5炉SCR脱硝168h调试报告0328.doc
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1、安庆石化热电部5#号锅炉烟气脱硝改造工程5#SCR脱硝168h报告 编号:THTF-AHAQ-TS-5编制: 张全胜 同方环境股份有限公司2015年3月目 录1 概述22 调试目的及依据103 调试范围114 组织与分工115 5#炉SCR烟气脱硝系统调试内容及过程介绍126 SCR反应区调试127 5#SCR烟气脱硝系统调试质量188 结论189 建议181 概述1.1项目概况根据国家标准和政府环保部门的要求,结合安庆石化燃煤锅炉的实际情况,确定项目范围和工程主要内容。5#炉的省煤器与空预器之间增加脱硝反应器,催化剂按照“21”进行设计,省煤器出口烟道改造后与脱硝反应器入口烟道相连接,在烟道
2、中安装喷氨格栅、导流板及整流装置等。四台炉共布置一套脱硝还原剂供应系统(脱硝还原剂采用气氨,从化肥氨球罐引接)。SCR区设氨空气混合器、喷氨格栅、稀释风机等;并对5#锅炉进行低氮燃烧器改造及5#炉锅炉尾部受热面改造; 在设计基础条件下,本工程以1000mg/Nm3 (干基,6%O2) 作为5#锅炉的NOx排放的基准浓度进行设计。设计按照初始入口NOx浓度进行脱硝改造后,锅炉烟气氮氧化物达标排放。工艺系统的改造主要由5#锅炉尾部受热面改造、SCR反应器改造及配套设备改造等部分组成。1) 锅炉尾部受热面改造 5#炉尾部受热面改造部分包括高、低温省煤器全部拆除更换,高温空气预热器12个管箱整体下移,
3、低温空气预热器下级12个管箱全部拆除更换,SCR引入、引出烟道、热风道连接风道的安装,以及相应护板、平台、扶梯改造;锅炉内外改造部分的保温施工。对5#锅炉尾部受热面进行改造,以满足SCR脱硝改造的需要,增加SCR反应器。2) SCR反应器改造考虑到系统的分系统之间的衔接,提高系统整体性能保证,绝对完全达到环保排放要求,SCR反应器的入口基准浓度增加了100mg/Nm3 (干基,6%O2)的设计裕量,即为500mg/Nm3 (干基,6%O2),SCR出口NOx排放不大于100mg/Nm3(干基、6%氧量),SCR脱硝效率为80%。SCR反应器有关设计条件:(1) SCR反应器内的SO2/SO3
4、转化率1.0%。(2) SCR系统的阻力损失(包括烟道、反应器、初装与备用层催化剂)1000Pa。(3) 催化剂的化学寿命不小于24000 小时。(4) SCR 工艺采取高温高灰段布置方式(高温省煤器和高温空预器之间),3#、4#、6#炉设置各1个反应器,5#炉设置2个反应器,烟气由上向下垂直流动。(5) 不设置反应器旁路。(6) 催化剂按“21”模式布置,初装两层,预留1层位置。(7) 催化剂采取模块化布置。 (8) 每台反应器的催化剂吹灰采取蒸汽吹灰器(每层2只)+声波式吹灰器(每层3只),并为备用层预留吹灰器位置。(9) 每台反应器的进口安装一套NOx、O2 在线分析仪,出口安装一套NO
5、x、O2与一套NH3氨逃逸分析仪。3)SCR主要的化学反应方程式如下: 4NO + 4NH3 +O2 4N2 +6H2O (1) 6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2O (2)烟气中的NOx主要由NO和NO2组成,其中NO约占NOx总量的95,NO2约占NOx总量的5。因此,化学反应方程式(1)被认为是脱硝反应的主要反应方程式,它的反应特性如下:NH3和NO的反应摩尔比为1;本项目设计摩尔比为1.03脱硝反应中需要O2参与反应;典型的反应温度窗口为300400;本工程采用催化剂温度范围300420除了以上提到的化学反应外,脱硝反应中还存在着一些如下的有害反应:1)SO2被氧化成SO3的
6、反应: 2SO2 + O2 2SO32)NH3的氧化反应: 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O因为催化剂中含有选择性成分,因此催化剂对NOx的还原反应具有很高的催化活性。脱硝反应的产物是氮气和水。为了使脱硝反应得以进行,需要持续不断的氧气供应,而氧气可以来自电厂的烟气。SCR技术需要的反应温度窗口为300420。在反应温度较高时,催化剂会产生烧结及(或)结晶现象;在反应温度较低时,催化剂的活性会因为硫酸铵在催化剂表面凝结堵塞催化剂的微孔而降低。1.2 热电部锅炉及机组现状自1973年至2007年,先后进行了四期工程建设。首期工程两炉两机(1#
7、、2#燃油炉,1#、2#机),1976年9月投产,1978年竣工。上世纪80年代,为贯彻国家“煤代油”的能源政策,适应安庆石化用热增长及安庆地区用电增长的需求,1985年8月二期工程两炉一机(3#、4#炉,3#机)动工,1989年4月投产,1990年竣工。为解决安庆石化丙烯腈/腈纶工程用汽、用电不足以及安庆市电力负荷紧张问题,1991年11月热电厂三期工程一炉一机(5#炉,4#机)动工,1995年8月投产。为配合化肥“油改煤”建设及“十一五”规划的需要,2006年4月“1#、2#燃油锅炉报废更新工程”(410t/h燃煤高压锅炉,以下简称热电部6#炉)开工, 2007年5月建成投用。至此,热电部
