南山厂SNCR脱硝系统总结报告.docx
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南山厂SNCR脱硝系统总结报告
深圳市能源环保有限公司南山垃圾发电厂
SNCR脱硝项目总结报告
张雷
2014-4-14
一、项目概述-2-
1.本厂概况-2-
2.选择性非催化还原（SNCR）技术介绍-2-
3.设计参数-5-
二、工程进度-6-
1.安装进度-6-
2.调试进度-7-
三、调试报告-7-
四、运行状况-9-
1.基本运行状况-9-
2.参数对比-10-
3.运行中存在的问题-10-
五、项目总结-12-
一、项目概述
1.本厂概况
南山垃圾发电厂项目工程初始投资38000万元，占地面积约55000平方米。
于2003年11月建成投产。
由2台日处理能力400吨的垃圾焚烧余热锅炉和1台12MW的凝汽式汽轮发电机组成，额定发电量12000kWh/h，每天发电量28.8万kWh。
焚烧炉采用比利时西格斯公司进口的多级倾斜往复式炉排炉，其垃圾焚烧炉技术以其独特的翻动炉排结构（起拨火作用）和炉膛优化设计确保垃圾稳定而充分燃烧，有效抑制垃圾焚烧过程中二噁英的生成，燃烧时不需要添加辅助燃料。
烟气净化处理采用半干法吸收+活性炭喷射+布袋除尘系统工艺，主要由半干式反应塔及石灰浆制备系统、活性炭喷入系统、脉冲袋式除尘器系统、引风机、烟囱、烟气监测系统和自控系统等部分组成。
为进一步实现节能减排目标，提升烟气排放指标，我厂对烟气净化处理系统进行升级改造，增加SNCR脱硝系统，减少烟气中氮氧化物排放量。
2.选择性非催化还原（SNCR）技术介绍
本项目为高效炉内脱硝系统，通过向炉内喷入还原剂，可有效的减少烟气中氮氧化物的排放量。
其化学反应过程是喷入的还原剂将氮氧化物还原为氮气和水，反应过程中不产生任何有害环境的副产物，还原剂选用为氨水。
整套系统由以下七部分组成：
2.1氨水储存系统
全厂两条线设置一套双层不锈钢氨水储罐，容量为40m3，立式布置。
该储罐配有氨水泄漏报警、呼吸阀、液位计和液位满溢开关（用于指示氨水灌装车的工作）等相关仪表。
储罐设有检修人孔和排空口，内外装有扶梯和栏杆。
氨水储罐安装在室外。
出于安全考虑，在储罐附近装有带洗眼器的紧急喷淋系统，紧急情况下用于冲洗眼睛。
氨水由厂外通过罐车运来，通过氨水储罐附近的加注泵模块将氨水从罐车泵送入储罐，同时储罐顶部的空气（氨气）通过管道进入罐车。
泵进口管道和空气（氨气）管道安装有快速接头可与密封罐车的接口连接。
2.2氨水加注泵模（LPU）
加注泵模块的组成如下：
一台自吸式离心泵（聚丙烯内衬，带交流电机，功率约2.2千瓦，额定流量20m3/h左右）及相关设备附件（包括带有位置指示的阀门）安装在支撑整个单元的不锈钢底盘上，该底盘设有排泄孔以防止氨水满溢至地面。
加注泵安装在氨水储罐西侧，为就地操作，泵的操作和高料位保护检测相联。
加注泵模块的电气控制部分安装在一个不锈钢的就地控制盘柜内，防护等级为IP65,该盘柜也可进行氨水储罐的功能显示和操作，比如液位指示、泄漏报警、低液位泵的保护和其它储罐区域内的报警。
氨水加注泵模块与控制通过通信和管理模块（SCU）相联。
2.3氨水输送泵模块（TPU-R）
氨水输送泵模块目的是将储罐内的氨水加压输送至混合模块（MDU）。
由以下部分组成：
两台不锈钢多级离心泵。
泵入口装有带位置指示的自动开关阀。
并配有泵循环回路（一路回氨罐，一路回泵的人口）以保证出口阀门关闭时氨水泵的正常运行不憋压。
泵出口的压力表和压力变送器可就地显示并将信号送至控制和管理模块（SCU）。
