烟气SCR脱硝技术介绍
大连艾一德环境能源工程有限公司
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一、烟气脱硝技术概述
1、NOx的危害
氮氧化物（NO x）是一种重要的大气污染物，产生的危害如下: 1、促进酸雨的生成； 2、增加近地层大气的臭氧浓度，产生光化学烟雾，影响能见度， 3、对人体有强烈的刺激作用，引起呼吸道疾病，严重时会导致死亡； 中国已成为NOx排放的重灾区，根据国家环境监测站提供的数据表明中国的氮 氧化物污染非常严重，一些城市和地区的氮氧化物浓度超标，在部分城市已经 出现光化学烟雾。
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2、NOx国家排放标准
按照《GB13223-2011_火电厂大气污染物排放标准》，全国火电企业现役 和新建火电机组在2014年7月1日及2012年前排放的氮氧化物上限值 100mg/Nm3。（各地方2014年前多按总量减排实现脱硝）； 水泥行业执行《GB4915-2004水泥工业大气污染物排放标准》，NOx排放 限值800mg/m3，单位产品排放量2.40kg/t；新的水泥工业大气污染物标准正在 制定中，排放要求将要求更加严格； 其他行业执行行业标准或参照《GB13223-2011-火电厂大气污染物排放标 准》，或执行地区总量减排要求。
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3、脱硝技术的分类
燃烧过程中的NOx脱除 低氮燃烧技术、循环流化床洁净燃烧技术（CFBC） 现有的烟气脱硝技术 a、选择性催化还原技术（SCR）、 b、选择性非催化还原技术（SNCR）--高温850-1000℃下反应 在炉内喷还原剂。 c、SNCR - SCR 联合技术 d、低氮燃烧-SNCR联合技术 直接
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4、脱硝技术对比
项目 NOx控制技术 低NOx燃烧器 低NOx燃烧技术 空气分级 燃料再燃 燃烧优化系统 SCR 脱硝效率% 20~40 20~40 50~70 10~30 ~90 NOx控制极限 各种低NOx燃烧技术 组合，可将NOx排放 浓度降低到约 350mg/Nm3 受制于硬件设备 50mg/Nm3以下
烟气脱硝技术
SNCR SNCR-SCR联合工 艺
大型锅炉40%，中 小型锅炉及窑炉 也可达到较高效 率，最高可到85% 取决于入口NOx浓度 40~90
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5、工艺的选择
低NOx燃烧器、分级配风、OFA(Over Fire Air)、再燃等技术目前在国内已经有 广泛应用，但其效果受锅炉工况影响较大，一般NOx的排放量不能达到预期效果或 效果不明显。作为烟气净化方式的选择性催化还原(SCR)可以取得高达90%的NOx 除率，但同时具有投资大、运行费用高的问题，限制了其广泛应用。而相对较廉价 的选择性非催化还原(SNCR)技术，在大型锅炉使用中去除效率普遍不高于40%，但 在中小型锅炉及工业窑炉项目中也可达到较高的去除效率。目前SCR工艺项
目使用 最多，约是SNCR工艺项目的2倍，而SCR-SNCR联合工艺项目则使用极少。
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SCR与SNCR 以及SCR/SNCR联产的比较
主要成熟技术 1 2 3 4 5 6 还原剂 反应温度 催化剂 脱硝效率 NH3 逃逸 系统压力损失 NH3或尿素 300~400℃ 成份主要为TiO2， V2O5 WO3 70%~90% 3~5ppm 催化剂会造成较大的压力损失 （＞100mmH2O） 高灰分会磨耗催化剂，碱金属 氧化物会使催化剂钝化 受省煤器出口烟气温度的影响 SCR 尿素或NH3 前段:900~1100℃，后段:300~400℃ 后段加装少量催化剂(成份同前) 40%~90% 3~5ppm左右 催化剂用量较SCR小，产生的压力损失 相对较低(＜40-60mmH2O) 影响与SCR相同 受炉膛内烟气流速、温度分布及NOx分 布的影响(需做计算机模拟分析) 较小(需增加一小型催化剂反应器，无 需增设供氨或尿素系统) SNCR/SCR联产 尿素或NH3 900~1100℃ 不使用催化剂 大型机组25%~40%，小型机组 配合LNB、OFA技术可达80% 5~10ppm 没有压力损失 SNCR
7 8
燃料的影响 锅炉的影响
无影响 与SNCR/SCR混合系统影响相同 (需做计算机模拟分析) 小(锅炉无需增加催化剂反应 器)
9
占地空间
大（需增加大型催化剂反应器 和供氨或尿素系统）
三种方法各有千秋，在世界范围内都得到较快的发展，目前采用SCR工艺技术的项目最多，数 量是SNCR的两倍左右，SNCR/SCR联产项目实际案例很少。
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二、 SCR选择性催化还原法介绍
