130吨氨法脱硝技术方案.docx
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130吨氨法脱硝技术方案
130t/h锅炉烟气脱硝工程
技术文件
（脱硝设备）
******环保工程有限公司
日期：
2015年12月
1工程概述
本方案适用于130t/h锅炉配套的烟气脱硝工程，脱硝工艺为SNCR脱硝工艺。
为了保护电厂周围的生产、生活环境，并使锅炉排放的烟气达到国家的排放标准，同时满足地方环保总量控制要求，需配套建设成熟高效的烟气脱硝装置。
技术方案采用SNCR脱硝工艺，脱硝按锅炉100%BMCR工况设计。
2工程范围
本次采购为交钥匙工程，工程范围主要包括但不仅限于以下部分：
工程范围包括SNCR脱硝装置。
SNCR脱硝装置由还原剂系统、除盐水系统、计量分配系统、喷射系统和自动控制系统组成。
2.1相关要求
脱硝装置的中的关键设备如：
喷枪、各类泵、变送器以及在线仪表使用高品质的设备，确保系统的可靠运行。
脱硝装置的调试过程（包括启/停和运行），不能影响锅炉的正常工作。
脱硝装置能快速启动投入，在负荷调整时有良好的适应性，在运行条件下能可靠和稳定地连续运行，并具有下列运行特性：
·能适应锅炉的启动、停机及负荷变动；
·检修时间间隔与机组的要求一致，不增加机组的维护和检修时间；
·在设计上要留有足够的通道，包括施工、检修需要的吊装及运输通道。
2.2脱硝控制系统
1）脱硝装置采用PLC控制系统，脱硝系统所有仪表信号均需接入此PLC控制系统。
2）脱硝装置有完善的保护系统，以确保在危险工况下本系统自动安全停机或人工进行停机。
3）可以通过脱硝PLC操作员站实现对脱硝设备和参数的监视和控制，包括脱硝装置的还原剂输送系统、流量控制、水系统和雾化空气系统等。
4）整套SNCR处理系统为自动控制，可以随时将任一单位切换为手动操作，而不影响整个系统的运行。
5）脱硝PLC系统包括脱硝装置运行控制的所有参数历史曲线，并同屏显示相关的脱硝控制参数曲线，有效数据必须保存1年以上。
PLC系统应记录机组负荷（或烟气流量）、炉膛温度、脱硝设施运行时间、出口NOx浓度、还原剂喷入量、还原剂逃逸浓度。
6）I/O卡件按I/O种类留有15%的备用通道，10%的各类I/O卡件空槽位。
2.3就地仪控设备
所供仪控设备必须考虑防腐性，用于联锁保护的检测元件单独设置。
仪控设备测量单位符合国际标准。
所有安装在户外的就地仪控设备保护等级不低于IP65。
需要防冻的脉冲管路将考虑防冻措施。
2.4主要设备选型
控制盘、台、柜和箱，应能防尘、防滴水、防腐、防潮、防结露、防昆虫及啮齿动物，能满足环境温度（－10～＋50℃）以及支承结构振动要求，室内安装的电气设备符合IP52标准，室外安装的电气设备符合IP56标准。
盘、台、柜内金属结构件应牢固可靠接地，设独立的计算机直流地、机壳安全地、电缆屏蔽地接点端子与结构，与内部未接地电路板在电气上隔离。
电气与仪控设备品牌产品。
品名
生产厂家
备注
电磁流量计
大连优科
变送器
大连优科
变频器
欧瑞
柜内主要元器件（断路器、接触器、热继电器、中间继电器、等）
正泰
CEMS（NOx、O2）
环保监测有单独要求
暂不提供
氨分析仪
暂不提供
2.5信号与测量
所有开关状态信号、电气事故信号及预告信号均送入PLC。
2.6继电保护
（1）电动机保护
短路保护、断相保护、过负荷保护（整定值1.1倍）。
（2）低压配电线路保护
配电线路采用上下级保护电器，应有选择性动作，干线上的空气开关宜选用短延时脱扣装置；用空气开关保护的线路，短路电流不应小于空气开关瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。
1.2.7接地系统、防雷系统符合标准
3编制原则
Ø采用目前国内外最先进、成熟、可靠的SNCR法脱硝工艺技术，具备较高的自动化程度，能实现长期、稳定、可靠地达标运行，且脱硝效率高，烟气实际运行系统阻力小，负荷适应强和可调节范围广等性能，在满足上述前提下，应能最大程度上地减少脱硝系统材料消耗和能源，并合理控制投资规模。
Ø脱硝系统的设计脱硝效率应满足当前国家排放标准的要求
Ø脱硝工程的设计应结合现场的场地条件，力求使流程和布置紧凑、合理；
Ø结合电厂的具体情况，脱硝装置的烟气处理能力为1台锅炉90～120%BMCR工况时的烟气量。
Ø脱硝PLC系统控制能实现与主厂房单元机组PLC控制系统的通讯功能，同时能实现数据上传至全厂SIS或MIS系统。
