国电北仑三期脱硝工程培训手册.docx

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国电北仑三期脱硝工程培训手册

北京国电龙源环保工程有限公司

2008年5月

说明

本资料仅供培训使用，培训文件将不作修订，设备资料以厂家提供资料为准，FGD系统移交之后，系统运行、维护及检修等操作以竣工移交文件为准。

1概述

1.1原理介绍

本工程采用“选择性催化剂还原烟气脱硝”技术，其主要化学反应如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

其反应产物为对环境无害的水和氮气，但只有在800℃以上的条件下才具备足够的反应速度，工业应用时须安装相关反应的催化剂，在催化剂的作用下其反应温度降至400℃左右，锅炉省煤器后温度正好处于这一范围内，这为锅炉脱硝提供了有利条件。

SCR（脱硝系统）催化剂的工作温度是有一定范围的，温度过高（＞450℃）时催化剂会加速老化；当温度在300℃左右时，在同一催化剂的作用下，另一副反应也会发生。

2SO2+O2→2SO2

NH3+H2O+SO3→NH4HSO4

即生成氨盐，该物质粘性大，易粘结在催化剂和锅炉尾部的受热面上，影响锅炉运行。

因此，只有在催化剂环境的烟气温度在305-425℃之间时方允许喷射氨气进行脱销。

1.2主要设计参数

1.2.1煤质参数

表1－1煤质分析资料

名称及符号

单位

设计煤种（晋北烟煤1）

校核煤种I（晋北烟煤2）

校核煤种II（神华煤）

工

业

分

析

收到基全水分Mar

9.6

11.2

15.55

收到基灰分Aar

19.50

22.49

8.80

收到基挥发分Var

22.82

25.12

26.50

收到基固定碳FCar

48.08

41.19

低位发热量Qnet,ar

kJ/kg

22440

20490

23442

哈氏可磨系数HGI

冲刷磨损指数Ke

2.35

1.06

0.84

元

素

分

析

收到基碳Car

58.60

52.75

61.7

收到基氢Har

3.33

3.53

3.67

收到基氧Oar

7.28

7.92

8.56

收到基氮Nar

0.79

0.71

1.12

收到基全硫Sar

0.90

1.40

0.60

收到基灰分Aar

19.50

22.49

8.80

收到基全水分Mar

9.6

11.2

15.55

灰

熔

融

性

变形温度DT

℃

1110

1345

1150

软化温度ST

℃

1190

＞1500

1190

溶化温度FT

℃

1270

＞1500

1230

煤

灰

比

电

阻

（测量电压500V）

21.5℃

Ω·cm

1.18×1010

9.40×1010

80℃

Ω·cm

3.61×1011

1.70×1012

100℃

Ω·cm

1.88×1012

4.60×1012

6.69×1010

120℃

Ω·cm

2.20×1012

1.40×1013

4.97×1011

150℃

Ω·cm

3.8×1012

2.50×1013

1.58×1012

180℃

Ω·cm

1.48×1012

1.90×1013

8.65×1011

灰

份

数

据

SiO2

50.41

48.78

30.57

Al2O3

15.73

32.47

13.11

Fe2O3

23.46

8.69

16.24

CaO

3.93

2.84

23.54

TiO2

1.09

0.47

K2O

2.33

0.89

0.78

Na2O

0.92

MgO

1.27

0.58

1.01

P2O3

1.67

SO3

2.05

1.95

10.31

锅炉点火及助燃用油，采用0号轻柴油，油质的特性数据如下：

油种：

#0轻柴油

运动粘度（20℃时）：

3.0～8.0mm2/s

凝固点：

≯0℃

闭口闪点：