1、概述
SCR（ Selective Catalytic Reduction）还原剂（NH3）在催化剂的作用下， 将烟气中NOx还原为氮气和水。“选择性”指氨有选择地将 NOx 进行还原的反应。 SCR装置一般布置在锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间，催化反应温度在 300℃～400℃。 主要优点有： 1、最大的脱硝率可以达到90％，使得NH3的消耗量最优化； 2、使用最为广泛，成功案例多； 主要缺点有： 1、投资费用、运行费用在所有处理方法中最高； 2、有副产物SO3生成； 3、对设计要求较高，计算机模拟流场分析是必要的。·
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2、反应原理
基本反应方程式
NOX
NH3
4 NO + 4 NH3 + O2 6 NO2 + 8 NH3
4 N2 + 6 H2O 7 N2 + 12 H2O
SO2
副作用方程式 SO3 + 1/2 O2 NH4 HSO4
NH3 + SO3 + H2O
N2
H2O
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4、还原剂介绍
SCR系统可采用液氨、氨水、尿素等作为还原剂；所有反应剂的有 效成分都是NH3。 尿素通过加热可分解出NH3；氨水通过蒸发可分离出NH3。 液氨（纯氨）：可以直接通过蒸发形成NH3，向脱硝系统提供还原 剂。 氨水和尿素：需分解才能制备得到NH3，并产生水和CO2等副产物 。 采用氨水作为制备剂时，一般选用20~30%浓度的氨水； 采用尿素溶
液作为制备剂时，一般选用40~50%浓度的尿素溶液。
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还原剂比较
项目 反应剂费用比例 运输费用 安全性 存储条件 储存方式 初投资 运行费用 设备安全要求 液氨 便宜1.0 便宜 有毒 高压 液态 便宜 便宜，需要蒸发液 氨 有法律规定 氨水 较贵1.50 贵 有害 常压 液态 贵 贵，需要高热量蒸 发水和氨 需要 尿素 最贵1.80 便宜 无害 常压，干态 微粒状 贵 贵，需要高热量水 解尿素和蒸发氨 基本上不需要
尿素作为还原剂无论初次投资还是运行费用都最高，但尿素运输方便、 无安全隐患，而氨水、液氨运输不便，且氨量超10吨属于重大危险源。
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液氨系统主要设备组成
液氨系统主要由储氨罐、氨蒸发器、稀释槽、缓冲罐组成。
储氨罐
液氨蒸发区
氨气缓 冲罐
氨稀释 槽
氨蒸 发槽
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尿素系统主要设备组成
尿素系统分为水解、热解两种，目前国内使用较多的为热解系统，主要由尿素 储仓、溶解罐、热解罐、循环模块组成。
尿素车间
高流量循环模块
尿素热解炉
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5、催化剂介绍
SCR催化剂是SCR脱硝系统的核心，一般分为平板式、蜂窝式和波 纹板式三种，其中蜂窝式在我国使用最为广泛。
平板式
蜂窝式
波纹板式
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5、辅助系统介绍
1） 稀释风与氨气的混合 • 将氨气稀释到浓度为5％； • 使氨气分布更加均匀； • 增加动能，提高氨气的扩散能力。
氨气缓冲罐 锅炉 脱硝装置 空预器 稀释风机 混合器 液氨蒸发槽 液氨储罐
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稀释风机
氨空混合器
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2）喷氨系统
NH3喷射格栅 • •
保证氨和烟气的均匀混合 NH3/NOx沿烟道截面均匀的分布
氨喷射格栅(AIG)
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调整氨的流量分配阀门
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3）、反应器壳体
喷氨 烟气进口 催化剂层 承载催化剂 预留加装备用层催化剂的空间 保证烟气均匀分布 密封装置 吹灰器
烟气出口
布置方式：一般采用2＋1或3＋1布置； 备用层：将新催化剂安装在预留催化剂 位置，以减少催化剂更换量，并充分利 用尚未完全失效的旧催化剂，从而减少 催化剂更换费用，提高脱硝效率。
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4）、吹灰器
蒸汽吹灰器－耙式吹灰器
