4台100t链条炉SNCR SCR方案.docx

4台100th链条炉锅炉烟气SNCR+SCR脱硝技术方案2015年4月书目一、烟气脱硝技术介绍3二、本项目SNCR+SCR方案设计92.1 锅炉SNCR+SCR总体方案设计92.2 氨水溶液制备储存模块92.3 在线稀释模块92.4 计量与安排模块102.5 5喷射模块102.6 雾化气体的选用102.7 稀释水的选用112.8 冷却风错误!未定义书签。2.9 设备材料清册11三、专题说明15一、烟气脱硝技术介绍目前主流的烟气脱硝技术有选择性非催化还原技术（SNCR）,选择性催化还原技术（SCR）和SNCR/SCR联合脱硝技术。SNCR技术探讨发觉，在8001250°C这一温度范围内、无催化剂作用下，氨水等还原剂可选择性地还原烟气中的NOx生成N2和H20,基本上不与烟气中的02作用，据此发展了SNCR脱硝技术。SNCR烟气脱硝的主要反应为：NH3为还原剂4NH3+4N0+02-4N2+6H20SNCR通常采纳的还原剂有氨水、氨水和液氨，不同还原剂的比较如表3.1所列。表3.1不同还原剂特点还原剂特点尿素 平安原料（化肥） 便于运输 脱硝有效温度窗口较宽 溶解要消耗肯定热量氨水 运输成本较大 须要较大的储存罐 脱硝有效温度窗口窄液氨高危急性原料运输和存储平安性低从SNCR系统逃逸的氨可能来自两种状况，一是喷入的还原剂过量或还原剂分布不匀称,一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与NOX的反应。还原剂喷入系统必需能将还原剂喷入到炉内最有效的部位，假如喷入限制点太少或喷到炉内某个断面上的氨不匀称，则会出现分布较高的氨逃逸量。在较大尺寸的锅炉中，因为须要覆盖相当大的炉内截面，还原剂的匀称分布则更困难。为保证脱硝反应能充分地进行，以最少喷入NH3的量达到最好的还原效果，必需设法使喷入的NH3与烟气良好地混合。若喷入的NH3不充分反应，则逃逸的NH3不仅会使烟气中的飞灰简单沉积在锅炉尾部的受热面上，而且烟气中NH3遇到S03会产生NH4HS04易造成空气预热器堵塞，并有腐蚀的危急。因此，SNCR工艺的氨逃逸要求限制在8mgNm3以下。图3.1为典型SNCR脱硝工艺流程图。SNCR烟气脱硝过程是由下面四个基本过程组成: 还原剂的接收和溶液制备； 还原剂的计量输出； 在锅炉适当位置注入还原剂； 还原剂与烟气混合进行脱硝反应。SCR技术选择性催化剂还原（SCR）技术是在烟气中加入还原剂（最常用的是氨和氨水），在催化剂和合适的温度等条件下，还原剂与烟气中的氮氧化物（NOX）反应，而不与烟气中的氧进行氧化反应，生成无害的氮气和水。主要反应如下：4N0+4N+O2f4N2+6H20NO+NO2+2NH3f2N2+3H2O6N02+8NH3f7N2+120在没有催化剂的状况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（8001250°C）进行。SCR技术采纳催化剂，催化作用使反应活化能降低，反应可在更低的温度条件（320400°C）下进行。对SCR系统的制约因素随运行环境和工艺过程而改变。制约因素包括系统压降、烟道尺寸、空间、烟气微粒含量、逃逸氨浓度限制、S02氧化率、温度和NOx浓度，都影响催化剂寿命和系统的设计。除温度外，NOx.NH3浓度、过量氧和停留时间也对反应过程有肯定影响。SCR系统一般由氨或氨水的储存系统、（氨水转化为氨系统）、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、检测限制系统等组成。SCR脱硝反应器在锅炉尾部一般有三种不同的布置方式，高尘布置、低尘布置和尾部布置，图3.2为目前广泛采纳的高尘布置SCR烟气脱硝系统工艺流程图。