该模块电气部分装配在一个IP65的不锈钢盘柜内，该盘柜带有氨水储罐的氨泄漏检测功能和报警。
氨水输送泵模块与控制通过通信和管理模块（SCU）相联。
2.4软水输送泵模块（TPU-W）
软水输送泵模块目的是将软水加压输送至混合模块（MDU）使20～25%氨水稀释至适当浓度。
由以下部分组成：
两台不锈钢EN1.4436多级离心泵，水泵配有一路回泵的人口的循环回路以保证出口阀门关闭时软水泵的正常运行不憋压；一个带有液位开关的1.0m3的软水箱，软水水箱入口装有带位置指示的自动开关阀并配有一台增压泵；泵出口的压力表和压力变送器可就地显示并将信号送至控制和管理模块。
该模块电气部分装配在一个IP65的不锈钢盘柜内。
软水输送泵模块与控制通过通信和管理模块相联。
2.5混合分配模块（MDU）
每一台炉的氨水、软水的混合和分配工作由单独工艺单元统一完成，工艺单元包括混合部分和分配部分。
混合部分由气动阀、调节阀、流量计及混合器等组成。
分配部分由气动阀、手动针型阀、流量开关、压力表（每只喷枪对应一组）等组成。
混合部分有两根进液管路（氨水管路和软水管路），该模块还包括阀门，过滤器，流量计，调节阀和其他相应附件。
两种流体根据控制管理模块给出的配方进行配比混合，达到合适的浓度和流量以满足运行条件的要求。
分配部分向对应的喷射器提供混合至合适浓度的的氨水，每套分配支路控制一个喷射器。
喷射模块通过阀门开/关控制氨水流量，控制雾化和冷却空气，在停机时用水清洗管道。
每套模块配备有氨水/软水流量变送器和压力计来实时监控每个喷射器的工作状态。
这些模块安装在炉排PLC柜旁的一个盘柜中。
当工艺单元或整个系统停机时，系统管路自动开启软水清洗以确保管路中没有氨水残留。
工艺单元包括所有必须的阀门、调节阀以及全自动运行所需的流量变送器和压力变送器。
该单元也安装有氨泄漏报警器，当柜内氨气浓度达到报警设定值，警报灯亮起，同时警报传送至控制和管理模块。
如果柜内氨气浓度达到安全联锁设定值，整套SNCR系统将自动停止运行。
工艺单元装配在一个IP65的盘柜内，其中电气部分采用电气柜单独隔离。
2.6喷射器
喷射器材质为不锈钢EN1.4436。
喷射器介质流量由喷射器模块控制，喷射器采用压缩空气雾化氨水，喷射器的冷却也由压缩空气完成，所以压缩空气务必要一直保持通畅。
当混合模块停止工作时，系统自动用软水来清洗喷射器以确保喷头没有氨水残留。
喷射器通过柔性软管与工艺管路和压缩空气管路相连。
采用快速接头连接便于检查和维护。
喷射器安装于焚烧炉膛出口第一烟道（前墙），1#、2#炉，分别有两层，每层有三个喷射器。
通过控制软件来选择和调整各个喷射器的工作条件。
2.7控制和管理模块（SCU）
控制和管理模块用来调整，管理，监测整个工艺的完成。
该模块安装有智能PLCSiemensS7-300，通过分布式I/O和Profibus与系统内各模块进行通信。
控制和管理模块全自动控制、管理、协调和监控所有工艺功能。
操作员界面是一个带有操作程序的工业计算机，所有指令通过操作终端发出。
正常运行模式是全自动的，不需要人工控制。
3.设计参数
序号
设计条件
数值
备注
1
焚烧炉类型
机械炉排炉
垃圾焚烧炉
2
锅炉数量和出力（t/d）
2×400
垃圾处理量
3
额定烟气量（Nm3/h）
2×64000
湿基
4
最大烟气量（Nm3/h）
2×70000
湿基
5
烟气成分
CO2（体积％）
8.48%
H2O（体积％）
12~30%
正常情况15%左右
O2（体积％）
6~12%
