20t锅炉脱硝方案Word格式文档下载.docx

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三、脱硝设计原则

1脱硝工程总体设计应符合下列要求：

a）工艺流程合理。

b）还原剂使用便捷。

c）方便施工，有利于维护检修。

d）充分利用厂内公用设施。

e）节约用地，工程量小，运行费用低。

2在脱硝系统能够安全运行、锅炉能够带满负荷稳定运行的前提下运行。

3承包方对系统功能设计、结构、性能、制造、供货、安装、调试、试运行等采用最新国家标准或国际标准，并符合国家和节能减排相关文件的要求。

4环境保护、劳动卫生和消防、防雷接地设计采用中华人民共和国最新国家标准。

5提供设计、制造、安装、调试、试运行的规范和标准等清单。

列出制造厂家在选用材料、制造工艺、验收要求中所执行的标准清单。

具体为（但不限于此）：

GB13223-2003 

火电厂大气污染物排放标准

DB11/139-2007锅炉大气污染物排放标准

GB8978-1996 

污水综合排放标准

GBJ16-1987（2001年版）建筑设计防火规范

GB50222-95建筑内部装修设计防火规范

GB50243-2002 

通风与空调工程施工质量验收规范

GBJ87-85 

工业企业噪声控制设计规范

GB/T16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法

GB50116-1998 

火灾自动报警系统设计规范

GB150-1998 

钢制压力容器

GB12268-2005 

危险货物品名表

HJ/T76-2001 

固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法

HJ/T43　盐酸萘乙二胺分光光度法

GB/T21509-2008《燃煤烟气脱硝技术设备》

HJ563-2010火电厂烟气脱硝技术规范选择性非催化还原法

四、烟气脱硝SNCR工艺

1选择性非催化-催化还原法（SNCR）

指利用还原剂在非催化剂的情况下，在~950℃，有选择性地与烟气中的氮氧化物（NOx，主要是NO和NO2）发生化学反应，生成无害的氮气和水，从而脱除烟气中NOx的方法为选择性非催化还原法（SNCR）。

在300~400℃这一温度范围内、在催化剂作用下，利用还原剂，有选择性地与烟气中的氮氧化物（NOx，主要是NO和NO2）发生化学反应，生成无害的氮气和水，从而脱除烟气中NOx的方法为选择性催化还原法（SCR）。

2脱硝还原剂的选择

指烟气脱硝工艺中用于脱除NOx的物质。

适用于SNCR工艺的还原剂一般是一些含氮的氨基物质，包括液氨、氨水、尿素等。

SNCR脱硝基本的还原剂有三种：

尿素、氨水、液氨。

若还原剂使用液氨，则优点是脱硝系统储罐容积可以较小，还原剂价格也最便宜；

缺点是氨气有毒、可燃、可爆，储存的安全防护要求高，需要经相关消防安全部门审批才能大量储存、使用；

另外，输送管道也需特别处理；

需要配合能量很高的输送气才能取得一定的穿透效果。

若还原剂使用氨水，氨水有恶臭，挥发性和腐蚀性强，有一定的操作安全要求，但储存、处理比液氨简单；

由于含有大量的稀释水，储存、输送系统比氨系统要复杂；

喷射刚性，穿透能力比氨气喷射好，但挥发性仍然比尿素溶液大，应用在墙式喷射器的时候仍然难以深入到大型炉膛的深部，因此一般应用在中小型窑炉上。

需要配套雾化极高的精密喷嘴。

还原剂采用尿素，尿素不易燃烧和爆炸，无色无味，运输、储存、使用比较简单安全；

挥发性比氨水小，在炉膛中的穿透性好；

效果相对较好，脱硝效率高，适合于工业窑炉脱硝。

本方案设计采用袋装颗粒状尿素作脱硝还原剂。

3工艺原理

向温度约～950℃的炉膛中喷入尿素，分解得氨，氨气与烟气充分混合并与烟气中NOx反应，脱除烟气中的NOx。

。

（1）脱硝化学反应方程式

脱硝反应方程式：

NO+CO（NH2）2+1/2O2→2N2+CO2+H2O

其主要过程分为几个部分：

●从喷射器中射出的尿素溶液与烟气混合

●尿素溶液中水的蒸发

●尿素中分解出NH3

●NH3再分解为NH2以及自由基

（2）脱硝反应的温度窗:

SNCR温度范围为900~1050℃

（3）当温度超过1090℃时，尿素被分解为氨，并发生以下副反应:

4NH3+5O2→4NO+6H2O

生成新的NOx，脱硝效率下降。

（4）烟气脱硝采SCR脱硝工艺

SCR反应温度范围300~400℃

4SNCR脱硝工艺流程说明

（1）反应剂的配置和储存

采用尿素作吸收剂时，将袋装尿素倒入尿素溶解罐内搅拌制成为10%质量浓度的溶液，尿素溶液泵将尿素溶液输送到尿素溶液储罐内储存备用。

（2）吸收剂的稀释、计量与混合

稀释水压力控制模块（DWP）的典型设计由2台全流量的多级不锈钢离心泵，一组双联过滤器、压力控制阀和压力/流量仪表等组成。

供反应器稀释用的工艺水中总固形物要低，过滤后水中悬浮物应低于50mg/L。

（3）反应剂喷入的测量

喷射区测量（IZM）模块是用来测量锅炉每个喷射区喷入的反应剂浓度和流量。

每个IZM模块包括1台化学计量泵、1台水泵、1个管道静态混合器和1个现场控制盘、区段隔离阀和流量计、控制阀等。

IZM模块通常设计成含有与中央控制模块和局地顺序逻辑控制（PLC）f等控制系统相响应的化学反应剂的流量和区段压力阀。

通过该控制系统IZM模块，可随出口NOx浓度、锅炉负荷、燃料质量等变化来调整反应剂加入量和反应活性。

根据锅炉容量、处理前后NOx浓度和所要求的NOx去除率，SNCR系统一般可采用1～5组IZM模块，并联合安装在一个滑动底板上。

（4）反应剂的分配和喷入部位

混匀的尿素稀释液从IZM模块输送到装在临近锅炉的分配模块上。

每个分配模块由流量计、平衡阀和与自动控制系统连接的调节器组成。

控制系统能精确地控制流入每个喷射器的反应剂量和雾化空气或蒸汽流量。

分配模块也包括为控制尿素喷入过程用的手动阀、压力表和不锈钢连接管等。

供反应剂至多个喷射器的每个IZM模块只设1个分配模块。

对于大容量锅炉要将多个喷射器安装在锅炉的几个不同部位，且能通过IZM模块进行独立操作或联合操作。

应对反应剂喷入量和喷入部位进行控制，使SNCR系统对锅炉负荷变动和维持氨的逃逸量具有可操作性。

喷射区数量和部位由锅炉的温度场和流场来确定。

应用流场和化学反应的数值模拟来优化喷射部位。

典型的设计是设二层或多层喷射区,每个区设及几个喷射器。

本项目喷射器布置在煤粉锅炉遮掩脚附近温度区间在约950℃位置。

（5）反应剂与烟气的混合

喷射器有墙式和枪式2种类型。

墙式喷射器在特定部位插入锅炉内墙，一般每个喷射部位设置1个喷嘴。

墙式喷嘴应用于短程喷射就能使反应剂与烟气达到均匀混合的小型锅炉和尿素SNCR系统。

由于墙式喷嘴不直接暴露于高温烟气中，其使用寿命要比喷枪式长。

枪式喷射器由1根细管和喷嘴组成,可将其从炉墙深入到烟流中。

喷枪一般应用于烟气与反应剂难于混合的氨喷SNCR系统和大容量锅炉。

在某些设计中喷枪可延伸到锅炉整个断面。

喷枪可按单个喷嘴或多个喷嘴设计。

后者的设计较为复杂，因此，要比单个喷嘴的喷枪和墙式喷嘴价格贵些。

因喷射器忍受着高温和烟气的冲击，易遭受侵蚀、腐蚀和结构破坏，因此，喷射器一般用不锈钢或合金钢制造，且设计成可更换的。