8、现役4台高压煤粉锅炉总蒸发能力1670t/h,4台汽轮发电机组总装机容量200MW。安庆石化热电部锅炉基本情况:序号锅炉型号位号蒸发量(t/h)锅炉投产时间燃料种类原设计烟气排放量(万Nm3/h)1WGZ-220/100-133#炉2201988、12皖北、淮南、淮北矿煤,23.662WGZ410/100-114#炉4101990、444.243WGZ630/9.8-15#炉6301995、8四川、河南混煤等67.924WGZ410/10.3-16#炉4102007、5入厂实际燃煤50.51.3 锅炉设计煤种安庆分公司根据煤种、给水温度等实际情况,参照2013年5月份由总部组织的,胜利发电厂电
9、力技术试验研究所承担的锅炉测试报告相关数据,对脱硝入口基础数据调整如下:1.3.1 设计煤种序号名称符号单位煤种收到基元素分析2碳C50.83氢H2.864氧O4.326硫S0.85氮N0.988全水分Mar7.17灰分Aar33.149低位发热量Qent.arkJ/kg19830.361.3.2. 校核煤种(2013/12/13夜混)序号名称符号单位煤种收到基元素分析2碳C57.953氢H2.964氧O2.956硫S0.485氮N0.938全水分Mar6.37灰分Aar28.429低位发热量Qent.arkJ/kg215471.4 SCR入口烟气参数:序号项目单位3#炉4#炉5#炉6#炉一S
10、CR入口烟气1烟气流量(湿基)Nm3/h261661491392755066499641kg/h346727 650980 1000286 662074 温度380.1380.5383.3382.7压力Pa(a)1011001011001011001011002烟气成分N2%(vol,wet)74.7774.7774.7774.77Nm3/h195644 367414 564563 373582 kg/h244650 459446 705978 467159 O2%(vol,wet)4.58 4.58 4.58 4.58 Nm3/h11984 22506 34582 22884 kg/h171
11、25 32160 49416 32700 CO2%(vol,wet)13.3613.3613.3613.36Nm3/h34958 65650 100877 66752 kg/h69105 129778 199415 131956 H2O%(vol,wet)7.247.247.247.24Nm3/h18944 35577 54667 36174 kg/h15196 28537 43850 29017 N2%(vol,dry)80.61 80.61 80.61 80.61 O2%(vol,dry)4.94 4.94 4.94 4.94 CO2%(vol,dry)14.40 14.40 14.40
12、14.40 3污染物浓度(干基,6%O2)NOxmg/Nm3500500500500kg/h129.95 244.05 375.01 248.15 -NOmg/Nm3309.81 309.81 309.81 309.81 kg/h80.52 151.22 232.36 153.76 -NO2mg/Nm325252525kg/h6.50 12.20 18.75 12.41 SO2mg/Nm31742174217421742kg/h453 850 1307 865 SO3mg/Nm321.78 21.78 21.78 21.78 kg/h5.66 10.63 16.33 10.81 HFmg/Nm
13、320202020kg/h5.20 9.76 15.00 9.93 HClmg/Nm350505050kg/h13.00 24.41 37.50 24.81 NH3mg/Nm30000kg/h0.00 0.00 0.00 0.00 飞灰浓度g/Nm352525252kg/h13515 25381 39001 25807 备注:脱硝SCR入口反应器温度,按锅炉改造后设计入口温度。1.5 供给脱硝装置气源、水源、蒸汽、电源的参数序号名称规格单价1生产用水长江水,常温,压力:0.3MPa2消防用水常温,压力:0.3MPa3蒸汽1.3MPa饱和或过热蒸汽4电400V或6000V厂用电5压缩空气0.6M
