25吨锅炉SNCR+SCR方案.docx

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25吨锅炉SNCR+SCR方案

苏州XXXXXXXXX有限公司

水煤浆锅炉脱硝方案

技术方案

XXXXXXXX

2016年1月26日

第一章概述

第一节项目背景

XXXX公司主要从事生产、销售预应力混凝土管桩。

公司现有25t/h水煤浆锅炉一台，目前该锅炉已有烟气脱硫装置一套，排放的烟气中二氧化硫和尘含量均已达标，但排放的烟气中NOx含量1000～1260mg/m3，最高达到1450mg/m3，不能满足现有大气污染物排放标准的要求。

为保护当地环境，满足当地环保的要求，需要建立一套脱硝装置，满足NOX排放浓度达到100mg/m3以下。

第二节设计依据、设计原则和设计范围

一、设计依据

1、建设方提供的锅炉、废气进出参数及相关资料

2、现场实际情况与现现场沟通

二、设计采用的主要规范和标准

表1采用的技术标准及规范

序号

标准名称

标准号

1

《水泥工厂脱硝工程技术规范》

GB51045-2014

2

《火电厂大气污染物排放标准》

GB-13223-2011

3

《导体和电器选择设计技术规定》

DL/T5222-2005

4

《低压成套开关设备和控制设备》

GB7251.1-3

5

《低压成套开关设备基本试验方法》

GB9466

6

《低压电器外壳防护等级》

GB/T4942-2

7

《电力建设施工及验收技术规范》

DL/T5190.4-2004

8

《电气绝缘的耐热性评定和分级》

GB11021

9

《电气装置安装工程施工及验收规范》

GBJ232

10

《电压互感器》

GB1207

11

《钢结构工程施工及验收规范》

GB50305

12

《钢结构设计规范》

GB50017

13

《工业管道施工及验收》

GBJ253

14

《工业锅炉烟箱烟囱制造技术条件》

JB/T1621-1993

15

《工业企业厂界噪声标准》

GB12348

16

《工业企业噪声控制设计规范》

GBJ87

17

《固定式钢斜梯》

GB4053.4

18

《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法》

HJ/T76

19

《固定污染源烟气排放连续监测技术规范（试行）》

HJ/T75-2007

20

《固体绝缘材料工频电气强度的试验方法》

GB1408

21

《锅炉大气污染物排放标准》

GB13271

22

《锅炉烟尘测试方法》

GB/T5468

23

《火电厂大气污染物排放标准》

GB13223

24

《火力发电厂热力设备和管道保温油漆设计技术规定》

DL/T5072

25

《建筑抗震设计规范》

GB50011

26

《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》

DL/T620

27

《火电厂烟气脱硝工程技术规范-选择性非催化还原法》

HJ/T563-2010

28

《电力工程电缆设计规范》

GB50217-2007

29

《建筑物防雷设计规范》

GB50057-2010

30

《低压配电设计规范》

GB50054-2011

31

《通用用电设备配电设计规范》

GB50055-2011

32

《火力发电厂与变电所设计防火规范》

GB50229-2006

三、设计原则

（1）贯彻执行国家、江苏省有关环保方面政策，符合国家有关法规、规范及标准。

（2）结合污气处理场地的实际情况，选择稳定可靠、技术先进、投资省、运行费用低、管理简单、维修量少、操作灵活的废气脱硝处理新工艺以及相应的工程设备，确保废气脱硝处理设备长期稳定运行，达标排放。

（3）通过设计中的总体优化，采用先进的节能技术，合理应用风机布置及构筑物顺序配置，最大限度地降低运行费用。

（4）妥善处理和处置废气脱硝过程中产生的噪声、废水、废气、固废，避免对环境造成二次污染。

（5）结合建设场地的实际情况，在方便施工安装的前提下，力求各构筑物尽量集中，布置紧凑，节省占地。

同时考虑废气脱硝处理设施主体建筑风格与厂区原建筑风格相协调一致。

（6）设备布置合理，结构紧凑，减少占地面积，节约能源，降低废气处理费用，努力提高废气脱硝处理的间接经济效益。

（7）提高操作管理水平，实现科学现代化的管理，既保证脱硝处理设施的自动化管理，利于统一协调，又能结合苏州汤始建华管桩有限公司的实际情况，来设计控制系统和仪表监测，技术要求简单实用，宜于长期使用。