图3.2SCR工艺系统流程（高尘布置）对于一般燃煤或燃油锅炉，SCR反应器多选择安装于锅炉省煤器与空气预热器之间，因为此区间的烟气温度刚好适合SCR脱硝还原反应，氨被喷射于省煤器与SCR反应器间烟道内的适当位置，使其与烟气充分混合后在反应器内与氮氧化物反应，SCR系统商业运行的脱硝效率约为80%95%°SNCR/SCR混合烟气脱硝技术SNCR/SCR混合技术是SNCR工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用末反应氨进行催化反应结合起来，或利用SNCR和SCR还原剂需求量不同，分别安排还原剂喷入SNCR系统和SCR系统的工艺有机结合起来，达到所需的脱硝效果，它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高脱硝率进行有效结合的一种扬长避短的混合工艺。SNCR/SCR混合工艺的脱硝效率可达到70-90%,氨的逃逸小于4mgNin3。图3.3为典型的SNCR/SCR混合烟气脱硝工艺流程。图3.3SNCR/SCR联合工艺脱硝流程图主要烟气脱硝技术的比较几种主要烟气脱硝技术综合比较状况如表3.2所列。表3.2SCR、SNCR、SNCR/SCR技术综合比较项目SCR技术SNCR技术SNCR/SCR技术反应剂NH3氨水或氨水NH3反应温度3204008001025前段:800-1000C,后段：320400C催化剂V2O5-WO3TiO2不运用催化剂后段加少量催化剂脱硝效率8095%6085%7090%反应剂喷射位置SCR反应器入口烟道炉膛内喷射锅炉负荷不同喷射位置也不同S02/S03氧化S02氧化成S03的氧化率1%不会导致S02氧化,S03浓度不增加S02氧化较SCR低NH3逃逸<2.5mgm3<8mgm3<4mgm3对空气预热器影响NH3与S03易形成硫酸氢钱,需限制NH3泄漏量和S02氧化率，并对空预器低温段进行防腐防堵改造。S03浓度低，造成堵塞或腐蚀的机率低硫酸氢核的产生较SCR低，造成堵塞或腐蚀的机率比SCR低系统压力损失新增烟道部件及催化剂层造成压力损失没有压力损失催化剂用量较SCR小，产生的压力损失较低燃料及其改变的影响燃料显著地影响运行费用，对灰份增加和灰份成分改变敏感，灰份磨耗催化剂，碱金属氧化物劣化催化剂，AS、S等使催化剂失活。基本无影响影响与SCR相同。由于催化剂较少，更换催化剂的总成本较SCR低锅炉负荷改变的影响SCR反应器布置需优化，当锅炉负荷在肯定范围改变时，进入反应器的烟气温度处于催化剂活性温度区间。多层布置时，跟随负荷改变简单跟随负荷改变中等工程造价高低较高本项目脱硝方案的选择本项目为4台100t/h链条锅炉脱硝项目。为满意最新实施的NOX排放要求，同时考虑到脱硝的经济性，举荐采纳SNCR/SCR混合法脱硝工艺，脱硝后NOX排放浓度低于100mg/Nm3,实现达标排放。SNCR/SCR混合法脱硝工艺优点如下：(1)脱硝效率可达70、90%以上，确保NOX达标排放。(2)脱硝系统运行敏捷，调整余地大。(3)投资较省。(4)占地小。(5)对锅炉的运行影响较小。(6)运行维护便利。二、本项目SNCR+SCR方案设计2.1锅炉SNCR+SCR总体方案设计燃煤锅炉生成的NOx主要由N0、N()2及微量N2O组成,其中NO含量超过90%,N02约占510%,N2O只占1%左右。项目4台蒸发量为100th链条锅炉,拟采纳SNCR÷SCR脱硝工艺能达到锅炉氮氧化物排放小于100mg八词的排放要求。我方设计的脱硝系统由7个模块组成：氨水溶液制备储存模块、稀释混合模块、计量安排模块、喷射模块、SCR反应模块、限制模块。