

　　3.1 上药系统
　　我司将全新一代上药系统命名为 Lightning Speed，采用负压吸送方式，确保药剂颗粒完整，不易粉碎，从而降低管道阻塞，提高上药速度和效率。
　　上药系统由负压风机、前置过滤器、分离器、设备底部加药箱及连接管路组成；负压风机为高压旋涡风机，为整个系统提供足够的负压；前置过滤器内含有滤芯，负压风机会定期对滤芯进行反吹清灰，将滤芯表面的灰尘吹入到尘盒内，操作人员需要每两周对尘盒内灰尘进行一次清理；滤芯的使用寿命为1年，此件为耗材，需要每年进行更换；分离器主要是将空气与颗粒药剂进行分离，颗粒药剂进入药仓，空气被负压风机吸走。分离器的内部也有一个金属过滤网，此金属过滤网无需每年更换，但需要在每次检修时对其进行清理。

　　3.2 储药系统
　　储药系统的药仓最大可存储0.8t魔豆PTX专用脱硝药剂，材质为奥氏体304不锈钢，可保证系统的连续供药。以每小时20Kg供药量计算，可保证连续工作40小时。储药仓的侧面留有一个透明亚克力观察视窗，操作人员可透过视窗，随时查看药量。药仓底部出口设置有可移动挡板，其主要作用是方便检修时插入，防止药仓内药剂散落到魔豆PTX2设备内部。
　　3.3 送药系统
　　给药量的精准调节，其调节精度为0.1Kg。传统的送药装置多数为变频旋转供料器，在送药过程中存在三个缺陷：
　　①药剂无法保证完整，粉碎现象严重：为阻止“反风”现象，此种设备在转子设计时需将缝隙控制在2-3mm的范围内，这会在运行过程中导致药剂被碾碎产生粉末状，粉末状药剂一旦被输送到喷枪处极易发生板结，导致喷枪堵塞 ，对运行造成极大影响；
　　②转子送药槽填满：为满足客户对药剂使用量需求，此设备的转子送药槽深度往往在10-20mm之间，由于粉末状的药剂粘性较大，久而久之粉末状药剂便会粘结大量颗粒状药剂，将送药槽填满，出现“卸料器转，但不下药”的现象；
　　③转轴及侧板板结：粉末状药剂会随着运行进入到侧板及转轴内部，引发卸料器“卡顿”或“卡停”现象。
为避免以上情况的发生，并且降低设备故障率，本产品的送药系统采用微型定量给药装置配合输送系统中的电动密封阀，可保证药剂在输送过程中的完整程度，并杜绝“反风”现象，极大减低了设备故障率，并且配备可视视窗，方便操作人员监视设备运行状态。

　　3.4 送风系统
　　本产品的送风系统针对不同吨位的锅炉采用专有的输送设备，普通型采用高压旋涡风机，加强型采用动力更强劲的高压旋涡风机，以保证能够输送更长距离和更高的输送高度。送风系统的噪音一直以来是客户头疼的问题，我们在设备内部加装了吸音棉，尽最大可能将噪声控制在60分贝以下。

　　3.5 喷射系统
　　喷枪为脱硝系统的最末端，也是脱硝系统中的重要组成部分，本公司自主研发了多种形式的喷枪，以便应对不同类型的锅炉。并且喷枪配备温度传感功能，随时检查喷点温度，设置成多角度喷射、散射以及加压喷射等多种形式，还可根据客户需求配备冷却系统，从而降低“堵枪”现象。
　　根据锅炉大小，每台锅炉布置4-16根喷管。

　　3.6 控制系统
　　（1）在线监测系统接入
　　接入在线监测设备监测的NOX排放值信号，通过PLC计算出折算值；根据锅炉引风机及炉膛热电偶信号，判断锅炉运行状态，以此控制每台设备加药频率及加药量。本着“低负荷的锅炉，少加药，高负荷的锅炉，多加药”的原则，根据各反馈信号调节魔豆PTX脱硝设备加药频率及加药量，进而达到节省药剂、降低运行成本的目的。
　　（2）自控系统说明
　　根据脱硝装置运行监控要求配置完整的仪表和控制系统，采用PLC控制系统，此方案挑选一下几项功能进行说明：
　　1)智能加药系统说明
　　①设定排放上限值（折算值）及排放下限值（折算值），划分排放控制范围；
　　②设定初始加药频率，控制初始加药量；
　　③设定加药调节量，控制调节程度；
　　④设定最低排放值，控制设备停止条件；
　　目的及效果：
　　满足自动调节频率需求，使加药量可根据锅炉运行情况，在达标范围内智能调节，进而节省客户运行成本，并且可在低于设定排放值的情况下自动停药，达到节能运行的目的。
　　脱硝控制系统作为一个独立的控制系统，正常运行中，在脱硝集控室上位机上能集中形象地显示脱硝系统的状态、动作情况及相关信息。
　　2）自动启停功能
　　通过收集引风机启停及锅炉温度等信号进行判断，设置逻辑值判断锅炉运行状态，系统根据锅炉状态，自动控制产品启停，保证产品运行状态与锅炉状态一直，降低操作难度，保证系统运行稳定。
同时设置手自动切换功能，在手动运行状态下，产品需现场运维人员手动操作，在自动状态下，可实现自动启停功能。
若感应仪表发生故障情况，且产品处于自动运行状态下，产品会通过PLC将故障信号发至上位机显示，进行人为确定原因，产品不会再非正常逻辑下停止运行，以免客户出现“超标”现象。
　　3）产品自控功能
　　魔豆PTX脱硝设备可通过PLC程序控制，实现“一键启停”及“模式化”选择功能，其中包括节能模式、高效模式、智能模式三大模式，“一键启停”与“自动启停”两种模式之间不会有逻辑冲突。
　　4）自检功能
　　产品内部配置多个传感器，对关键设备进行实时监管，数据出现异常时将报警信息显示在HMI操作屏界面上，客户可根据报警点及说明判断出故障原因以及解决方案，降低客户应对突发故障的难度。
　　（3）电源
　　电源进线电缆由需方提供，需方只需提供单台容量24KW（加强型，预留20%余量），380V三相四线电源接口即可，脱硝装置仪表和控制设备所用各类电源由供方提供。