Ø采用烟气在线自动监测系统，对脱硝前后的烟气氮氧化物含量、烟尘量等其它数据进行实时监控,并预留有与环保部门接口；
Ø脱硝工艺应尽可能节约能源和水源，尽可能降低脱硝系统的投资与运行费用；
3.1锅炉设计参数
锅炉的设备参数见表1.1。
表1.1锅炉主要设备参数
序号
项目
单位
数据
1
类型
—
层燃炉
2
锅炉型号
—
3
炉膛出口温度
℃
850--1150
4
锅炉出口烟气量
m3/h
320000
5
锅炉出口烟气温度
℃
165
3.2燃料情况
本工程燃料为原煤，煤质成份分析如下表：
名称
符号
单位
用户煤种
收到基碳
Car
%
收到基氢
Har
%
收到基氧
Oar
%
收到基氮
Nar
%
收到基全硫
Sar
%
收到基灰分
Aar
%
收到基水分
Mar
%
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
干燥基灰分
Ad
%
收到基低位发热值
Qnet.ar
KJ/kg
3.3气象及工程地质条件
序号
项目
数据
备注
1
极端最高气温
2
极端最低气温
3
年平均气温
4
冬季室外平均风速
5
海拔高度
6
冬季室外大气压力
7
年平均湿度
8
最大冻土深度
9
冬季主导风向
10
采暖室外计算温度
11
采暖室外平均计算温度
12
采暖室内计算温度
13
全年采暖期
14
地震烈度
3.4压缩空气参数
用气压力：
≥0.6MPa
压力露点：
≤3℃
含油量：
≤1mg/m3
含尘粒度：
≤1μm
3.5除盐水参数
表3-5除盐水参数
指标名称
单位
数据
备注
悬浮固体物
NTU
＜10
总硬度（以CaCO3计）
ppm
＜100
钙硬度（以CaCO3计）
ppm
＜75
M碱度（以CaCO3计）
ppm
＜100
SiO2
ppm
＜15
正磷酸盐
ppm
＜1
硫酸盐
ppm
＜10
Na
ppm
＜5
金属物总量（Fe、Pb、Mn、Cr、Ni、Cu、Zn）
ppm
＜1
导电度
μΩ/cm
＜250
3.6还原剂参数
本工程采用工业用氨水（20%浓度）为还原剂，品质见表3-4。
表3-6氨水品质参数表
指标名称
单位
合格品
备注
氨含量
%
≥20
残渣含量
g/L
≤0.3
外观
—
无色透明或带微黄色
色度号
—
≤80
4设计采用的标准和规范
脱硝装置的设计、制造、安装、调试、试验及检查、试运行、考核、最终交付等符合相关的中国法律及规范。
对于标准的采用符合下述原则：
与安全、环保、健康、消防等相关的事项执行中国国家及地方有关法规、标准；
设备和材料执行设备和材料制造商所在国标准；
建筑、结构执行中国电力行业标准或中国相应的行业标准。
本工程脱硝还原剂为15%或20%氨水溶液。
脱硝工程设计、制造、安装、调试、试验及检查、试运行、性能考核、最终交付中采用的所有标准、规定及相关标准的清单如下：
4.1国家和地方现行的标准、规范及其他技术文件
脱硝装置的设计、制造、安装、调试、试运行等应符合相关的中国规范及标准。
低氮燃烧器改造和SNCR系统的设计、土建（不包含施工）、供货、调试、试验及检查、试运行、考核、最终交付等应符合相关的中国法律及规范、以及最新版的ISO和IEC标准。
对于标准的采用应符合下述原则：
DL/T5121-2000《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》
DL/T5072-2007《火力发电厂保温油漆设计规程》
GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》
HJ563-2010火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性非催化还原法
GB8978《污水综合排放标准》
GBZ2-200《作业环境空气中有害物职业接触标准》
DL5022-93《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》
DLGJ158-2001《火力发电厂钢制平台扶梯设计技术规定》
DL5027—1993《电力设备典型消防规程》
YB9070—92《压力容器技术管理规定》
GBl50—98《钢制压力容器》
YSJ212-92《灌注桩基础技术规程》
GB50009-2001《建筑结构荷载规范》
GB50010-2002《混凝土结构设计规范》