本工程采纳25%浓度的氨水溶液，储存在氨水溶液储罐中，通过在线稀释成8%浓度左右浓度喷入烟道中。2.2氨水溶液制备储存模块该系统由卸氨泵、氨水存储罐及其各自配套的管路、阀门、仪器仪表等组成，氨水经卸氨泵打入氨水储存罐储存。为防止由于过热引起氨蒸汽的释放，氨水罐体以及其协助设施均安装在脱硝厂房内以避开阳光直晒和雨淋。厂房配有照明、接地、防雷设施及必要的保温柔消防设备。紧急喷淋运用镀锌钢管供水，喷淋面可覆盖整个存储罐区。同时，我们会保证氨水罐厂房的通风及透气。厂房内固定安装2个卧式氨水储罐，储罐采纳优质不锈钢制作，采纳密封形式，储罐顶部设有压力爱护开关和呼吸阀，保证氨罐的压力稳定，另外设有液位计、压力变送器等测量仪器。该系统我们设计了必需的报警及氨水泄漏处理设施。当检测出氨水储罐旁边有氨泄漏时,声光信号将发出警报同时检测装置将向限制系统报警。一旦气体监测仪检测出任何部位发生高浓度警报时，限制系统将自动停止SNCR系统。围堰装置的设置杜绝了氨水大量泄露时可能造成的大面积污染，保证将氨水泄露时的危害降到最低，达到国家平安生产等级标准。此外,还设置有洗眼器、冲洗用水龙头等必备装置。另外，限制系统时时监测并显示氨水储罐的实际容量，当罐内储存量低时，液位计会向主控系统发送警报以保证足够的备氨量。2.3稀释混合模块该系统主要由混合泵站、混合罐、冲洗模块、喷射泵站、测量仪表和相应的管路阀门等组成。混合泵站对氨水溶液和稀释水进行过滤、加压通过混合器充分混合后再输送至混合罐，之后再由喷射泵站将溶液输送至喷射雾化系统。由于4台锅炉距离较近，故设计4台炉共用两个泵站，混合泵站和喷射泵站。其中混合泵站共设有三台多级泵，两用一备，备用泵同时满意输送氨水和清水的条件，负责向混合罐供应合适浓度的氨水，保证系统长期、连续、稳定的运行。喷射泵站由两台加压泵组成，一用一备，负责向锅炉供应喷射用的氨水。水泵作为整个系统的重要设备，我公司全部选用知名品牌，质量牢靠，性能稳定，过流部件全部采纳优质不锈钢制作，防腐，耐磨，寿命长，为系统正常稳定长期的运行供应有力保障。氨水的稀释须要静态混合器来完成，氨水管路的氨水和稀释水管路的稀释水进入混合模块，静态混合，被稀释到喷射所需的浓度，经混合泵送入混合罐，再通过管路经喷射泵被输送到喷射位置；混合罐采纳立式不锈钢材质，依据相关行业标准，氨水挥发的氨气干脆排空会造成空气污染，所以将混合罐作为氨气外泄的汲取罐，将氨水储罐挥发的氨气全部汲取，然后通过喷射系统将其喷射到锅炉合适位置进行脱硝反应，保证系统的平安及环保运行。该部分设有流量计、电动调整阀、压力变送器、压力表等仪器仪表，流量计监测介质的流量并作为喷氨量的依据，然后通过限制变频器输出频率来达到所需的流量，电动调整阀的设置便利限制单台炉的喷量，增加了系统的敏捷性。本部分还设有手动调整装置,在自动限制系统出现问题时可以手动对流量进行调整，保证系统的长期连续运行，压力监测元件监测系统压力是否正常，并将压力信号传到中控系统。冲洗模块在系统停用检修时对管路进行冲洗，利用电动阀门的开启和关闭来限制介质的流淌方向和流向的管路，防止残留在管路中的氨水溶液溢出对人员及环境造成影响。2.4计量与安排模块每台炉置一个计量安排模块，包括氨水溶液计量安排模块和压缩空气计量安排模块。计量安排模块中安装有电磁流量计、压力变送器和电动阀等，通过流量计的读数来限制调整阀的开度，从而限制每台锅炉须要的氨水溶液的流量。喷入炉膛的氨水溶液时经过雾化后喷入的。在每台锅炉的计量安排模块中还设有电动阀，用来调整限制须要的量。2.5喷射模块溶液喷射雾化系统是整个系统的关键部分。我公司自主研发生产的HBCY-TX-SE-Z型双流体喷枪材质为特种耐高温合金，可长时间耐温I100度，短时耐温高达1250度，完全适应高温条件。