不低于55℃

机械杂质：

无

含硫量：

≤0.2%

水份：

痕迹

灰份：

≤0.02%

低位发热值Qnet,ar：

41800kJ/kg

脱硝系统催化剂适应的煤质微量元素范围表如下表

表1-2煤质微量元素含量

工程

单位

数值

ppm

<25

<0.018

ppm

<10

ppm

<10

ppm

<40

ppm

<0.6

ppm

<40

ppm

<0.15

1.2.2脱硝系统入口烟气参数

表1－3脱硝系统入口烟气参数

负荷项目

单位

设计煤种

校核煤种Ⅰ

校核煤种Ⅱ

BMCR

50%THA

BMCR

50%THA

BMCR

50%THA

1．烟气体积流量

m3/h

6479900

3356300

6595500

3413100

6612000

3420700

2．烟气质量流量

t/h

3589700

1935800

3633400

1958600

3645500

1964400

3．烟气温度

℃

380

352

380

352

380

352

4．烟气压力

kPa

-1.37

-0.89

-1.39

-0.89

-1.40

-0.89

5．含水量（H2O）

Vol-%

8.5

7.9

9.6

8.9

9.5

8.8

6．含氧量（O2）

Vol-%

2.6

4.2

2.5

4.2

2.5

4.1

7．含氮量（N2）

Vol-%

73.7

74.1

73.0

73.4

73.0

73.4

8．NOX浓度（6%O2，dry）

mg/Nm3

300

9．含尘浓度（6%O2）

g/Nm3

≤40

10．SO2

mg/Nm3

2217.53

3761.09

1403.72

11．SO3

PPM

12．过剩空气系数

－

1.15

表1－4锅炉BMCR工况脱硝系统入口烟气中污染物成分（标准状态，干基，实际6％含氧量）

工程

单位

数据

烟尘浓度

g/Nm3

≤40

NOx

mg/Nm3

设计值300

最大值600

2系统的组成

本工程烟气脱硝采用选择性催化还原（SCR）脱硝工艺，一炉两个反应器，液氨卸料、储存、蒸发等为公用系统。

主要工艺流程：

公用系统制备的氨气输送至炉前，通过混合器与稀释风混合稀释后进入烟道，稀释风通过烟道内的涡流混合器与烟气进行充分、均匀的混合后进入反应器，在催化剂的作用下，氨气与烟气中的NOX反应生成氮气和水从而达到除去氮氧化物的目的。

氨气的喷入量应根据出口浓度及脱硝效率通过调节门进行调节，喷氨量少会使脱硝效率过低，过大容易导致氨逃逸率上升造成尾部烟道积灰。

脱硝系统的反应器是布置在省煤器与空气预热器之间，锅炉燃烧产生的飞灰将流经反应器。

为防止反应器积灰，每层反应器入口布置有吹灰器，通过吹灰器的定期吹扫来清除催化剂上的积灰。

公用系统氨气的制备过程实际上是液氨的气化过程，液氨存储在液氨储罐中，引自机组的蒸汽通过氨站蒸发器的加热器对液氨进行加热；液氨受热蒸发气化成氨气，通过蒸发器后的调节阀可控制缓冲罐内的压力；蒸发器内的压力和温度可通过调节液氨调节门和蒸汽调节门来控制。

脱硝系统构成：

（1）烟气系统；

（2）SCR反应器和催化剂；

（3）催化剂的吹灰系统；

（4）液氨的存储和卸料系统；

（5）液氨的蒸发系统；

（6）氨的空气稀释和喷射系统；

（7）烟气取样系统；

（8）工业水系统；

（9）其他由主系统接出的水、蒸汽等辅助系统的设计。

2.1烟气系统

烟气系统是指从锅炉尾部低温省煤器下部引出口至SCR反应器本体入口、SCR反应器本体出口至回转式空预器入口之间的连接烟道。

烟道壁厚按6mm设计。

为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内，特别考虑了烟道系统的热膨胀，热膨胀通过膨胀节进行补偿。

所有烟道将在适当位置配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔，以便于烟道的维修和检查以及清除积灰。