正常情况8%左右
6
燃烧产生的氮氧化物浓度（mg/Nm3）
设计值：
400
折算到NO2在11%的氧含量下的干基浓度
7
锅炉排放的氮氧化物浓度（mg/Nm3）
≤200（1h均值）
折算到NO2在11%的氧含量下的干基浓度
8
氨逃逸（mg/Nm3）
<10
9
年运行时间（h）
8000
10
还原剂注入处的烟气温度
850-950℃
二、工程进度
1.安装进度
安装过程符合相关作业规定，设备安装质量符合验收标准，安装过程未发生人身安全事故。
安装工作已按计划于2013年11月全部完成，安装进度如下：
时间（2013年）
项目
10月12日
进厂
材料到货卸车（完成）
10月15日
开箱（完成）
10月16日
氨水罐吊装（完成）
10月17日
氨罐区管道安装（开始）
10月18日
软水区管道安装（开始）
10月24日
软水取水口管道安装（开始）
10月26日
软水区管道安装（完成）
10月27日
取水接口阀门安装（完成）
10月28日
锅炉15米层设备吊装（完成）
10月29日
安全喷淋管道安装（完成）
10月30日
软水器加树脂（完成）
10月31日
氨罐区到15米层管道安装，MDU到喷枪小管道安装（开始）
11月04日
压缩空气管道安装（开始）
11月06日
氨水输送泵至MDU柜管道连接（完成）
11月07日
软水输送泵至MDU管道连接（完成）
11月12日
MDU至喷枪小管道连接（完成）
11月13日
厂用气母管至ACU压缩空气管道连接（完成）
ACU至喷枪压缩空气管道（完成）
11月16日
空压机系统管道连接（完成）
11月18日
空压机冷却水管道安装（完成）
桥架、穿线管安装（完成）
11月19日
电缆敷设（完成）
11月22日
管道水压试验，氨水罐注水试验（完成）
2.调试进度
为保证系统设备按照设计的要求运行正常，确保设备和操作人员的安全。
并使SNCR脱硝系统安全可靠的投入运行，满足系统设计方案中要求的氮氧化物排放量及其它规定值，特制订详细调试方案计划时间表：
内容
时间
冷态调试阶段
2013年12月31日~2014年01月24日
热态调试阶段
2014年02月24日~2014年03月02日
试运行阶段
2014年03月02日~2014年03月15日
遗留问题处理
2014年04月06日~2014年04月11日
微调阶段
2014年04月20日~2014年4月30日
在上海泰欣、研究所及我厂三方的共同配合之下，调试工作正在按计划有序进行，微调工作还在筹备阶段，就已完成的调试工作而言，不但使各设备达到了较好的运行状态，也通过对氨水喷入配方不断修改，基本确定了最佳配方区间，为下一步微调工作提供了足够的数据支持，完成了调试工作预期目标。
微调阶段的工作重点是在氮氧化物排放符合相关规定的情况下，降低氨逃逸率。
氨气随烟气进入烟气处理系统，在烟温降至100℃左右与烟气中的HCL生成氯化铵，氯化铵为白色絮状物，视觉上会看到烟囱出口有白烟冒出，所以降低氨逃逸率可有效避免白烟的产生。
三、调试报告
项目名称
深能源南山垃圾焚烧发电厂SNCR脱硝系统
SNCR系统
调试单位
上海泰欣环保工程有限公司
主要内容
SNCR脱硝系统现场调试总结
按照调试前泰欣提交的《SNCR脱硝系统调试方案》的步骤，经泰欣、研究所及电厂三方相关人员积极配合，调试工作进展顺利。
具体调试内容如下：
2013年12月31日~2014年1月24日：
完成冷态调试。
主要包括：