除此以外，喷射器常用空气、蒸汽和水进行冷却。

为使喷射器最少地暴露于高温烟气中，喷枪式喷射器和一些墙式喷嘴也可设计成可伸缩的。

当遇到锅炉启动、停运、季节性运行或一些其他原因SNCR需停运时，可将喷射器退出运行。

反应剂用专门设计的喷嘴在有压下喷射，以获得最佳尺寸和分布的液滴。

用喷射角和速度控制反应剂轨迹，尿素喷射系统通过双流体喷嘴用载体流，如空气或蒸汽，与反应剂一起喷射。

有高能和低能两种喷射系统。

低能喷射系统利用较少和较低压力的空气，而高能系统需要大量的压缩空气或蒸汽。

大容量锅炉的氨或尿素系统一般均采用高能喷射系统。

高能喷射系统因需装备较大容量空压机、制造坚固的喷射系统和消耗较多的电能，其制造和运行费用均较昂贵。

（6）SNCR脱硝的优点

SNCR脱硝技术占地面积小、对锅炉改造的工作量少、施工安装周期短、节省投资，较适合于老厂改造。

但由于SNCR脱硝效率较低，SNCR可以协同低NOx燃烧器改造或简易SCR等其他脱硝方式，在优化投资成本的前提下以期获得满意的脱硝效率。

5脱硝效率的影响因素

（1）温度对反应的影响

烟气脱硝SNCR法，温度适应范围较小。

如果反应温度太低，反应速度急剧下降，氨逃逸增加，脱硝效率随之下降，达不到脱硝的效果。

如果反应温度太高，尿素分解，生成新的NOx，系统效率下降。

（2）摩尔比对NOx转换的影响

SNCR脱硝，还原剂与氮氧化物摩尔比值（NSR）一般控制在~1.5的范围内比较合适，并且应随锅炉负荷的变化而变化。

6脱硝指标

在锅炉50%~100%BMCR负荷下，NSR不超过保证值1.5时，脱硝装置含SNCR在性能考核试验时的NOx排放指标不大于100mg/Nm3；

锅炉蒸发量（单台）：

20t/h

脱硝不运行时NOx含量500mg/Nm3（干态、6％O2）

脱硝运行时NOx含量250mg/Nm3（干态、6％O2）

尿素总用量（袋装）~75kg/h

储备日用量9吨（5天计、4台）

雾化介质空气

尿素输送连续运行

7系统组成及功能说明

脱硝工程主要包括：

还原剂的储存与制备、输送设备、计量分配及喷射系统等。

还原剂储存与制备系统实现尿素的储存、制备，然后由稀释水系统根据锅炉运行情况和NOx排放情况在线稀释成所需的浓度，送入分配系统。

分配系统实现各喷射点的尿素溶液分配、雾化喷射和计量。

还原剂的供应量能满足锅炉不同负荷的要求，调节方便、灵活、可靠；

尿素分配系统应配有良好的控制系统。

（1）还原剂存储与制备系统

包括还原剂存储罐、尿素溶液泵、消防安全设备等。

供应循环模块、计量模块、均分模块。

袋装尿素倒入尿素制备罐内制成10%尿素溶液，通过尿素溶液泵输送至尿素溶液储罐内。

储罐及泵站模块可安装于氨区内。

为避免罐内过压或真空，罐顶部安装呼吸阀。

输送泵（一用一备）在10bar压力下向SNCR系统提供尿素。

因此一定量的尿素溶液循环往复，循环线路的压力由压力调节阀控制。

脱硝所要求的尿素量由安装在SNCR系统计量模块的流量控制阀设定。