该类型喷枪具有喷量可调，雾场匀称，穿透力强等优点，与市场上一般的双流体喷枪流量和喷射距离成正比的关系不同，完全符合脱硝的实际要求。当喷枪不运用时需从锅炉抽出，防止喷枪堵塞和高温炙烤，延长喷枪运用寿命。系统安装过程大约须要停炉1-2天，依据供应的锅炉温度状况可大致确定脱硝区域在炉膛出口(850T000°C)的区域。我公司脱硝用喷嘴采纳特种合金制造，雾化压力约在0.3-0.55MPa,还原剂通过喷嘴进行雾化，形成30-70m左右的小颗粒，喷入锅炉合适温度范围，大部分雾化颗粒保证停留时间大于0.5秒,确保与NOx有足够的反应时间。喷枪用软管与还原剂溶液和压缩空气管路连接，在炉膛外壁合适温度位置安装，保证雾场能够全方位对NOx进行捕获，达到志向的脱硝效率。采纳专为脱硝设计和生产的高品质喷枪，并为每支喷枪单独配置过滤器、阀门、流量开关等配件，一方面可以保证喷枪长期稳定的工作，另一方面可以在喷枪堵塞损坏的状况下将信号传到限制系统进行报警，刚好地对喷枪进行维护更换，防止因喷枪故障影响脱硝效果。此外喷枪与还原剂溶液进口和压缩空气进口的连接方式均采纳螺纹连接。双流体喷枪须要借助压缩空气来使介质雾化，系统在压缩空气总管上设置必要的压力和流量测量装置，压缩空气的运用是系统电耗的最主要消耗，依据我们的试验总结数据，该套系统中每小时须要压缩空气用量约是每支喷枪每小时消耗20-40m3,并不会对锅炉引风机的负荷造成明显的影响。2.6稀释水的选用喷入炉膛的氨水是溶液状的，溶解氨水的溶剂选择最廉价易得且溶解实力较强的水。作为氨水溶解剂的水应是具有软化水质量的纯水，满意下列规格：生活用水数据表运用的材料及化学药剂名称生活用水（自来水）目的用于溶解无催化剂脱硝设备中的氨水颗粒和稀释氨水溶液规格水的种类：自来水备注1.为了上述目的，用河水或工艺用水代替自来水的场合，因硬度物质，可能会引起配管、设备结垢。2.7设备材料清册-k氨水溶液储存模块氨水溶液储存罐容积30m3,不锈钢个2诚誉过滤器个一中南止回阀个一中南压力表个上仪温度表个2上仪液位计个2上仪手动球阀个7中南管道及附件304批1诚誉二氨水溶液输送模块氨水喷射泵多级SS离心泵，扬程100nb流量0.5m7h台2南方泵业手动球阀DN15,个9中南过滤器个2中南止回阀DN25个3中南压力表只3上仪压力传感器个一电磁流量计1上仪就地操作箱个一诚誉管路及附件304套1诚誉三除盐水输送模块稀释水泵离心泵，扬程50m,流量Im,/h/台台2南方泵业手动球阀个20中南过滤器个1中南止回阀个3中南压力表个3上仪压力传感器个1上仪电磁流量计个1上仪就地操作箱个诚誉管道及附件304套1诚誉四混合模块氨水浓度计个一手动球阀个31中南气动开关阀个一压力传感器个1上仪电磁流量计个一安排管组12诚誉气动调整阀台一压力表个13上仪接线箱个一诚誉附件304套1六还原剂喷射模块喷枪及其附件台6诚誉喷嘴6喷枪6金属软管12附件套1七压缩空气模块气动调压阀个1中南手动调整阀个2手动球阀个10止回阀个1压力表个2上仪管道、附件304套1绿能八SCR反应器内部支撑、密封等结构吨5诚誉催化剂m3天河环境框架吨15诚誉催化剂小车台1耙式吹灰器台2电葫芦2t,H=20m1江阴宏达备用加热装置台-差压变送器个1上仪吹灰阀门和管路系统套1诚誉九电气模块限制箱个1诚誉检修电源箱只2现场操作箱只2照明配电箱只2工程师站套1电缆批1远东宝胜电缆桥架批1远东宝胜照明具批1国产优质十仪器仪表模块流量计只一CEMS客户自配十一保温、油漆钢结构油漆kg200保温材料及外护板280Inm厚硅酸铝纤维板m280(仅SCR)三、专题说明1、氮氧化物脱除率修正曲线1.1烟气中氧含量与NOX脱除率关系IX)BI)IX)HI)80.4080.20IX)1)1)y.yu70.COZM，uINA/$)l)%80/.1WOOxygenContent(%)1.2 烟气温度与NoX脱除率关系(<)AJUaoE山Conxo三8. UU8?0«1fl1180.007J.00/8.UU77.007f.00Z.