接线检查；上电检查；系统中单体设备运行及控制情况检查；SNCR系统内部模块通讯测试及和DCS连接的信号测试；氨罐加注自来水；SNCR系统管路及模块通水试压；空压机调试；软水器的调试；检查锅炉前墙的热电偶安装孔，插入热电偶；喷枪雾化效果的检查；触摸屏配方设定；系统的设备冷态联动等。
2014年2月24日~2014年3月15日：
完成热态调试及联机试运行。
主要包括：
将氨罐内自来水排空，加入氨水；检查控制功能和监视功能；启动空压机，检查气路气压情况；启动软水器，检查软化水水质；检查锅炉前墙的喷枪孔，插入喷枪；单台炉自动运行调试；系统联机自动运行调试；系统联机72+24H试运行；设备及电缆挂标牌；完成对电厂相关人员的培训等。
2014年4月6日~2014年4月11日：
遗留问题处理。
主要包括：
配合电厂专工完成上位机联调；更换材质后，热电偶安装、调试；MCC柜内接线改造；配合电厂观察白烟产生情况，找到合适的运行配方等。
该脱硝系统（1、2号炉脱硝装置）已于2014年2月26日10点至完成2014年3月2日10点完成72h+24h联机试运行，运行稳定，指标优良，已具备运行条件，可以正常投运。
主要数据如下：
1#炉Nox平均值为168.9mg/nm3，氨水平均流量为36.3L\H，氨逃逸1.1mg/Nm3。
2#炉Nox平均值为181.2mg/nm3。
氨水平均流量为35.0L\H，氨逃逸0.9mg/Nm3。
根据以上情况可以看出：
两条线的Nox、氨水耗量、氨逃逸等指标均完全满足设计要求。
调试小结：
经初步调试，SNCR烟气中NOx浓度不大于400mg/Nm3（折算到NO2在11%O2，干烟气浓度）时，采用SNCR脱硝技术，烟气中NOx浓度基本可控制在200mg/Nm3（折算到NO2在11%O2，干烟气浓度）以下（以烟囱测点的监测结果为准，小时均值），氨的逃逸率小于8mg/Nm3（11%O2，干烟气）。
1、2#焚烧炉氮氧化物排放值全部达到欧盟2000标准，符合技术协议要求。
现两条线已具备运行条件，待进一步对配方进行微调，在满足氮氧化物排放达标的前提下，降低氨逃逸率，避免氯化铵的形成，从而避免白烟的产生，系统方可正式投入运行。
四、运行状况
1.基本运行状况
南山厂SNCR脱硝系统自投入运行以来，系统整体运行平稳，未出现故障停运情况。
氨水储存系统及氨水加注模块运行稳定，密封良好，无氨水泄露；氨水输送泵模块运行正常，表计指示正确，可保证氨水的正常输送；软水制备系统运行平稳，水质未出现超标现象，输送泵运行平稳，可保证软水输送量；混合分配模块为控制氨水投入配方的核心模块，该模块能够准确判断锅炉运行状况，合理选择配方及喷枪位置，保证氮氧化物脱除率，控制NH3逃逸率＜10mg/Nm3；喷射器雾化良好，未出现堵塞、泄漏等故障；控制系统能够准确对锅炉运行状况做出判断，及时根据锅炉温度或蒸汽流量的变化选择最佳配方，设备自动运行状态安全可靠。
该系统对烟气中氮氧化物脱除效果显著，#1焚烧炉烟气中NOx浓度小时均值基本可控制在200mg/Nm3（折算到NO2在11%O2，干烟气浓度）以下（以烟囱测点的监测结果为准），#2焚烧炉略有波动，烟囱出口基本无白烟。
2.参数对比
#1焚烧炉
日均值
系统投运情况
日期
蒸汽流量
t/h
氧量
%
氮氧化物浓度
mg/Nm3
投运
2014年02月26日
32.7
7.0
161.7
2014年02月27日
33.8
6.5
172.6
2014年02月28日
33.6
6.8
176.3
2014年03月01日
33.3
6.0
164.9
未投运
2014年02月04日
30.1
7.0
275.3
2014年02月06日
32.4
6.3
267.2
2014年02月08日