四、设计范围

本工程方案设计的范围包括了锅炉系统脱硝内说有的工艺、设备、电气、仪控、土建结构的设计，并对系统内全部内容及附属设施、建筑结构、电气自控、环保、节能防腐等各专业技术进行设计分析。

具体界区范围如下：

五、设计参数

5.1基本参数

1台25t/h水煤浆锅炉，烟气量：

80000m3/h；

排放烟气成份：

SO2：

100mg/Nm3

NOx：

1000～1260mg/m3，最高1450mg/m3

布袋除尘后烟气温度：

约130℃

5.2环保要求排放烟气中NOx浓度

NOx含量：

≤100mg/m3（业主要求）

5.3烟气中NOx的性质

NO是一种惰性氧化物，它虽然溶于水，但不能生成氮的含氧酸。

在0℃时，一体积水可溶解0.07体积的NO。

NO最特殊的化学性质是加合作用，在常温下能与空气中的氧化合，生成红棕色的NO2。

NO是不稳定的，和O2相遇，能使O2分裂成氧原子，并和其中的一个氧原子结合成NO2。

NO2是红棕色有特殊臭味的气体，在-10℃左右聚合成N2O4，在120℃时N2O4全部分解成NO2，温度再高NO2开始分解成NO和O2；NO2溶于水生成硝酸和亚硝酸；亚硝酸和后面的脱硫NH3反应生成硝酸铵，更溶于水。

NO2的毒性是NO的5倍。

一般情况下N2和O2和不发生化合反应。

氮氧化合物是在空气中放电时或在高温燃烧过程中产生的，首先生成NO，然后由NO氧化成NO2。

在高温燃烧过程中空气中的氮和燃料中的氮化物等不可能燃烧的物质与氧起化学反应，首先形成NO，随后它的一部分在烟道内与氧化合形成NO2，大部分的NO从烟囱中排入大气，并与大气中的氧结合成NO2。

而未被氧化成NO2的NO就在大气中与NO2共存下来。

在燃烧过程中燃烧气体温度越高，过剩空气越多，形成NO量就越多。

即在燃烧效率越高的情况下，NO越容易生成。

这种燃烧方式生成的NO2中NO占90%以上，NO2较少。

按照常用的燃烧方式，煤的燃烧物中NOX含量为500-1500mg/m3。

第二章SNCR+SCR工艺技术方案

第一节工艺选择

因本工程排放烟气中NOx浓度为1000～1260mg/m3，最高达到1450mg/m3，如采用选择性非催化还原（SNCR）脱硝方案，因SNCR脱硝效率仅能达到50～60%，经SNCR脱硝后，NOx仍不能满足环保要求的标准，需采用SNCR与臭氧氧化组合脱硝的技术或选择性催化还原（SCR）技术。