(IU74nn75.003369361.9W69J7l.937693M93069391.9OperatingTemperature()1.3 M)X入口浓度与脱除率关系t.51bV.yy1t>.1U163.b341W.IW21/U.41，二8。6V21UxlbU.U24184.以2NOxInletConcentration(ppm)2、S02/SO3转换率的函数曲线2.1S02/S03的转换率随烟温的函数曲线Temperature()2.2S02/SO3的转换率随催化剂入口S02浓度的函数曲线o168186211237261290316SO2concentration(ppm)切38U8J/7ZyU.O.口O.O.O()>5yuosa>UQ。ZoS2.3S02/S03的转换率随相对流速的函数曲线(IIX)C'j8e7o田040B3:1101u.ac5Ci5CiO.(三s<JeQUo一S>UO9ZOS91oInI-IRealtiveFlowrate3、脱硝系统阻力改变随时间改变的状况说明依据从往的运行阅历，在系统设计合理，吹灰系统运行正常的前提下，脱硝系统阻力改变随时间改变不大，为了保证上述要求，设计过程中必需慎重考虑下列因素：高含尘状况下，催化剂应当采纳垂直布置方式，气流由上向下流淌，这样烟气可以自动清理催化剂表面，使得催化剂表面积灰不会过厚，孔内径改变不大，总体阻力改变不大，对于粘性较高的灰，可以适当提高烟气流速；催化剂的孔径选择必需合理，防止大颗粒灰搭桥，堵塞催化剂孔，在选择催化剂孔径时,应当考虑灰尘含量，灰的粒径分布等诸多因素；对于高含尘布置方案，烟气中含尘量较高的状况下，须要考虑装设吹灰装置，本项目初步考虑每层催化剂设置声波吹灰器，并预留声波吹灰器安装接口。烟道流速分布必需合理，应当考虑机组的平均负荷率，烟道布置应当避开积灰死角的形成，在无法避开死角的位置应当装设必要的清灰装置。假如上述要求都能够满意，SCR系统阻力随运行时间的延长虽然略有增加，但不会发生明显的改变。4、催化剂的装载方式催化剂模块安装前应保证外包装完整，且始终保持水平状态，在装入反应器之前必需保持模块处于干燥状态。4.1、 催化剂模块的翻转催化剂安装时，必需先撤去包装并翻转。当运用叉车、吊索或其他专用翻转工具进行翻转时，将已经拆包装的模块用叉车叉起，吊具固定在模块的烟气进口方向，将吊车的挂钩固定在吊具上，启动吊机完成翻转，吊车提升速度不应超5mmin.操作必需谨慎，避开模块猛烈振动或机械碰撞，避开模块意外“掉下”。4.2、 催化剂模块的起吊运用起吊工具把催化剂模块从地面起吊到加料门或加料平台上。起吊工具设计目的在于削减位于反应器内部时的高度净空，并起到连接滑轮，手拉葫芦，吊车和模块的作用。起吊工具的重量为115.58kg,最大起重量为2.5t.起吊催化剂时，必需保持缓慢平稳的速度，防止模块掉下或突然移动。起吊速度不应超过12米/分钟，下降速度不应超过出现7.5米/分钟。如运用起重机提升，须对详细的起吊速度上限做出规定。起吊模块时，应运用合适的起重机，并依据相应的起吊程序进行操作。用起重机或吊车把模块起吊到加料台上。运用吊车或起重机，把模块平稳地放在加料门前面的平台上。把模块放在平台上。把模块下落到加料门前面的平台上，干脆放于叉车上。用叉车将模块推至加料门口。用手拉葫芦吊钩与起吊吊具连接在一起。把模块推动反应器催化剂模块的在反应器内的安装4.3、 催化剂模块的密封安装模块时要求在模块框架之间、模块框架与SCR反应器壳体之间加设密封件或添加陶瓷纤维密封材料，防止发生泄漏，详细细微环节操作参照模块和反应器的图纸。