项目名称：xx有限公司1×180㎡烧结机湿法脱硫改造+中温SCR脱硝工程。
xx有限公司1×180㎡烧结机烟气。因国家排放标准提高，需对原有湿法脱硫系统来进行改造，并增设1套中温SCR脱硝装置。使排放烟气中的SO2，NOX含量稳定达到《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准 GB28662-2012》等20项国家污染物排放标准修改单要求。
本工程采用对原有湿法脱硫改造+中温SCR脱硝工艺。本项目脱硝系统按照“一机一塔”方案配置，即一线烧结机配置一套湿法脱硫及一套中温脱硝装置，本项目共计1台180㎡烧结机。
脱硫脱硝装置的设计、制造、安装、调试、试运行等应符合相关的中国规范及标准。必须充分遵循安全、经济、适用、可靠、合理的原则，在此基础上进行合理的设计优化，设计执行现行的有关规程、规定和规范。
烟气脱硫脱硝工艺和设备均为全新的，并且具有可靠的质量和先进的技术，能够保证高可用率、高脱硫脱硝率、低氨水消耗量、低厂用电量及低耗水量,而且完全符合环境保护要求。系统和设备成熟，不使用任何带有试验/原始型/示范性质的系统和设备。
考核、最终交付等应符合相关的中国法律及规范、以及最新版的ISO和IEC标准。对于标准的采用应符合下述原则：
与安全、环保、健康、消防等相关的事项必须执行中国国家及地方有关法规、标准；
上述标准中不包含的部分采用技术来源国标准或国际通用标准，由我方提供，厂区确认；
目前业主已经建设了有一套石灰石石膏湿法脱硫装置，原设计脱硫入口SO2值大约为1300mg/Nm³，因目前环保排放指标提升，现有脱硫装置已经不能满足目标，目前需对石灰石石膏湿法脱硫装置做改造，保证改造后的脱硫装置出口SO2排放指标低于35mg/Nm³（标态、干基、16%氧）。
因目前收集到的相关参数不完善，本方案给出两种可能的改造方案，供业主方做参考。
方案一：更换目前的喷淋层以及循环泵，根据现有的排放指标重新选定合适的喷淋层以及循环泵，吸收塔本体不做改动，只需要将喷淋层入口稍微改动即可。相应的喷淋管、喷淋层喷嘴进行更换，循环泵基础进行拆除重建，匹配现有循环泵。
方案二：目前现有的喷淋层以及循环泵不做改动，新增一层喷淋层以及循环泵和相关管路，吸收塔本体需进行加高，加高约2m，以放置新增喷淋层，相对应的新增加相关喷嘴以及循环泵基础。
以上两种方案为最经济最可行的方案，具体采用哪种方案，需业主方提供原有脱硫设计参数后进行核算。
鉴于烧结机烟气的特殊性，以及目前烧结机建设的是湿法脱硫，本次脱硝决定采用中温SCR脱硝工艺，采用中温脱硝催化剂，以20%氨水作为还原剂。
中温SCR脱硝设计效率87.5%，脱硝入口设计NOx值400mg/Nm³（标态、干基、16%氧），脱硝出口设计NOx值50mg/Nm³（标态、干基、16%氧）。
冷却水：压力：0.2~0.3MPa、温度≤30℃、悬浮物≤20mg/L、水质硬度≤4mg/L、pH值≥7、含油量≤2mg/L。
压力：0.5~0.7MPa、含油量≤0.1mg/m³、压力露点温度-40℃、固体颗粒：浓度＜1mg/m³，粒径小于等于1μm；
10）系统同烧结主机运行模式相协调，装置的设计必须确保在启动方式上的快速投入率，在负荷调整时有好的适应特性，在不同运行条件下能可靠的和稳定的连续运行。
具体流程：除尘器（原有）湿法脱硫（原有，需做改造） GGH煤气燃烧器SCR脱硝反应器GGH脱硝增压风机（需核算，如有）烟囱（原有）排放。
1）、保证同步——多线路外循环，完全实现与主生产线）、中温CSR脱硝工艺，技术成熟，稳定可靠，已在烧结、焦化等生产线）、采用焦炉煤气/高炉煤气作为烟气再热热源；