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声波吹灰器
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蒸汽吹灰器和声波吹灰器比较
项 目 吹灰器本体 声波吹灰器 进口产
品价格高 需要安装直径为50mm的压缩空气 管。声波吹灰器很轻便，可以通 过安装法兰很轻易地安装在SCR 上，并仅仅伸出设备0.7m。 10分钟吹10秒钟的频率。每次 0.368立方米/声波吹灰器 声波吹灰器结构简单，维护方 便。钛合金膜片是唯一一个活动 部件，通常寿命为5年。 噪音较大，在反应器外部的吹灰 器发声部分必须做隔音处理，经 过处理后的噪音水平可以降低到 75dB以下。 蒸汽吹灰器 中 等 需要直径较大的带保温层的高压 蒸汽管道，SCR反应器外有很多 管道备件需要安装，它伸出反应 器外较长。 每天吹1次的频率
管道和附件
运行成本
维护成本
每使用1－2年，蒸汽吹灰器的一 些部件需要更换。
环境影响
工作噪音较小
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6、流场模拟
SCR系统必须做流场模拟来不断调整完善设计，因此设计单位应具 备做流场模拟的能力。
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7、艾一德核心设备
喷氨格栅模块 艾一德开发的喷氨模块，将喷氨格栅与扰流设施组合在一起形成独 立模块， 艾一德喷氨格栅主要优点： 1、 模块化设计，便于运输安装； 2、 在喷嘴上部设置扰流装置， 进一步加大喷氨均匀性； 3、 喷嘴具有防堵塞功能 4、 横向、纵向喷射量均可调节， 可控度高； 5、 每一个喷氨格栅都针对具体项 目做流场模拟分析，确保喷氨均匀。
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2)氨区系统模块 艾一德将氨区系统如液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气稀释罐（吸收 槽）等及其管路、阀门、仪表、控制系统制作成模块化撬装设 备，服务于建设单位或者脱硝系统总承包厂家。
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8、艾一德提供以下服务 1）脱硝项目EPC总承包； 2）脱硝项目技术咨询服务； 3）脱硝系统部分设备设计及供货：喷氨格栅、氨区系统模 块。
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烟气SCR脱硝技术介绍
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一、烟气脱硝技术概述
1、NOx的危害
氮氧化物（NO x）是一种重要的大气污染物，产生的危害如下: 1、促进酸雨的生成； 2、增加近地层大气的臭氧浓度，产生光化学烟雾，影响能见度， 3、对人体有强烈的刺激作用，引起呼吸道疾病，严重时会导致死亡； 中国已成为NOx排放的重灾区，根据国家环境监测站提供的数据表明中国的氮 氧化物污染非常严重，一些城市和地区的氮氧化物浓度超标，在部分城市已经 出现光化学烟雾。
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2、NOx国家排放标准
按照《GB13223-2011_火电厂大气污染物排放标准》，全国火电企业现役 和新建火电机组在2014年7月1日及2012年前排放的氮氧化物上限值 100mg/Nm3。（各地方2014年前多按总量减排实现脱硝）； 水泥行业执行《GB4915-2004水泥工业大气污染物排放标准》，NOx排放 限值800mg/m3，单位产品排放量2.40kg/t；新的水泥工业大气污染物标准正在 制定中，排放要求将要求更加严格； 其他行业执行行业标准或参照《GB13223-2011-火电厂大气污染物排放标 准》，或执行地区总量减排要求。
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3、脱硝技术的分类
燃烧过程中的NOx脱除 低氮燃烧技术、循环流化床洁净燃烧技术（CFBC） 现有的烟气脱硝技术 a、选择性催化还原技术（SCR）、 b、选择性非催化还原技术（SNCR）--高温850-1000℃下反应 在炉内喷还原剂。 c、SNCR - SCR 联合技术 d、低氮燃烧-SNCR联合技术 直接
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4、脱硝技术对比
项目 NOx控制技术 低NOx燃烧器 低NOx燃烧技术 空气分级 燃料再燃 燃烧优化系统 SCR 脱硝效率% 20~40 20~40 50~70 10~30 ~90 NOx控制极限 各种低NOx燃烧技术 组合，可将NOx排放 浓度降低到约 350mg/Nm3 受制于硬件设备 50mg/Nm3以下
烟气脱硝技术
SNCR SNCR-SCR联合工 艺