SNCR与SCR工艺组合具有以下的优点：

（1）脱硝效率高，单一的SNCR工艺脱硝效率低，而SNCR与SCR通常都在80%以上。

（2）催化剂用量小，SCR工艺由于采用催化剂，大大降低了反应温度并提高了脱硝效率，但催化剂昂贵，需要定期更换，运行费用高。

本实用新型烟气脱硝工艺，采用了SNCR初步脱硝，降低了对催化剂的需求。

（3）SCR反应器体积小，空间适应性强。

SCR反应器设置在省煤器与空预器之间。

不需要复杂的钢结构，同时还具有节省投资和不受场地限制。

（4）脱硝系统阻力小，由于SCR反应器体积小，其前部烟道较短，大大降低了系统压降。

（5）减少S02向S03的转化，降低腐蚀程度。

烟气中的S03的含量增加，将会生成更多的NH4HSO4。

NH4HSO4的黏结性强，会堵塞催化剂，腐蚀设备。

（6）省去SCR旁路的设计，从而降低了控制系统的复杂程度和对场地的要求。

（7）简化还原剂喷射系统，加大了炉膛还原剂的喷入区间，提高了SNCR阶段的脱硝效率。

（8）可以方便地使用氨水作为脱硝还原剂。

SCR+SNCR工艺通过直接将氨水溶液喷入炉膛，直接利用锅炉的高温，将氨水溶液蒸发分解出为氨，从而省去了热解装置，既方便又安全。

（9）降低由于煤种引起的催化剂大量失效的压力

（10）有利于实现达标排放，满足国家的节能减排指标，系统设置SNCR反应区和SCR反应区，可利用SNCR逃逸的氨作为SCR反应器的脱硝还原剂。

所以推荐使用SNCR与SCR工艺组合方案。

第二节SNCR和SCR工艺简介

SNCR脱硝系统主要包括储存系统、输送系统、稀释水系统和炉前喷射系统和雾化风系统。

在选取最佳的温度窗口喷入还原剂，氨水溶液喷枪雾化设计保证足够的穿透深度和覆盖面。

SCR脱硝系统主要包括还原剂系统、催化反应系统、公用系统和辅助系统。

2.1SNCR/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工艺利用逃逸氨进行催化反应结合起来，进一步脱除NOx，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60～90%，氨的逃逸小于3mg/m3。

图3.1为典型的SNCR/SCR混合烟气脱硝工艺流程。

图2.1SNCR/SCR联合工艺脱硝流程图

本项目采用氨水作为还原剂，氨水外购，氨水输送泵将20%的氨水输送到静态混合器。

厂区来的稀释水储存在稀释水箱中，稀释水泵将稀释水输送至静态混合器与氨水混合稀释成浓度不高于10%的氨水溶液。

一台锅炉设置一个静态混合器，一路提供SNCR喷射区的氨水，另一路提供SCR喷射区的补充氨水。

在静态混合器后，稀释后的氨水分别输送至各个喷射区。

锅炉设置2个喷射区域（SNCR、SCR区域），每台炉的SNCR区域设置3支喷枪；SCR区域设置1支喷枪。

喷枪需要压缩空气对氨水进行雾化，喷枪设有冷却风。

SCR反应器设置在省煤器和空预器之间。

反应器中催化剂设置形式为二层（2+1），反应器设有声波吹灰器。

压缩空气由厂区压缩空气系统提供，用于雾化氨水溶液及SCR催化剂吹灰。

冷却风也新增罗茨风机提供，用于保护喷枪。

2.2SNCR部分

SNCR系统主要由氨水储存及输送系统、稀释水系统、计量和喷射系统、压缩空气系统等分部分组成。

a.氨水储存及输送系统

通过卸氨泵将外购的氨水注入氨水储罐中，综合考虑制作运输成本，氨水储罐用于存储锅炉在满负荷的条件下运行15天的存储量。

储罐上设有液位检测系统来控制储罐内的氨水总量。

主要设备说明

1氨水储罐:

材质为304不锈钢，规格4×4。

2卸氨泵2台（一运一备），离心泵，不锈钢材质，配防爆电机

③氨水输送泵2台（一运一备），离心泵，不锈钢材质，配防爆电机。

④氨水储罐设磁翻板液位计，量程0-3.3m，4-20mA输出，能够准确的测定罐内的液位，以便及时补充氨水。

b.稀释水系统

当锅炉负荷或燃料发生变化后，炉膛出口的NOx浓度随之变化，在PLC系统监控下送入炉膛的氨水量也应随之变化，这将导致送入喷射器的流量发生变化。

若喷射器的流量变化太大，将会影响到雾化喷射效果，从而影响脱硝率和氨残余。

因此，设计了氨水稀释系统，用来保证在运行工况变化时喷嘴中流体流量基本不变。

溶解氨水的溶剂选择最廉价易得且溶解能力较强的除盐水，可防止喷枪喷嘴的阻塞现象的发生。

稀释水罐及稀释水输送管道设置保温防止在冬季使用时因低温结冰影响脱硝系统的正常使用。

为保证脱硝效果，需要将储罐中的20%氨水稀释后方能喷入炉膛中。

通过稀释水泵，将20%氨水稀释为5%左右氨水溶液，以保持良好的雾化效果提高脱硝系统的脱硝效率。

锅炉设置两台除盐水加压泵（一运一备），除盐水通过除盐水加压泵输送泵加压后经过静态混合器稀释后送至炉前。

c.计量和喷射系统

氨水和除盐水送至静态混合器混合，经过混合后以雾状喷入锅炉。

炉前喷射系统的设计能适应锅炉从50%到最大负荷之间的任何负荷持续安全运行，并能适应机组的负荷变化和机组启停次数的要求。

喷枪采用固定式喷枪。

d.压缩空气系统

由业主方提供，喷枪雾化所需的压缩空气；。

因此本系统设计1个分气包，配备压力传感器。

2.3SCR部分

SCR脱硝系统主要包括还原剂系统、催化反应系统、公用系统和辅助系统。

根据催化剂的要求SCR系统需布置在烟气温度位于300-420℃之间的区域。

a.SCR反应器

SCR脱硝需要另设SCR反应器。

反应器安装在钢构架平台上，截面成矩形，并且由起到加强作用的钢板托起，反应器的荷载通过它的侧墙均匀分布，向下传递，利用它的弹性和滑动轴承垫传到它的支撑结构上。

SCR反应器被固定在中心并向外膨胀，产生最小的水平膨胀位移。

反应器外壁一侧在催化剂层处有检修门，用于将催化剂模块装入催化剂层。

b.催化剂

采用蜂窝催化剂，催化剂能满足烟气温度不高于420℃的情况下长期运行。

催化剂布置采用二层布置形式，并有一层备用层。

为防止飞灰堵塞催化剂，催化剂上部设置有声波吹灰器，声波吹灰器设2台，以防止催化剂上飞灰聚集影响处理效率。

第三节主要消耗指标

氨水（浓度20%）：

0.15t/h

除盐水：

0.15t/h

电：

7.5kWh/h

压缩空气:

7.2m3/min

第四节脱硝装置年运行费用

序号

项目

年消耗量

单位

单价/元

项目费用

万元/年

1

氨水（20%）

1200

吨

750

90

2

除盐水

1200

吨

10.00

1.2

3

电

60000

kWh

0.52

3.12

4

压缩空气

3456000

m3

0.01

3.4

合计

注：

年运行时间8000h

第五节脱硝装置主要清单

一

氨水储存和输送系统

数量

备注　

1

氨水储存罐

尺寸：

Ф4m×4m；材质：

304不锈钢

吨

2

氨水卸料泵

型式：

立式离心泵，Q=40m3/h，H=20m，N=2kw，材质不锈钢,防爆

台

3

氨水输送泵

型式：

离心式；流量：

0.2m3/h，扬程：

110m，功率：

1.5kw

台

二

除盐水系统

1

除盐水箱

φ1.2m,H=1.8m，材料PE

台

2

除盐水加压泵

流量：

0.2m3/h，扬程：

110m，功率：

1.5kw

台

三

稀释混合系统

1

静态混合器

介质除盐水，20%氨水溶液；材质：

304

台

四

还原剂喷射系统

1

SNCR喷枪

固定式喷枪

支

2

SCR区喷枪

固定式喷枪

支

3

分气包

尺寸：

Ф0.219m×0.8m；材质：

碳钢

座

3

金属软管

材质：

内层橡胶，外层304SS缠绕

根

五

SCR系统

1

催化剂

蜂窝催化剂

m3

2

声波吹灰器

台

4

SCR反应器支架

吨

5

SCR反应器本体

3.3×2×15m

吨

六

阀门

1

不锈钢阀门

批

2

碳钢阀门

批

3

电动调节阀

台

七

管道

1

304不锈钢管

批

2

无缝钢管

批

八

电气及仪控

1

配电柜

GGD

面

2

PLC

套

3

UPS电源

3KVA

套

4

动力电缆

批

5

控制电缆

批

6

压力表

块

7

压力变送器

块

8

磁翻板液位计

块

9

电磁流量计

介质：

20%氨水溶液，流量范围：

0~0.2m3/h

块

10

涡街流量计

介质：

除盐水，流量范围：

0~0.2m3/h

块

11

电缆桥架及附件

套

十

防腐及保温

1

油漆

㎡

2

保温

㎡

十一

其他

2

地面硬化

批

3

设计费

次

4

工程调试费

次

5

CFD模拟

次

6

开孔及复原

次

注：

以上清单供参考，以合同报价清单范围为准

附表：

除尘及脱硫维护

一

其他

　功能

1

脱硫塔增高一米

　减少烟囱排气水滴量

2

更换脱硫塔烟囱

　防止腐蚀，减少点蚀

3

更换620条除尘布袋

　预防布袋损坏漏尘

第三章脱硝装置其他说明

1.关于防堵塞及防腐的说明

锅炉煤燃烧时会产生粉尘以及引起粉尘粘结的硫酸氢氨，从本工艺原理上讲，该工艺会阻止二氧化硫转化为三氧化硫，从而减少生成硫酸氢氨的量，进而减少该种物质的生成。

对于锅炉自身产生的粉尘，通过吹灰器的吹扫，可以保持催化剂表面不积尘，为进一步减少粉尘堵塞催化剂，通过两台吹灰器配合工作，将堵塞的可能性降至最低。

2.关于增加检修门的说明

为了系统安全及操作方便，本方案采用两道检修门。

3.关于SCR反应温度自控的说明

SCR反应温度有100度的区间，在温度区选择时，根据实际测量的值进行位置选取，可以确保温度的合理，同时在操作时，可以选择两处接口，一处位于温区范围稍高位置，一处位于温区范围稍低位置，根据SCR反应区的温度来调节两处进风量的大小在适当范围内调节SCR反应区的温度。

4.关于引风机变更的说明

根据实际脱硝改造后的情况，系统风压会增加800-1000Pa左右的压力，根据现有风机的风压，选择增加适当风压的风机，风机本身不需要采用防腐不锈钢风机，从一般规范及实际操作的经验来看，普通风机的腐蚀程序都是在合理的范围内。

5.关于布袋除尘滤袋更换的说明

根据业主的要求，我们在系统后期服务期内，会对布袋除尘器更换一次滤袋，数量620只，更换这些数量的滤袋，需要在锅炉停机的时候选择三个晴天更换完毕。

6.关于脱硫塔防腐的说明

脱硫塔防腐需要在锅炉停机的时间内，人员进入脱硫塔内部进行更换玻璃钢防腐。

同时脱硫塔存在水滴飘出的情况，将脱硫塔顶部进行增加高度后，内部增加一道旋流板减少水滴夹带出烟囱的情况。

脱硫塔带水现象主要是因为塔内气流流速过高（没法解决），还有一个就是填料顶层离塔顶切变距离太短，本塔小于1米，设计需要1.2-1.5米。

7.关于脱硫烟囱更的说明

目前脱硫烟囱存在漏气现象，主要是原有防腐层出现裂缝或者是脱落现象，导致局部区域腐蚀严重并出现穿孔现象，主要问题是防腐未做好。

从目前现象估计，其他大部分腐蚀严重的区域将近漏穿，该部分管道不具有维修的价值，因此更换烟囱来解决问题，这部分更换基本不影响锅炉的运营。