本项目采用的 中温SCR 脱硝技术是在 约240℃时在催化剂作用下，将 气态氨基还原剂（液氨、氨水、尿素制备成气态氨）喷入烟气中，氨与烟气中的 NOx 发生还原反应，生成无害的N2和H2O，同时可裂解二噁英，反应的化学方程式如下：
中温SCR 脱硝技术目前目前在烧结行业烟气脱硝领域应用较多，在台湾中钢所有烧结机均采用此工艺进行烟气脱硝，在韩国浦项、奥 地利奥钢联的烧结烟气脱硝也有应用。
本项目中中温SCR 脱硝系统设置在电除尘器装置及湿法脱硫之后，主要由以下几个分系统组成：烟气换热系统、烟气再加热系统、氨的供应及稀释系统、氨喷射混合系统、中温SCR 反应器系统、烟气增压系统（如有）等组成。 主要流程图如下：
烟气经除尘装置除尘脱硫后，自湿法脱硫出口烟道引出，经GGH换热器与脱硝后的净烟气换热升温至180℃，进入脱硝反应器入口烟道，与加热炉送来的高温烟气充分混合升温至240℃，升温后的烟气继而与稀释风机送入的氨空气混合气混合，在静态混合器的扰动下得以充分混合，再经过整流器整流后进入脱硝反应器；氨与烟气中的NOx在催化剂表面发生氮氧化物的还原反应，反应后的净烟气由脱硝出口烟道送至GGH换热器，GGH换热器与原烟气换热降温，出口烟温由230℃降低至约100℃，最后由脱硝系统引风机送至原烟囱排放。
烟气选择性催化还原脱硝技术在电力行业普遍应用，应用的催化剂主要是高温催化剂，反应温度基本都是在 350-420℃。而烧结、球团行业由于烟气自身的特性如水分含量高、要求同时脱除二噁英等特点，目前中温SCR 技术脱硝反应的温度为 220℃左右，由于温度的差异，导致催化剂的活性成分、比例，应用场景范围、配套反应器设计的基本要求、催化剂结构及形式等均与电力行业有很大的差异。
本项目中烟气脱硝设置在湿法脱硫之后，脱硝烟道从湿法脱硫出口烟道引出，送至脱硝区域，烟气先经过GGH换热器预热再在烟道中与燃烧器内热烟气混合均匀后进一步升温，继而与稀释风机送入的氨空气混合气混合后，进入中温SCR反应器进行脱硝反应脱硝后烟气由引风机引入出口烟道，排入原烟囱。烟道、反应器、GGH、加热炉等由新设置的钢结构支撑；考虑到烟气中的粉尘在烟道及催化剂表面的沉积，在进口烟道的布置上最大限度地考虑气流导流、整流措施，使氨空气混合气分布均匀，进入反应器后流向垂直催化剂表面向下，同时，每层催化剂上方均设置声波吹灰器，将停留在催化剂面层上的粉尘及时吹扫掉，由烟气携带出反应器。
由于经除尘后的原烟气温度偏低，为保证中温SCR 脱硝反应温 度并提高能源利用效率，本脱硝方案中脱硝装置配置一套GGH换热器和一套烟气加热炉系统。脱硝系统启动时，净烟气与原烟气温度基本相同，此时GGH换热器作用很小，因此，主要由加热炉将原烟气温度较大幅度提升，而随着净烟气温度的升高，原烟气经GGH加热后进一步通过与加热炉提供的热烟气混合而加热，以此来实现脱硝系统原烟气升温至 240℃，达到脱硝系统要的高温反应温度。本脱硝系统正常运行时，原烟气经 GGH 换热器后，被加热至约 180℃，通过与热烟气混合实现约60℃的温升，从而使进入脱硝反应器的烟气温度不低于 240℃，满足脱硝系统催化反应温度要求。
脱硝系统按一台烧结机一台中温SCR 反应器设计，中温SCR反应器尺寸按烟气设计工况100％烟气量的要求设计，以保证脱 硝系统满足各种负荷工况烟气量的要求，设计运行温度按240℃考虑； 反应器设计压力按±5000Pa考虑，设计瞬时不变形承载能力不低于±6500Pa。
中温SCR反应器内部截面空间尺寸初步设计为 13.54m×7.02m（暂定尺寸），设计最大限度地考虑与周围设备布置的协调性及美观性。