烟道将在适当位置配有足够数量测试孔。

2.2SCR反应器

锅炉配置2台SCR反应器，反应器断面尺寸为15.62X13.04m，高约15m。

反应器设计成烟气竖直向下流动，反应器入口将设气流均布装置。

反应器内部各类加强板、支架设计成不易积灰的型式，同时将考虑热膨胀的补偿措施。

反应器将设置足够大小和数量的人孔门。

反应器设计还将考虑内部催化剂维修及更换所必须的安装门。

SCR反应器将能承受运行温度420℃不少于5小时的考验，而不产生任何损坏。

2.3催化剂

反应器内催化剂层按照两层，并预留一层设计。

催化剂的型式采用蜂窝式。

蜂窝式催化剂节距6.9mm，壁厚0.6mm。

催化剂设计将考虑燃料中含有的任何微量元素可能导致的催化剂中毒。

催化剂模块将设计有效防止烟气短路的密封系统，密封装置的寿命不低于催化剂的寿命。

催化剂将能承受运行温度420℃不少于5小时的考验，而不产生任何损坏。

催化剂保证寿命为24000运行小时。

2.4吹灰系统

根据本工程灰份高的特性，设置吹灰器，采用声波吹灰系统，按每一层催化剂设置8台声波式吹灰器进行设计。

预留层吹灰器只预留吹灰器接口，预留层吹灰器不在供货范围内。

声波吹灰器用气引自厂用压缩空气，每炉设置5m3压缩空气储罐，至各反应器压缩空气母管设置滤网和调压阀，滤网防止杂质进入声波喇叭，调压阀用于防止压缩空气压力过大对喇叭膜片的破坏。

建议的吹扫频率为每10分钟吹扫10秒，每炉的两个反应器依次吹扫，每个反应器从最上层开始吹扫，每层的吹灰器依次吹扫。

2.5氨的空气稀释和喷射系统

每台锅炉的两个反应器分别设置两台100%容量的离心式稀释风机，一用一备。

设两套氨/空气混合系统。

分别用于两台SCR反应器的氨与空气的混合。

为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，将氨浓度降低到爆炸极限（其爆炸极限在空气中体积为15％～28％）下限以下，控制在5％以内。

供方将按此要求以脱硝所需最大供氨量为基准（即脱硝效率为60％时）设计氨稀释风机及氨/空气混合系统。

稀释风机的性能将保证能适将锅炉40～100%BMCR负荷工况下正常运行，并留有一定裕度：

风量裕度不低于10%，另加不低于10℃的温度裕度；风压裕度不低于20%。

氨/烟气混合均布系统按如下设计：

由氨/空气混合系统来的混合气体喷入位于烟道内的涡流混合器处，在注入涡流混合器前将设手动调节阀，在系统投运时可根据烟道进出口检测出的NOx浓度来调节氨的分配量，调节结束后可基本不再调整。

2.6烟气取样系统

每台反应器设置4台烟气取样风机，2台为原烟气取样风机，2台为净烟气取样风机。

原烟气取样风机从喷氨点前的烟道抽取原烟气经风机后注入反应器出口，净烟气取样风机从反应器出口烟道抽取净烟气经风机后注入反应器出口烟道。

位于烟道抽取烟气处的管道都设置了过滤元件以过滤烟气中的烟尘，在每台风机抽取烟气入口管道上安装有NOx及O2分析仪。

2.7冷却水系统

烟气取样风机轴承冷却采用锅炉房区域闭式冷却水，排水至闭式水回水管。

氨站区卸料压缩机冷却水取自工业水，排水至氨区地坑。

2.8仪表压缩空气系统

锅炉房区域仪表用气就近取自锅炉房区域仪表用压缩空气母管，氨站区域仪表用压缩空气取自厂区仪用压缩空气管道，在氨站区域设置压缩空气储罐稳压。

2.9液氨储存蒸发系统

液氨储存、制备、供应系统包括液氨卸料压缩机、储氨罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽、稀释风机、混合器、氨气稀释槽、废水泵、废水池等。

此套系统提供氨气供脱硝反应使用。

液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入储氨罐内，将储槽中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气，经氨气缓冲槽来控制一定的压力及其流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送达脱硝系统。

氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释槽中，经水的吸收排入废水池，再经由废水泵送至废水处理厂处理。