大型锅炉40%，中 小型锅炉及窑炉 也可达到较高效 率，最高可到85% 取决于入口NOx浓度 40~90
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5、工艺的选择
低NOx燃烧器、分级配风、OFA(Over Fire Air)、再燃等技术目前在国内已经有 广泛应用，但其效果受锅炉工况影响较大，一般NOx的排放量不能达到预期效果或 效果不明显。作为烟气净化方式的选择性催化还原(SCR)可以取得高达90%的NOx 除率，但同时具有投资大、运行费用高的问题，限制了其广泛应用。而相对较廉价 的选择性非催化还原(SNCR)技术，在大型锅炉使用中去除效率普遍不高于40%，但 在中小型锅炉及工业窑炉项目中也可达到较高的去除效率。目前SCR工艺项
目使用 最多，约是SNCR工艺项目的2倍，而SCR-SNCR联合工艺项目则使用极少。
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SCR与SNCR 以及SCR/SNCR联产的比较
主要成熟技术 1 2 3 4 5 6 还原剂 反应温度 催化剂 脱硝效率 NH3 逃逸 系统压力损失 NH3或尿素 300~400℃ 成份主要为TiO2， V2O5 WO3 70%~90% 3~5ppm 催化剂会造成较大的压力损失 （＞100mmH2O） 高灰分会磨耗催化剂，碱金属 氧化物会使催化剂钝化 受省煤器出口烟气温度的影响 SCR 尿素或NH3 前段:900~1100℃，后段:300~400℃ 后段加装少量催化剂(成份同前) 40%~90% 3~5ppm左右 催化剂用量较SCR小，产生的压力损失 相对较低(＜40-60mmH2O) 影响与SCR相同 受炉膛内烟气流速、温度分布及NOx分 布的影响(需做计算机模拟分析) 较小(需增加一小型催化剂反应器，无 需增设供氨或尿素系统) SNCR/SCR联产 尿素或NH3 900~1100℃ 不使用催化剂 大型机组25%~40%，小型机组 配合LNB、OFA技术可达80% 5~10ppm 没有压力损失 SNCR
7 8
燃料的影响 锅炉的影响
无影响 与SNCR/SCR混合系统影响相同 (需做计算机模拟分析) 小(锅炉无需增加催化剂反应 器)
9
占地空间
大（需增加大型催化剂反应器 和供氨或尿素系统）
三种方法各有千秋，在世界范围内都得到较快的发展，目前采用SCR工艺技术的项目最多，数 量是SNCR的两倍左右，SNCR/SCR联产项目实际案例很少。
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二、 SCR选择性催化还原法介绍
1、概述
SCR（ Selective Catalytic Reduction）还原剂（NH3）在催化剂的作用下， 将烟气中NOx还原为氮气和水。“选择性”指氨有选择地将 NOx 进行还原的反应。 SCR装置一般布置在锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间，催化反应温度在 300℃～400℃。 主要优点有： 1、最大的脱硝率可以达到90％，使得NH3的消耗量最优化； 2、使用最为广泛，成功案例多； 主要缺点有： 1、投资费用、运行费用在所有处理方法中最高； 2、有副产物SO3生成； 3、对设计要求较高，计算机模拟流场分析是必要的。·
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2、反应原理
基本反应方程式
NOX
NH3
4 NO + 4 NH3 + O2 6 NO2 + 8 NH3
4 N2 + 6 H2O 7 N2 + 12 H2O
SO2
副作用方程式 SO3 + 1/2 O2 NH4 HSO4
NH3 + SO3 + H2O
N2
H2O
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4、还原剂介绍
SCR系统可采用液氨、氨水、尿素等作为还原剂；所有反应剂的有 效成分都是NH3。 尿素通过加热可分解出NH3；氨水通过蒸发可分离出NH3。 液氨（纯氨）：可以直接通过蒸发形成NH3，向脱硝系统提供还原 剂。 氨水和尿素：需分解才能制备得到NH3，并产生水和CO2等副产物 。 采用氨水作为制备剂时，一般选用20~30%浓度的氨水； 采用尿素溶
液作为制备剂时，一般选用40~50%浓度的尿素溶液。
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还原剂比较
项目 反应剂费用比例 运输费用 安全性 存储条件 储存方式 初投资 运行费用 设备安全要求 液氨 便宜1.0 便宜 有毒 高压 液态 便宜 便宜，需要蒸发液 氨 有法律规定 氨水 较贵1.50 贵 有害 常压 液态 贵 贵，需要高热量蒸 发水和氨 需要 尿素 最贵1.80 便宜 无害 常压，干态 微粒状 贵 贵，需要高热量水 解尿素和蒸发氨 基本上不需要
尿素作为还原剂无论初次投资还是运行费用都最高，但尿素运输方便、 无安全隐患，而氨水、液氨运输不便，且氨量超10吨属于重大危险源。