中温SCR反应器设计成烟气竖直向下流动，反应器进出口段合理设 置导流板，入口处设气流均布整流装置，以保证催化剂对烟气分布、流向、温度分布等的要求。反应器内部考虑防磨措施。反应器内部各类加强板、支架均设计成不易积灰的型式，同时考虑热膨胀的补偿措 施。
中温SCR反应器按通用型设计，满足各种各样的形式的催化剂安装要求。 反应器每层催化剂层设置一个人孔门和一个催化剂安装门。反应器每层催化剂层配有可拆卸的催化剂测试元件。反应器设计有催化剂维修及更换所必须的起吊装置和平台。
对于烟气脱硝催化剂目前市场上主要有蜂窝式、板式和 波纹板式三种形式，催化剂形式的比较见下表：
蜂窝式催化剂由于具有较大的比表面积，因而在同等工程设计条 件下，需要的体积量较小，从而能够减小反应器尺寸，降低建设中温SCR 脱硝装置的初期投资所需成本。而板式催化剂由于具有相对大的开孔率，压力损失就比较小，能节约一定的运行成本，同时从大开孔率的角度考虑，在高粉尘浓度的工况下，其抗堵塞性能也具有一定的优势；波纹式催化剂介于前两者之间。目前，高灰尘燃煤锅炉一般会用板式催化剂，低灰尘燃煤锅炉一般会用蜂窝式催化剂，波纹板式催化剂在一些燃气机组以及少数小容量燃煤机组上有不少的应用业绩。各种催化剂的特点： 蜂窝状催化剂：比面积大，相同参数情况下，催化剂体积小，适合使用的范围广，内外介质均匀，市场占有率高。板式催化剂：比面积小，相同参数情况下，催化剂体积较大，防堵灰能力最强，一般应用于灰含量为 50g/Nm3 以上或灰尘粘度较高的 烟气脱硝工程，生产周期快，通常存在的问题是上下两个催化剂模块 之间的缝隙容易积灰，而且不容易清除，切割后的金属网容易发 生腐蚀现象。
波纹板式催化剂：比面积居中，耐磨损能力平平，重量很轻，模块单元可以直接安装于反应器内，安装形式更为灵活，当然，标准模块同样存在上下两个催化剂篮子之间的缝隙容易积灰的问题。
目前板式、蜂窝及波纹板式催化剂在烟气脱硝脱二噁英方面 均有应用业绩，在台湾中钢5台烧结机全部采用板式催化剂，脱二噁英的效果得到一定效果验证。在韩国浦项光阳烧结厂，蜂窝及波纹板式催化剂均有应用，其中蜂窝式有3台应用业绩，波纹板式为 2台。奥地利奥钢联也有 1台烧结烟气脱硝蜂窝式应用业绩。依据工程经验，烧结烟气很复杂，粘度较高，为避免因粉尘在催化剂缝隙中沉积影响催化剂效率，特别是借鉴现有实际烧结烟气脱硝工程经验，本项目建议采用国际上烧结烟气脱硝业绩较多的板式催化剂或者蜂窝式催化剂。
为最大化提供催化剂的利用率，降低运行成本，催化剂按 2+1 层设计，初装2层，预留1层。催化剂设计最大限度地考虑烟气的特性合理选择孔径大小并设计有防堵灰措施，确保催化剂不堵灰，同时催化剂须保证一定的抗磨损性能， 保证催化剂在各种工况下的长期稳定运行。
催化剂量最大限度地考虑燃料飞灰中灰分及微量元素可能会引起的催化剂失效问题，催化剂量设计满足性能保证中关于脱硝效率和氨的逃逸率等的要求，并考虑预留一层加装催化剂的空间。
催化剂模块设计有很大效果预防烟气短路的密封系统，密封装置的寿命 不低于催化剂的寿命，催化剂尽可能采用模块化设计，减少更换催化剂的时间。催化剂内烟气流速范围为 4m/s～8m/s。吹灰器采用声波吹灰器，催化剂的在最上层平台上方设置一只起吊重量 2吨的电动葫芦，用于催化剂的起吊、安装和更换。
在理想情况下，中温SCR 催化剂可以无限期的使用进行脱硝。但是， 有很多影响因素令催化剂暂时和（或）永久失活。跟着时间的过去，催化剂活性常数降低的因素大致上可以分为两类，化学失活和物理失活。化学失活被成为中毒，催化剂中毒的原因是：反应物、反应产物、杂质占据了催化剂的活性位，催化反应没有办法进行，从而使催化剂失活。与化学失活相同重要的是物理失活，物理失活一般是指催化剂的微孔被堵塞，NOx 与催化剂的接触被阻断。无论是化学失活还是物理失活都会影响催化剂的催化性能。下面是具体的失活原理：