（1）一些模块在安装到SCR反应器后，须要干脆靠在密封件上，而有些模块则须要将密封材料填充到模块和反应室之间，这些密封材料可以是和模块配套供应，也可以是单独供应,安装时可以用螺丝刀，小液压千斤顶等其他工具拆卸模块。（2）某些反应器要求在模块啮合面上填充密封材料，然后再放入下一块模块。（3）有些密封系统是在模块在反应器中的位置固定后再进行安装，安装的密封件像一顶帽子一样扣在模块缝隙的顶部，密封件可以采纳安置、紧固或焊接定位。4.4、 催化剂模块的现场焊接催化剂模块一般不须要焊接装配，但是某些安装过程可以通过焊接来达到模块防护和密封效果。假如在催化剂模块上或是四周进行焊接请做好催化剂防护措施。用防火毯紧密地盖在催化剂表面，以避开焊接产生的副产物接触到催化剂，焊渣，火花和烟气都会毒化催化剂。假如实际状况允许，可以用风机将焊接烟气吹离催化剂。4.5、 SCR反应器中的加载和卸载（1）安装催化剂模块之前，应先将SCR反应器、入口通道及电厂装置中的灰尘、铁锈、油污、废钢料、碎布料、废填充料及其他杂质清除干净。（2）当脱硝系统安装完成启动脱硝装置之前，或者脱硝装置长时间未运用重新启动之前,应对反应器等脱硝设备进行清洁，如：运用吸尘装置移除残留在催化剂内部的杂质。（3）脱硝系统建成后，在装填催化剂之前，应在高温或运行温度下通烟气进行试运行，以清除可能由油或者耐火材料带来的杂质。5、模型试验说明脱硝系统的关键是流场的分布，世界上各个厂家对此都花费了大量的精力致力于这方面的探讨，目前随着计算机手段的提高，采纳数值分析软件来模拟流场分布状况已成为一个重要的协助设计手段。数值模拟可以有效削减试验次数，对工程设计进行科学指导，我们将利用超算中心的计算平台对脱硝系统的流场状况进行数值模拟，依据我公司自身以及技术支持方的阅历，为本项目的设计供应强大的技术支持。我公司对方案进行了初步模拟，下图为锅炉SCR烟气脱硝项目流场模拟结果。1.16÷011.11+O11.06÷011.02*019.67e÷009.19*008.71e*00822÷007.74e÷007.26*006.77e÷00629÷005.81©*005.32*004.84e÷004.36*003.87+003.39÷00291+002.42÷001.94e*0029÷00257*00246*002.35e*00224e*002.13÷002.01e*00190*001.79e÷O01.68.001.57e*00145÷00134*00123÷001.12e÷001.01e*00895-01783)167U-O1559)14.47e*01喷氨装置以上200Omm截面I5.25e÷O04.99÷004.73O04.46404.2000394O03.68e*O03.41e*O03.156400I2.89e÷O02.6320236e÷O02.10*001.M*O01.58÷O01.31*O01.05e÷007.8e)15.25)12.3O1o*oo第一层催化剂入口界面速度分布（单位：ms）同时，我公司将按肯定比例为本项目建立物理试验模型，主要试验内容如下:评估装置在锅炉整个负荷范围内的运行状况；优化省煤器出口部分的烟道和导流板设计；优化喷氨格栅、静态混合器的设计；优化反应器入口设计，保证首层催化剂入口截面的烟气分布满意要求；优化空预器入口部分烟道的设计，保证进入空预器的气流匀称；积灰试验，避开出现影响脱硝系统运行的积灰现象。模型制作范围如下：省煤器出口烟道（含部分省煤器，内部支撑结构）；氨混合段烟道（包括静态混合器）；反应器（包括壳体，入口整流器和催化剂模型）；反应器出口烟道（包括导向叶片，内部支撑结构等）；空气预热器入口部分烟道（包括导向叶片，内部支撑结构等）。2015年4月14日