尿素储罐设置两台，其总储存量应不小于系统在BMCR工况下5天的总消耗量，储罐采用不低于304不锈钢制造。

储罐上应有人孔、溶液进出口、通风孔、液位表、温度表口、排放口等开口及罐外梯子、平台、栏杆等。

（2）稀释水系统

包括稀释水罐、工艺水泵、管道阀门及仪表等。

稀释水采用除盐水。

水储存工艺水罐内，用于溶解尿素颗粒制备尿素溶液。

稀释水泵设有2台，一用一备。

流量余量大于10%，压头大于20%。

（3）计量静态混合系统

包括了还原剂流量计量模块、分离器前的尿素溶液分配模块、静态混合器等。

从烟气侧所获得的NOx讯号馈入具有能够计算所需氨气流量的功能，控制所需还原剂，使摩尔比维持固定。

用于计量和混合的仪器仪表整合在一个钢柜内。

所需尿素的数量由流量计控制、气动调节阀调节。

所需数量的稀释水在与尿素溶液混合前由流量计控制，气动调节阀调节。

每个喷射点均由流量计控制，确保适当的分配。

还原剂混合液的压力由安装的压力计控制。

当全部脱硝系统故障，需要停止供氨时，供氨关断。

以上操作应同时可自动或手动现场操作。

（4）喷射系统

喷射尿素的SNCR系统，直接将尿素喷入分离器或炉膛，不需要额外的加热设备或蒸发设备。

设备少，系统简单可靠。

其SNCR系统流程图如下：

喷射尿素的SNCR系统流程示意图

在线配制好浓度为10%的尿素溶液将送到喷射区，各喷射点设有总阀门控制本喷射点是否投运，投运的喷射点采用推进器系统。

喷枪喷射所需的雾化介质采用压缩空气。

炉前压缩空气总管上设有流量压力测量，分几路通到各喷射点，每个喷射点的雾化压缩空气总管设有压力调节、压力测量、流量测量，再通往各个喷射器。

SNCR脱硝系统配制一定数量的喷枪，喷枪布置在锅炉炉膛遮掩角附近截面上，用于分配稀释后的还原剂，孔径尺寸根据实际选择喷枪尺寸确定。

进行详细施工设计时，通过数学模型计算（CFD）了解炉膛NOx浓度分布、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及烟气组分分布情况，再最终确定喷枪（喷嘴）的布置方式和安装位置。

各阀组及附属设备就近布置在喷射点的附近。

喷射系统应尽量考虑利用锅炉现有平台进行安装和维修。

多喷嘴喷射器应有足够的冷却保护措施以使其能承受反应温度窗口区域的最高温度，不至于产生任何损坏。

多喷嘴喷射器应有伸缩机构，可自动将其从锅炉中抽出以保护喷射器不受损坏。

（5）仪表和控制系统

脱硝装置的控制采用PLC实现。

并可通过通讯光缆接入锅炉控制室DCS，锅炉控制室实行集中控制。

所供的控制和监测设备承诺有良好的性能以便于整个装置安全无故障运行和监视。

在需要的地方使用的控制和监测设备为防腐防爆型设计。

运行人员通过LCD和键盘、鼠标可以完成整个烟气处理系统的监视、调整、设备启停和事故处理等控制操作。

烟气处理系统有完善的保护系统，以确保在危险工况下自动安全停机或人工进行停机，重要设备设就地事故按钮。

所有电机和电动阀门控制进烟气处理的DCS系统。

主要设备:

脱硝系统范围所有仪表和控制设备都具备成熟经验的有成熟使用业绩的仪表和控制设备。

系统检测仪表的配置将根据招标技术文件的要求和实际工艺系统要求。

所有模拟量接口信号为4～20mADC，二线制（热电偶及热电阻除外），开关量信号为，无源接点，无公共端，接点容量（安培数）满足如下要求：

230VAC115VDC230VDC

I–接点闭合（感性回路）：

5A10A5A

II-连续带电：

5A5A5A

III-接点分断：

2.5A0.25A0.15A

招标方提供的气源压力为0.5～0.8MPa。

投标方提供的每个气动设备均配管接头及过滤减压阀。

用于联锁保护的仪表将采用进口逻辑开关。

所有控制仪表及设备具有高的可用性、稳定性、可操性和可维护性，满足系统控制功能的要求。

CEMS（NOx取样分析仪）信号能够在线监视并计算排放量。

对于分析仪表的设计和设备的接口，投标方考虑既满足脱硝系统控制、监视的需要，又满足环保检测系统的需要。

就地设备

就地设备设计考虑以下原则：

1）工艺系统中在巡检人员需监视的地方，设有就地指示仪表。

2）系统中的调节阀选用进口智能一体化产品，并装设开度位置传感器。

3）就地设备、装置与DCS的接口信号为两线制传输，信号型式模拟量为4～20mADC或热电偶（阻），开关量信号为无源接点，信号接地统一在DCS机柜侧接地。

4）仪表和控制设备的设置位置和数量满足采用对于SNCR脱硝系统进行远方监视、运行调整、事故处理和经济核算的要求。

5）与仪表及变送器连接的仪表管材质采用不锈钢导管。

6）所有变送器能对应零到满量程的测量范围，输出4～20mA信号。

7）所有就地仪表和执行机构的电子部分、就地盘箱柜等含有电子部件的就地设备，其防护等级至少为IP56，并能防止灰尘的进入。

控制及配电柜

1）控制及配电柜型式应与电厂的其他设备的配电柜相协调，并能适应高湿度、高盐雾环境条件。

2）控制及配电柜应能防潮，防尘，防震，防小动物，如就地安装其防护等级为IP55。

3）配电柜的表面应平整光滑必须在喷漆（喷塑）前进行表面防锈处理。

4）配电柜体用钢板厚度应满足刚度和寿命要求。

5）设计配电柜电缆入口时，应留有20%的备用空间，以备今后电缆增加或线路改变。

6）配电柜中连接电缆用的端子排应留有20%的备用量。

7）配电柜有内部照明，每面柜至少一盏灯，且在门内设置开关，用门的开闭来自动控制灯的亮灭。

8）当配电柜内散出的热量超过部件允许温度时，投标人应采用机械通风措施，其控制开关应具有起动一停止功能。

9）配电柜出厂发运前应作模拟工况下的动作试验。

10）控制盘上的按钮较多时，其排列应遵循一定的规则，即起动，增加断路器合闸或阀门打开的按钮排在右边或上边，反之，停止，减少断路器合闸或阀门关闭的按钮排在左边或下边

工作站：

锅炉烟气处理系统配置两台DCS操作员站。

监控设计成远程和就地启动两种模式。

一台可打A4打印机，安放在脱硫控制室内。

操作员站显示器为23英寸液晶显示。

工作站控制及配电盘（柜）：

控制及配电盘（柜）能防尘、防潮、防震、防小动物进入。

如就地安装，其防护等级不低于IP54。

盘（柜）的表面平整光滑，凡是钢结构在喷漆（喷塑）前都进行防锈处理。

设计盘（柜）电缆入口时，有20%的备用空间，以备今后电缆增加或线路改变。

盘（柜）有内部照明，并在门内设置开关。

当盘（柜）散发出的热量超出部件允许温度时，采用机械通风，其控制开关具有启动-停止功能。

盘（柜）出厂前做模拟工况下的动作试验。

（6）电气系统

供配电系统：

包括整套烟气处理装置380VMCC（电动机控制中心）、220V及以下配电系统（如果有）等。

电气控制与保护。

照明及检修系统。

防雷、接地系统。

起吊设备的安全滑触线。

电缆、电缆敷设设施及电缆构筑物（包括电缆桥架、电缆沟道、电缆保护管、电缆防火封堵等）。

电气设备布置。

380/220V系统为中性点直接接地系统，采用单母线双电源自动切换。

业主方为整套烟气处理装置提供两路380V电源，且由业主方供电至烟气处理装置供配电系统电源进线柜进线端。

MCC将至少预留15%的备用回路，每个备用单元完成全部接线。

控制与保护：

控制方式：

整套烟气处理装置电气系统纳入FGD-DCS控制，集中控制在主控室内控制，就地控制由配电柜面板安装的启、停按钮和“就地/集中”转换开关实现，主要设备在安装现场就近设置就地紧停按钮。