（a）SO2燃烧过程中产生了SO2和SO3，并在催化反应中与NH3反应产生硫酸铵和硫酸氢铵，硫酸铵和硫酸氢铵是细小的粘性颗粒，在烟气温度过低时易凝结吸附在催化剂表面和空气预热器上，使催化剂失活，空气预热器受到腐蚀。在催化剂中增加氧化钒的比例能大大的提升催化剂的 脱硝活性，但是同时也增加了SO2 向SO3的转化量，从而增加烟气中SO3 的浓度。温度对SO2 向SO3的转化有很大的作用，即使在低氧化钒含量甚至无氧化钒含量的催化剂中，仍然有部分SO2 转化成SO3。中温SCR 脱硝系统中SO2 转化率一般为小于 1%。
（b）催化剂的烧结一般是由于在高温作用下，催化剂自身结构发生变化产生的。由于金属微晶的增加而导致催化剂活性位的缺失，减少了 催化剂有效脱硝表面积。另外，氧化钛催化剂基层也会因为其晶格的改变而损失表面积。以上这些现象都由于高温引起。热力稳定性可以在催化剂成分中加入钨而达到最大化。不同的钨含量所允许的最高运 行温度是不同的。在一般的中温SCR反应器运行温度下，烧结现象可以被忽略。
（c）碱金属的沉积碱金属（一般指钠和钾）可以直接与催化剂的活性位反应令活性位失活。钠和钾是主要的影响因素尤其是当它们以溶于水的形式存在的时候，因为这时它们更易于流动并渗入到催化剂的微孔中。脱硝反应主要发生在催化剂的外表面，因此催化剂失活的程度取决于可以到达催化剂活性位的飞灰上所含有的碱金属的浓度。对于燃料煤来说，因为在飞灰上碱金属不会溶入，催化剂中毒风险并不高。但是对于生物质例如木材燃烧后产生的飞灰，由于钾可以溶在飞灰上，催化剂中毒的风险就要更高些。
砷中毒是由烟气中的气态氧化砷（As2O3）导致的。气态氧化砷通过虹吸作用扩散进入催化剂，并在催化剂内部活性位上和非活性位上反应生成固体小颗粒。和碱金属中毒一样，预防砷中毒最好的方法是设计催化剂的成分以防止砷中毒。优化孔结构也能够更好的降低砷中毒的影响。
在液态排渣炉中预计砷中毒是最大的问题，可以在燃料中添加石 灰石来减少砷的凝结。石灰石中的氧化钙可以与砷反应生成 CaAsO4。
碱土金属中毒产生的原因是飞灰中的CaO与SO3反应生成CaSO4并覆盖住催化剂的活性位阻止反应物扩散进入催化剂进行脱硝反应。
催化剂的堵塞主要有两个原因：铵盐的沉积与飞灰的沉积。当中温SCR反应器入口温度高于铵盐的凝结温度时铵盐的沉积不会发生。铵盐的沉积只有在锅炉低负荷运行时才有机会发生，解决此类问题的方法在低负荷情况下当温度达不到要求时停止喷氨。
催化剂磨蚀是由飞灰撞击催化剂表面引起的，并与烟气速度、飞灰特性、撞击角度及催化剂特性。经验表明如果 中温SCR系统设计合理，催化剂材料耐用，就不会有很严重的催化剂腐蚀；而在催化剂入口处不合理的烟气与飞灰分布会导致严重的腐蚀发生。本项目中，烟气中飞灰含量非常低，对催化剂 的钝化作用很低。
喷射系统包括静态混合器和喷射格栅，并经数模计算和流场分析，保证氨气和烟气混合均匀，达到设定目标：NH3/NOx 混合不均匀 性≤5%。
喷射系统设置流量调节风门，能根据烟气不同的工况进行调节。 喷射系统拥有非常良好的热膨胀性、抗热变形性和和抗振性，同时氨喷射 点设置了操作平台。
喷入反应器烟道的氨气应为空气稀释后的含5%左右氨气的混合 气体。所选择的风机应该满足脱除烟气中 NOx 最大值的要求，并留有一定的余量。稀释风机风量不需要调节，风量余量为10%，压头余量为20%。脱硝装置稀释风机按两台100%容量（一用一备）设置，布置于脱硝系统钢结构平台上。