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液氨系统主要设备组成
液氨系统主要由储氨罐、氨蒸发器、稀释槽、缓冲罐组成。
储氨罐
液氨蒸发区
氨气缓 冲罐
氨稀释 槽
氨蒸 发槽
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尿素系统主要设备组成
尿素系统分为水解、热解两种，目前国内使用较多的为热解系统，主要由尿素 储仓、溶解罐、热解罐、循环模块组成。
尿素车间
高流量循环模块
尿素热解炉
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5、催化剂介绍
SCR催化剂是SCR脱硝系统的核心，一般分为平板式、蜂窝式和波 纹板式三种，其中蜂窝式在我国使用最为广泛。
平板式
蜂窝式
波纹板式
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5、辅助系统介绍
1） 稀释风与氨气的混合 • 将氨气稀释到浓度为5％； • 使氨气分布更加均匀； • 增加动能，提高氨气的扩散能力。
氨气缓冲罐 锅炉 脱硝装置 空预器 稀释风机 混合器 液氨蒸发槽 液氨储罐
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稀释风机
氨空混合器
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2）喷氨系统
NH3喷射格栅 • •
保证氨和烟气的均匀混合 NH3/NOx沿烟道截面均匀的分布
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3）、反应器壳体
喷氨 烟气进口 催化剂层 承载催化剂 预留加装备用层催化剂的空间 保证烟气均匀分布 密封装置 吹灰器
烟气出口
布置方式：一般采用2＋1或3＋1布置； 备用层：将新催化剂安装在预留催化剂 位置，以减少催化剂更换量，并充分利 用尚未完全失效的旧催化剂，从而减少 催化剂更换费用，提高脱硝效率。
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4）、吹灰器
蒸汽吹灰器－耙式吹灰器
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声波吹灰器
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蒸汽吹灰器和声波吹灰器比较
项 目 吹灰器本体 声波吹灰器 进口产
品价格高 需要安装直径为50mm的压缩空气 管。声波吹灰器很轻便，可以通 过安装法兰很轻易地安装在SCR 上，并仅仅伸出设备0.7m。 10分钟吹10秒钟的频率。每次 0.368立方米/声波吹灰器 声波吹灰器结构简单，维护方 便。钛合金膜片是唯一一个活动 部件，通常寿命为5年。 噪音较大，在反应器外部的吹灰 器发声部分必须做隔音处理，经 过处理后的噪音水平可以降低到 75dB以下。 蒸汽吹灰器 中 等 需要直径较大的带保温层的高压 蒸汽管道，SCR反应器外有很多 管道备件需要安装，它伸出反应 器外较长。 每天吹1次的频率
管道和附件
运行成本
维护成本
每使用1－2年，蒸汽吹灰器的一 些部件需要更换。
环境影响
工作噪音较小
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6、流场模拟
SCR系统必须做流场模拟来不断调整完善设计，因此设计单位应具 备做流场模拟的能力。
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7、艾一德核心设备
喷氨格栅模块 艾一德开发的喷氨模块，将喷氨格栅与扰流设施组合在一起形成独 立模块， 艾一德喷氨格栅主要优点： 1、 模块化设计，便于运输安装； 2、 在喷嘴上部设置扰流装置， 进一步加大喷氨均匀性； 3、 喷嘴具有防堵塞功能 4、 横向、纵向喷射量均可调节， 可控度高； 5、 每一个喷氨格栅都针对具体项 目做流场模拟分析，确保喷氨均匀。
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2)氨区系统模块 艾一德将氨区系统如液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气稀释罐（吸收 槽）等及其管路、阀门、仪表、控制系统制作成模块化撬装设 备，服务于建设单位或者脱硝系统总承包厂家。
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8、艾一德提供以下服务 1）脱硝项目EPC总承包； 2）脱硝项目技术咨询服务； 3）脱硝系统部分设备设计及供货：喷氨格栅、氨区系统模 块。
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