所有接触器控制电压均采用220VAC。

信号与测量：

所有开关状态信号均送入DCS，控制室不设常规测量表计，模拟量信号均采用4～20mA变送器（变送器装于相关开关柜）输出送入DCS，测量点按《电测量及电能计量装置设计技术规程》配置。

照明及检修系统：

照明系统：

承包方负责整套烟气处理装置范围内所有的建筑照明及设备照明（锅炉本体、电控室除外）。

各主要场所的照明方式、灯具选型及照度满足DLGJ56-95《火力发电厂和变电所照明设计技术规定》的相关要求。

各场所的照明电源由脱硫岛内就近的MCC供电,在重要出入口设置应急照明，应急照明时间不少于60分钟。

照明和插座线路穿水煤气管敷设，明敷管路采用密闭式接线盒。

所有场所的导线均采用BV-500V型导线。

检修电源系统：

脱硫塔及除尘器平台合适位置设置检修电源箱，各场所的检修电源由就近的MCC供电。

防雷、接地系统及安全滑线：

防雷接地系统由业主方统一考虑，承包方负责提供设计条件。

整套烟气处理装置范围内所有电动起吊设施均采用安全滑触线供电，设计时可考虑三相水平布置或垂直布置，滑触线根据容量采用单相或三相。

电缆及电缆构筑物：

0.4kV动力电缆采用0.6/1.0kV聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆，电缆的导体采用铜导体，截面超过6mm2的电缆为铜绞线电缆。

测量和控制电缆采用0.45/0.75kV聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套控制电缆，低电平电缆采用屏蔽电缆，所有控制回路电缆截面不小于1.0mm2。

0.4kV动力电缆无中间接头，控制电缆尽量避免中间接头，截面大于50mm2的0.4kV动力电缆的终端接头采用终端接头。

五、技术规范

1尿素系统

（1）一般规定

a）设计必须满足国家对此类化学品的有关规定。

b）要特别注意选用合适的材料。

c）供应量能满足锅炉不同负荷的要求，调节方便灵活，可靠。

d）有一定的安全防火防爆距离，并在适当位置设置室外防火栓，设有防雷、防静电接地装置。

e）供应系统相关管道、阀门、法兰、仪表、泵等设备选择时，必须满足抗腐蚀要求。

（2）尿素喷射系统

a）应根据锅炉炉膛截面、高度等几何尺寸进行尿素溶液喷射系统的设计，使进入锅炉内的尿素溶液能与烟气充分、均匀混合。

b）喷射系统的设计应充分考虑其处于炉膛高温、高灰的区域，所选材料应为耐磨、抗高温及防腐特性。

c）喷射系统应避免堵塞，具有清扫功能。

（3）主要设备

a）供应循环模块

包括尿素溶液储罐、尿素泵。

b）计量模块

氨水溶液计量、稀释水泵。

c）均分模块

尿素溶液分配阀门、双流体喷枪蒸汽量控制阀门。

2脱硝工艺设计

（1）脱硝系统应达到设计要求的氮氧化物脱除效率。

（2）脱硝系统氨逃逸率应控制在5ppm-15ppm以下。

（3）脱硝系统对锅炉效率的影响应小于0.5%。

（4）脱硝系统应能在锅炉最低稳燃负荷工况和BMCR工况之间的任何负荷持续安全运行。

（5）脱硝系统负荷响应能力应满足锅炉负荷变化率要求。

（6）脱硝系统设计和制造应符合安全可靠、连续有效运