烟道设计压力按±5000Pa 设计，设计瞬时不变形承载能力不低于±6500Pa，设计温度按 240℃设计。
烟道保证在各种工况下能安全运作条件下进行设计。脱硝系统的烟气先经过GGH换热器预热，再在烟道中与加热炉产生的热烟气混合均匀，升温约50℃后，与稀释风机送来的氨空气混合气体均匀混合后进入中温SCR 脱硝反应器，在催化剂表明上进行脱硝处理后，净烟气经 GGH 换热器回收热量后，经引风机引入出口烟道，排入原烟囱。
烟道壁厚按 6mm 设计，烟道内烟气流速在进入和流出中温SCR 反应器按不超过 18m/s 设计。
根据烟气流动模拟研究结果，本项目在烟道拐角、变径、中温SCR 反应器出、入口烟道设置均设置导流板。
根据烟气温度，在脱硝系统进、出口烟道及烟道与 中温SCR 反应器、 烟道与原脱硫装置出口烟道的接口处设置有补偿器，平衡烟道系统的热膨胀作用。
中温SCR 脱硝系统采用的吹灰器主要有耙式蒸汽吹灰器与声波吹灰器两种，相比较而言，耙式蒸汽吹灰器的吹灰间隔较长，大多数都用在飞 灰含量高或粘性大的环境，能解决已形成的飞灰堵塞，需要用过热蒸汽，蒸汽耗量较大，因此运行维护费用相比来说较高。声波式吹灰器的吹灰时间短，但吹扫频率高，压缩空气仅起到膜片发声作用，相对耗量很小，吹扫间隔短，它可以使飞灰漂浮在烟气中，预防堵塞的形成，不存在吹灰死角，且具有空间要求小、维护方便以及对催化剂磨损小等优点，但对于已经积存在金属表面或年度较高的灰没有过大作用。本工程的飞灰含量较低，根据现有业绩实施经验，本可研推荐采用声波吹灰器。
氨气具有一定的爆炸危险性，喷入烟道参与脱硝反应的还原剂都 是气态 NH3，NH3与空气易形成爆炸混合物（氨的体积约 16～25%）。氨在喷入烟道前，为防止发生爆炸，需要用稀释风将NH3稀释到5%（体 积）以下。稀释风采用离心式风机供给。
氨与稀释空气混合喷入烟道后，NOx的还原反应为放热过程，对烟气温度及烟气成分的影响可忽略不计。但中温SCR 反应器安装后，其进出口烟气温度总会有某些特定的程度的降低：冷态的稀释风进入高温烟气中，会降低烟气温度约1～3℃；中温SCR反应器本体散热也会导致烟气温度降低；此外，烟道系统漏风（如膨胀节等）将是烟温降低的主要影响因素。通常中温SCR 反应器的进出口烟气的温降不超过 3℃。
GGH 换热系统由 GGH 本体设备、低泄漏风机、吹灰器等组成。原烟气进入GGH预热至约180℃后，再经由燃烧器抬温至240℃，进入反应烟道，经中温SCR反应器处理后的净烟气通过GGH换热降温至约100℃，远高于烟气水蒸汽露点，因此，净烟气经过 GGH 后基本没冷凝水凝聚现象（白烟现象），可通过原烟囱排放。
GGH可以通用进出脱硝系统的原、净烟气间的换热，使脱硝系统要的热量绝大部分在脱硝系统内部循环使用，以此来降低了烟气再热需要的能量，减少了加热炉的负荷要求，大幅度的降低脱硝系统的运行费用。
为防止GGH 在运行过程中，原烟气泄露到净烟气中，进而影响脱 硝效率，系统配置了低泄漏风机，将一部分净烟气增压送回至 GGH 中 部，来避免原烟气泄露到净烟气中，如下图：
因为原烟气和净烟气中都含有一定的粉尘，在运行过程中，飞灰会慢慢堆积在 GGH 内部，为解决这一个问题，配置了吹灰器，吹灰方式有蒸汽吹灰、高压水吹灰和压缩空气吹灰，具体形式后期确定。通过蒸汽吹灰来保证 GGH 的洁净，同时采取比较有效措施防止 GGH 的堵塞，具体措施如下：
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