32.3
6.5
259.7
2014年02月10日
33.4
6.4
272.1
#2焚烧炉
日均值
系统投运情况
日期
蒸汽流量
t/h
氧量
%
氮氧化物浓度
mg/Nm3
投运
2014年02月26日
31.2
7.8
176.8
2014年02月27日
31.1
7.7
175.9
2014年02月28日
32.7
7.0
188.8
2014年03月01日
32.8
6.6
183.2
未投运
2014年02月04日
29.6
7.8
278.9
2014年02月06日
31.5
7.6
281.2
2014年02月08日
31.7
7.4
268.7
2014年02月10日
32.1
6.9
280.1
3.运行中存在的问题
通过一段时间的运行检验，该系统仍存在一些问题：
首先，通过连续观察烟囱排烟情况，发现该系统的投入在某些情况下会导致烟囱出口有白烟产生，为排除白烟的产生为烟气中水含量过高导致，确定白烟是否为氯化铵，并通过实验确定氨水投入量与白烟产生量之间的关系，我厂相关专业工程师及上海泰欣调试人员共同组成实验小组，先后两次进行了实验观察。
通过实验可以确定氨水的投入对产生白烟情况有直接的影响，气温在24℃以上，无氨水投入时，烟囱出口基本无可见白烟，氨水投入达到一定量（30L/h）后，随炉膛燃烧工况的波动，烟囱口间歇性有白烟产，继续加大氨水投入量，白烟量随氨水量增加。
具体实验情况如下：
Ø实验时间：
2014年4月9日、10日
Ø观测地点：
小南山赤湾社区登山口平台
Ø参与人员：
冉从华、王海泉、苏雷、张雷、马卫忠（上海泰欣调试负责人）、
田高丽、王凯
Ø实验原理：
炉膛内氨水的喷入量及喷入位置等因素会影响氨气的逃逸率，氨气随烟气进入烟气处理系统，在烟温降至100℃左右与烟气中的HCL生成氯化铵，氯化铵为白色絮状物，视觉上会看到烟囱出口有白烟冒出。
Ø实验目的：
通过调节氨水投入量，结合实地观测，找出产生“白烟”阀值，以便运行生产中更好地避免“白烟”的产生。
Ø实验方法
就地12米平台实验人员改变配方中氨水的投入量，并通知平台观测人员，开始计时，约20分钟后观测记录烟囱出口情况，过程中软水投入量保持不变。
Ø实验数据
时间
温度
天气
氨水流量
排烟情况
4月9日
12:
30-13:
40
26-28℃
较重雾霾
20L/h
无可见白烟
30L/h
间歇性有白烟
40L/h
有明显白烟
4月10日
8:
30-9:
35
24-25℃
轻度雾霾
30L/h
轻微白烟
0L/h
无可见白烟
30L/h
间歇性有白烟
除此之外，根据CEMS监测数据，#1焚烧炉氮氧化物排放量数值明显低于#2号炉，需进一步分析导致该结果的因素，并做出相应调整，使两台炉都能够达到最佳的脱除效果。
五、项目总结
工程设计、施工等均按要求的项目完成任务，达到合同的质量等级要求，在本工程设计、施工过程中，严格执行各项法律、法规，未发生安全事故。
工程进度基本符合预期计划，工程完成质量达到验收标准。
系统投入运行后，运行平稳，未出现故障停运状况。
自动控制系统能够准确判断炉况，选择预定配方，运行平稳、可靠。
氮氧化物脱除效果明显，排放浓度得到显著降低，基本达到设计要求。
由于缺少氨逃逸检测设备，氨逃逸率尚未得到准确数据，但经过先后两次观测实验，烟囱出口无明显白烟。
待氨逃逸检测设备到位，需进一步对氨逃逸率进行检测，并根据结果对配方进行调整，保证各项数据符合设计要求，达到我厂要求标准。
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