14、Pa,仪表空气露点401.6 脱硝SCR用NH3气参数脱硝系统用的反应剂为气氨,来源于安庆石化公司化肥装置的氨球罐的气相循环管线,通过外管道输送,边界点气氨压力为0.30.33MPa,至热电部厂区外管线长度约为2000米。工作压力0.30.33Mpa工作温度0气氨组份分析(体积百分比)NH3:88%N2:2.6%CH4:5.6%H2:3.8%1.7 5#SCR主要性能与保证值在设计条件下,脱硝改造后性能保证:1.7.1 脱硝效率、氨逃逸浓度、SO2/SO3转化率(以下NOx含量均为折算到二氧化氮,标准状态,6含氧量,干基状态下的数值。)1)低氮燃烧器改造对锅炉进行低氮燃烧器改造,在设计煤种条件
15、下,入口NOx浓度1000 mg/Nm3,改造后锅炉烟气进入SCR反应器的基准浓度为400mg/Nm3 (干基,6%O2)。低氮燃烧器对NOx的脱除率为60%。2)SCR反应器改造SCR反应器在设计值下,催化剂采用2+1 的布置方式,初装2层,预留1层位置,SCR出口NOx排放不大于100mg/Nm3(干基、6%氧量)。考虑到系统的分系统之间的衔接,提高系统整体性能保证,绝对完全达到环保排放要求,SCR反应器的入口基准浓度增加了100mg/Nm3 (干基,6%O2)的设计裕量,即为500mg/Nm3 (干基,6%O2),SCR脱硝效率不小于80%。3) 在锅炉50%100%额定负荷区间内,对N
16、Ox脱除率、氨逃逸浓度、SO2/SO3转化率三项指标同时考核,脱硝装置的NOx排放浓度不超过100mg/Nm3,氨逃逸浓度小于3ppm,SO2/SO3转化率小于1%。1.7.2 压力损失1)从脱硝系统入口到出口之间的系统压力损失在性能考核试验时不大于 800 Pa(设计煤种,100%BMCR工况,不考虑附加催化剂层投运后增加的阻力,不考虑低氮燃烧及尾部受热面改造增加的阻力);2)从脱硝系统入口到出口之间的系统压力损失不大于 1000 Pa(设计煤种,100%BMCR工况,80%脱硝效率,并考虑附加催化剂层投运后增加的阻力,不考虑低氮燃烧及尾部受热面改造增加的阻力)。1.7.3 催化剂寿命催化剂
17、化学寿命是指不投入预留层时,催化剂活性能够满足系统脱硝效率不低于80%,且氨逃逸浓度小于3ppm,SO2向SO3的转换率小于1%时的寿命,化学寿命从该层催化剂第一次通烟气开始计算的累计通烟气时间。催化剂的化学寿命不低于24000小时。催化剂抗热冲击能力、抗磨损能力、抗压能力满足规范要求,催化剂的机械寿命不少于10年。1.7.4 烟气温降在 BMCR工况下,SCR反应器烟道进出口的烟气温度降不得大于3。1.7.5 系统连续运行温度在满足NOx脱除率、氨的逃逸浓度及SO2/SO3转化率的性能保证条件下,供方保证SCR系统具有正常运行能力。最低连续运行烟温 300 C最高连续运行烟温 420 C1.
18、7.6 氨耗量在BMCR负荷时,且原烟气中NOx含量不高于500 mg/N m3,出口NOx含量不高于100mg/Nm3时,供方保证系统气氨耗量3#炉不超过_54.2_kg/h,4#炉不超过_101.7_kg/h,5#炉不超过_156.3_kg/h,6#炉不超过_103.5_kg/h。1.8 工艺说明:SCR工艺系统包括烟气系统、SCR反应器、催化剂、氨气系统、喷射系统、吹灰系统、仪用压缩空气系统、氮气吹扫系统等。1.8.1 烟气系统烟气系统是指从锅炉省煤器出口至SCR反应器本体入口、SCR反应器本体出口至空预器入口之间的连接烟道,并包含的导流板、烟道支吊架、人孔门、膨胀节等所有部件。烟道根据
19、可能发生的最差运行条件进行设计。烟道设计保证能够承受如下负荷:烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。烟道最小壁厚至少6mm,烟道内烟气流速不超过15m/s。催化剂区域内流速不超过5 m/s。1.8.2 SCR反应器SCR反应器是SCR烟气脱硝技术中最关键的系统,指未经脱硝的烟气与NH3混合后通过安装催化剂的区域产生反应的区间。SCR反应器内装有脱硝催化剂,当混合好的烟气与氨进入反应器本体后在催化剂的催化作用下烟气中的NOx与氨进行氧化还原反应,生成N2和水,达到脱硝的目的。SCR反应器包括:配套的法兰;反应器流场优化装置;整流装置;催化剂层的支撑(包括预留层);催化剂层的密
20、封装置;催化剂吊装和处理所需的装置;在线分析监测系统等。SCR反应器(包括催化剂等)应能承受运行温度420,每次不大于5小时的工况,而不产生任何损坏。SCR反应器顶部入口截面上的烟气速度分布最大允许偏差为15%,入口烟气夹角小于10,烟气温度分布最大允许偏差为10,NH3/NOX摩尔比分布最大允许偏差为5%。1.8.3 催化剂根据燃用设计煤种,催化剂设置为三层,两用一备。根据工况条件、催化剂的活性、用量进行SCR反应器内催化剂的设计,使其在任何工况条件下将氨的逃逸率控制在3ppm以内, SO2氧化生成SO3的转化率控制在1%以内,单层阻力小于250Pa。催化剂模块设计有效防止烟气短路的密封系统
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