设计的氨制备及其供应系统中，氨的供应量能满足锅炉不同负荷的要求，调节方便灵活，可靠；存氨罐与其他设备、厂房等要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；氨存储、供应系统相关管道、阀门、法兰、仪表、泵等设备选择时，其必须满足抗腐蚀要求，采用防爆、防腐型户外电气装置。

氨液泄漏处及氨罐区域应装有氨气泄漏检测报警系统；系统的卸料压缩机、储氨罐、氨气蒸发槽、氨气缓冲槽及氨输送管道等都备应有氮气吹扫系统，防止泄漏氨气和空气混合发生爆炸。

氨存储和供应系统应配有良好的控制系统。

（1）选择的卸料压缩机应能满足各种条件下的要求。

卸料压缩机抽取储氨罐中的氨气，经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨储罐中。

卖方在选择压缩机排气量时，要考虑储氨罐内液氨的饱和蒸汽压，液氨卸车流量，液氨管道阻力及卸氨时气候温度等。

卸料压缩机2台，1用1备。

（2）储氨罐每台炉液氨的储氨罐容量，应按照锅炉BMCR工况，在设计条件下，每天运行20小时，连续运行10天的消耗量考虑。

储槽上应安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀为储槽液氨泄漏保护所用。

储槽还装有温度计、压力表、液位计、高液位报警仪和相应的变送器将信号送到脱硝控制系统，当储槽内温度或压力高时报警。

储槽应有保温层和遮阳棚防太阳辐射措施，四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当储槽槽体温度过高时自动淋水装置启动，对槽体自动喷淋减温；当有微量氨气泄露时也可启动自动淋水装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。

（3）液氨蒸发所需要的热量采用蒸汽来提供热量。

蒸发槽上装有压力控制阀将氨气压力控制在一定范围，当出口压力达到过高时，则切断液氨进料。

在氨气出口管线上应装有温度检测器，当温度过低时切断液氨，使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力，蒸发槽也应装有安全阀，可防止设备压力异常过高。

液氨蒸发槽应按照在BMCR工况下2×100％容量设计。

（4）从蒸发槽蒸发的氨气流进入氨气缓冲槽，通过调压阀减压成一定压力，再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。

液氨缓冲槽应能满足为SCR系统供应稳定的氨气，避免受蒸发槽操作不稳定所影响。

缓冲槽上也应设置有安全阀保护设备。

3系统的启动与停止

3.1SCR的启动

为避免启动过程中温升所产生的膨胀及应力问题，在SCR的启动过程中应对反应器的温度上升速度加以控制。

具体分为两种启动方式：

冷态启动和温态启动。

冷态启动：

锅炉长期停运后，脱硝反应器也处于常温状态，这种启动方式称为冷态启动。

在冷态启动过程中，反应器温度＜150℃时，SCR的温升速度应＜5℃/min。

热态启动：

锅炉温态启动时，反应器温度＞150℃，SCR的温升速度可达到50℃/min，而根据锅炉的启动要求，温态启动的温度上升速度一般不允许达到这一数值，因此热态SCR启动的温升速度一般不作为主要控制对象。