　　3.7 大数据平台及手机APP控制
　　（1）大数据平台
本公司自主研发的数据平台，专门服务于产品运营及监管，智能控制中心集先进软硬件、多功能模块和移动办公APP于一体，可满足大数据管理、远程调控、异常报警、自我诊断和分级权限管理等需求，通过远程集散化智能控制和低成本运维管理，真正实现自动运行和无人值守。

　　（2）数据中心
　　大数据中心可对现场参数进行实时监测并对设备传输的信息进行收集、计算、分析，通过分析的结果对设备进行实时控制和诊断，真正实现无人值守，节约运营成本，提高工程现场的工作效率。

　　（3）手机APP控制
　　脱硝系统内的被控设备均可通过手机APP进行远程操作，并且可将运行数据通过手机APP进行监视，供方提供数据平台软件安装包以及2个免费用户账号，远程控制需用网络资源由需方提供，现场网络及用户手机卡供方不予提供。

　　4.产品型号
　　为满足不同锅炉吨位的需求，本产品共设置两种型号，具体型号规格表如下：

表-标准型MOUDL-PTX2主机配置参数

表-加强型MOUDL-PTX2主机配置参数

第3章 低排解决方案说明

　　综合以上方案，充分地说明了对于NOX排放浓度≤200mg/Nm3（标态，干基，9%O2），只需要现有的设备及药剂，再加上合理的布点，即可满足。但对于NOX排放浓度≤80mg/Nm3（标态，干基，9%O2），我们在原有的设备、工艺基础上，做了如下补偿和强化，以保证NOX排放浓度稳定≤80mg/Nm3（标态，干基，9%O2），具体强化如下。

　　1.将原有落后的分层煤斗更换成“混煤分层一体机”
　　用户之前所使用的分层煤斗，有许多是由炉排厂生产的低配产品，运行时炉排上经常布煤不均、漏风严重（即氧量偏高）。当氧量超过9%时，NOX 浓度被折算加高，为确保实现低排标准及降低改造之后的投药费用，改造时将落后的分层煤斗直接更换成我司第九代节能减排产品----“混煤分层一体机”，更换以后，鼓、引风机的变频数可以各减少5赫兹以上，从而确保将炉内氧量控制在9%以下，使NOX 浓度被折算减量。
　　2.药剂的突破与强化
　　为了保证NOX≤80mg/Nm3（标态，干基，9%O2），我们在药剂上做了升级，研发出了更多种类的脱硝“猛药”——活化因子脱硝药剂。根据不同锅炉的燃烧形式及燃烧状态（炉膛温度需在700℃以上），选择不同种类的活化因子脱硝药剂，进行“对症下药”。若锅炉工况极为复杂，必要时，可采取不同喷点的喷枪喷射不同种类的脱硝药剂，以保证每一个喷点的药剂都能够充分反应，最大程度使脱硝效率一直稳定维持在高限范围内，进而保证稳定运行。

　　3.喷点的多样化选择
　　传统的喷枪布点形式只局限于炉前或炉侧，这种布点形式存在一定的死区。为保证药剂与烟气充分的混合，可根据锅炉具体形式，选择在炉顶及炉侧进行布点，保证药剂的全方位覆盖。
　　4.升级强化喷枪
　　对喷进行系统化升级，使得升级后的喷枪扇射面更大，比原有喷枪扇射面提升400%以上。扇射面越大，药剂覆盖烟气的效果越好，进而提升脱硝效率。如下图。

　　5.设备及管线
　　设备到现场后与现场安放设备位置的地脚螺栓进行连接就位，然后根据现场锅炉及设备安装位置进行管路安装。喷枪采用“树杈”形势布置，从而保证各喷点药剂分布均匀，形成有效面积的脱硝层，与烟气充分接触；
魔豆MODUL-PTX2整机出厂，无需现场拼装，除必要的管道配置，基本上实现即插即用。整个安装过程可在3-7日内完成，管道采用卡盘式连接，快捷方便，效率之高令传统工程的施工建设望尘莫及。

　　6.供药系统设计说明
　　为满足客户供药量需求，本产品送药系统进行专业加工，将加药量控制在1～50Kg/h范围内，在满足供药量的前提下，还保证了供药效果，杜绝“反吹”现象发生，实现全天不间断供药。

　　7.输送系统设计说明
　　采用涡流风机作为输送系统，根据客户现场情况，设计风机输送距离至少为40m，风机风量满足脱硝层气力输送，具备完善的泄压及安全阀保护系统。
　　8.控制系统设计说明
　　通过PLC程序控制，实现“一键启停”及“模式化”选择功能，其中包括：节能模式，高效模式，智能模式三大模式。
　　智能模式说明：将在线设备中的NOX及O2采集到产品的中控系统内，计算出折算数据，通过设定NOX折算浓度极限值及调节值，自动调节供药系统频率，降低客户操作难度。
　　通过采集温感信号，自动调节喷枪阀门启停，达到控制药剂量的目的
　　安装完毕后进行设备调试，经人工将袋装颗粒状药剂加入底部加药箱，设备运行将药剂运储于料仓中，通过设备输送，完成炉内喷射，进行脱硝反应，本产品通过与在线设备连接，根据排放氮氧化物量，通过变频进行设备运行调节，实现脱硝效益最大化。