系统启动前应首先作好相应的准备工作，投入相关的辅助系统，如冷却水系统、压缩空气系统等。

进出口温度>MIN1

进出口温度>MIN2

进出口温度>MIN3

基本启动步骤示意图：

启动完成

吹灰系统投入自动程序控制

氨气压力控制投自动

氨气流量投自动

氨气制备系统准备就绪

液氨蒸发系统开启

氨气稀释风机开启

保温期

冷态启动功能组

预热程序

初步预热程序

温态启动功能组

基本停机步骤示意图：

收到停机指令

待机状态

停机状态

加氨气动关断阀关闭

启动SCR自动停机程序

启动停机吹灰程序

人工判断是否停运整个氨气制备系统

启动稀释风机停机程序

启动氨气系统停机程序

人工判断是否会在短期内开机

3.1.1启动前的系统检查

系统启动前应首先作好相应的准备工作，启动相关的辅助系统，如工业冷却水泵、空压机等。

并对系统设备进行检查

1检查氨气母管压力是否正常。

系统投入前应首先对氨气母管进行检查，且无泄露报警。

如是第一台投入脱硝的锅炉，母管可能未通氨气，应先将氨区缓冲罐出口手动截止门全开，通过调整缓冲罐出口气动调节门将母管压力调整到设计运行压力范围内。

2检查稀释风管道。

稀释风进入烟道的手动门应全开，稀释风机入口无杂物，转动部分无障碍，风机手动阀门动作灵活，方向正确。

3检查取样风机管道是否存在泄露，冷却水是否投入，轴承油位是否正常，风机手动阀门动作灵活，方向正确。

4检查DCS上热工信号是否正确。

5检查过程中如发现异常应及时汇报值长，并待故障消除后方可进行SCR的启动工作。

3.1.2SCR的启动

具体启动步骤：

1．联系投入相应的辅助系统如压缩空气系统、工业水系统。

2．锅炉启动后将首先进行吹扫。

脱硝系统也应随锅炉对SCR的反应器进行吹扫。

吹扫过程中可投入反应器声波吹灰器，投入方法见3.1.6。

3．反应器的预热。

随锅炉的启动，热烟气进入SCR系统后，其温度将逐渐升高。

冷态的温升速度应在5℃/min以内，脱硝系统无法控制温升速度，因此一旦接近限制值时，应联系值长对锅炉进行调整，降低锅炉的温升速度。

温态启动时，正常情况下应温升速度应不超过50℃/min。

4．SCR温度达到250℃，启动氨站的蒸发系统，使氨气缓冲罐中的氨气压力保持在0.55MPa。

启动取样风机及稀释风机，风机启动方法见3.1.3、3.1.4。

5．SCR温度达到允许温度时，全开该炉两路氨气母管上的手动截止门，并开启两路供氨管道上的电动氨气截止门，通过调整喷氨电动调节门控制氨气量，开始喷氨气脱硝。

6．氨气进入烟道后在催化剂的作用下与烟气中的氮氧化物发生反应生成氮气和水，从而实现脱硝作用。

通过调节供氨量可对脱硝效率进行调节，供氨量大效率也将提高。

启动过程中应逐渐加大供氨量，脱硝效率达到运行要求后，投入喷氨自动，DCS将根据脱硝效率自动调节供氨量。

注：

上述启动过程的各控制参数是根据初步设计值得出的，实际运行中可能有所不同。

3.1.3取样风机的启动

1．启动前的设备检查，包括出口门应处于关闭位置；电机、冷却水、轴承油位是否正常等。

2．启动风机

3．全开出口门。

3.1.4稀释风机的启动

1.启动前的设备检查，包括出口门应处于关闭位置；电机、轴承是否正常等。

2.启动风机

3.全开出口手动门

4．另一风机投入备用

3.1.5喷氨的投入

启动条件：

1氨气缓冲罐压力正常，压力控制应在0.55-0.6MPa。

2SCR烟气温度正常，温度在允许温度以上允许开反应器侧氨气截止门。

3稀释风机工作,稀释风流量正常。

4DCS上各热工信号显示正常

投入步骤：

1全开氨站氨气缓冲罐供气手动门，利用缓冲罐出口启动调节门调节，使氨气母管压力维持在0.55MPa。

2全开氨气母管通向反应器的手动截止门，开启反应器的氨气供气电动截止门

3逐渐开启氨气供气调节门，随着氨气的投入，脱硝效率将逐渐提高，当反应器的脱硝效率达到75-80%时，可投入供氨自动，DCS将自动调节供氨量，使脱销效率维持在设定值。

注：

上述启动过程的各控制参数是根据初步设计值得出的，实际运行中可能有所不同。

3.1.6声波吹灰器的投入

投入条件:

1SCR反应器通入烟气

2压缩空气压力正常

启动步骤:

一、投入前检查:

1打开就地各压缩空气的手动截止阀，包括每台炉的压缩空气总阀、上中层吹灰器的总阀及各吹灰器的手动阀。

2观察压缩空气压力是否正常，各层总阀后的自平衡门的压力表应在0.3-0.55MPa之间。

3联系热工人员给吹灰器各电磁阀送电。

二、启动步骤:

1锅炉吹扫后，点火投油时就应投入声波吹灰器。

2接到值长命令后，投入吹灰器顺控功能组，各吹灰器将逐台锅炉按由上至下顺序开启各吹灰器的吹扫电动门进行吹扫。

吹扫时每层反应器吹扫10秒，每10分钟循环吹扫一次。

3如有吹灰器需要检修，应关闭该吹灰器的压缩空气手动门，并将该吹灰器的电磁阀停电后，方可进行检修。

3.2SCR的停止

如停止步骤示意图所示，SCR的停止首先由切断氨气的供应开始，然后根据停机原因及是否有其它锅炉脱硝运行决定是否停止氨气制备系统。

如只是脱硝系统停止运行，则反应器的吹灰装置应继续运行。

具体步骤如下：

1接到停止脱硝反应器工作的通知后，首先关闭氨气电动截至阀，稀释风机和取样风机应保持运行。

2关闭氨气母管上的手动截止门，如长时间不投入脱硝系统，可停止稀释风机及取样风机。

3.3氨站的投入

重要提示：

系统在第一次充氨前，必须对介质为气氨和液氨的设备、管道进行置换，置换介质为氮气。

对设备、管道进行检修时也应进行置换，置换介质可用水或水蒸气、氮气。

动火前应办动火证。

进槽、入罐作业时应办理进槽、入罐作业证，要保证容器内氧含量>20%才能进入。

3.3.1蒸发器的启动

1投入加热蒸汽。

首先对蒸汽母管进行疏水排放，疏水排干净后打开蒸发器加热器入口及至疏水箱的疏水排放门，蒸汽进入蒸发器开始加热。

2投入液氨。

开启液氨储罐至蒸发器的各手动门及气动门，蒸发器内的液氨液位可通过蒸发器前的气动调节门调节。

3向氨气母管充氨气。

开启蒸发器至缓冲罐的各手动门，通过缓冲罐前的调节门来控制缓冲罐内压力。

3.3.2蒸发器的停止

1关闭蒸发器的液氨进料及至缓冲罐的各手动门。

这样蒸发器与液氨储存罐及缓冲罐就实现了隔离，此时蒸发器内应保留一定压力，这样可防止外界空气进入蒸发器内与氨气混合。

2关闭蒸发器加热蒸汽进汽门，停止对蒸发器的加热。

打开蒸发器加热器的出口疏水排放门，排净疏水后关闭。

3.3.3液氨卸料

1导通卸料的气相、液相管道。

卸料时，卸料压缩机将从液氨储罐抽取氨气加压后压入液氨槽车，因此应首先按此流向打开各手动门，只留液氨槽车前手动门保持关闭来控制卸料过程。

2与槽车司机协调后开启液相手动门。

一般槽车压力高于液氨储罐内压力，手动门开启后，液氨将自流至储罐。

压力平衡后可启动卸料压缩机。

3启动卸料压缩机进行卸料。

压缩机启动后，槽车内压力将升高，这样液氨将由槽车流向液氨储罐。

4槽车内液氨卸净后，根据实际情况决定是否将槽车内气氨打向液氨储罐。

根据有关规定，槽车的空车压力不应过高，因此，如有必要将需启动压缩机。

启动前应调整压缩机的四通阀至向液氨储罐加压方向，然后启动卸料压缩机。

槽车压力合格后停止压缩机，关闭各手动门。

与槽车司机协调解开卸料软管，完成卸料过程。

3.3.4氨站运行安全注意事项

1氨气为有毒、可燃物质，运行中如发生泄漏应及时采取措施切断液氨、气氨来源，并向泄漏点喷水稀释、吸收氨气，待泄漏消除后方可重新投入运行。

2液氨储罐、蒸发器及缓冲罐装有事故水喷

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