GB50017-2003《钢结构设计规范》
GB50003-2001《砌体结构设计规范》
GB50011-2001《建筑抗震设计规范》
GB50191-93《构筑物抗震设计规范》
GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》
GB50040-1996《动力基础设计规范》
GB/T11263-1998《热轧H型钢和部分T型钢》
DL5002-93《火力发电厂土建结构设计技术规定》
DL/T5029-94《火力发电厂建筑装修设计标准》
DL/T5094-1999《火力发电厂建筑设计规程》
GB50222-95《建筑内部装修设计防火规范》
GB50207-2002《屋面工程质量验收规范》
《中华人民共和国工程建设标准强制性条文-房屋建筑部分》
GB/T50001-2001《房屋建筑制图统一标准》
GB/T50105-2001《建筑结构制图标准》
DL400-91《继电保护和安全自动装置技术规程》
GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
DL/T5044-95《低压配电设计规范》
GB755-2000《旋转电机定额和性能》
GB997-1981《电机结构及安装型式代号》
GB1971-1980《电机线端标志与旋转方向》
GB/T1993-1993《旋转电机冷却方法》
GB1032-85《三相异步电机试验方法》
GB50217-94《电力工程电缆设计规范》
DL/T5190.5-2004《电力建设施工及验收技术规范》热工自动化篇
DL/T659-2006《火力发电厂分散控制系统验收测试规程》
其他标准和规范
火力发电厂与变电所设计防火规范GB50229-96
GBJ46—88《施工现场临时用电安全技术规范》
GB50194—93《建设工程施工现场供用电安全规范》
GBJ303—88《建筑电气安装工程质量检验评定标准》
GBJ201—83《土方及爆破工程施工验收规范》
GB50221—95《钢结构工程质量检验评定标准》
GBJ205—95《钢结构施工及验收规范》
GB50212-91《建筑防腐蚀工程施工及验收规范及条文说明》
HGJ229—91《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》
SD30—87《发电厂检修规程》
GB0198—97《热工仪表及控制装置施工及验收规范》
GB50268-1997《给水排水管道工程施工及验收规范》
GB50205-95《钢结构工程施工及验收规范》
DL5007—92《电力建设施工及验收技术规范》（火力发电厂焊接篇）
SDJ69—87《电力建设施工及验收技术规范》（建筑施工篇）
SDJ280—90《电力建设施工及验收技术规范》（水工工程篇）
DL/T5190.5-2004《电力建设施工及验收技术规范》（热工自动化篇）
DL5031—94《电力建设施工及验收技术规范》（管道篇）
GB50168—92《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》
GB50169—92《电气装置安装工程接地线路施工及验收规范》
GB50170—92《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》
GB50171—92《电气安装工程盘柜二次接线施工及验收规范》
GBJl49—90《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》
GB50259—96《电气装置安装工程电气照明施工及验收规范》
GB50231－98《机械设备安装工程施工及验收通用规范》
GBJ235—82《工业管道工程施工及验收规范》
DL5017-93《压力钢管制造安装及验收规范》
GB50231-98《机械设备安装工程施工及验收通用规范》
GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》
GB50236-1998《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》
GB50254～GB50259-96《电气装置安装工程施工及验收规范》
GB50275-98《压缩机风机泵安装工程施工及验收规范》
HJ/T75-2001《火电厂烟气排放连续监测技术规范》
上述标准有矛盾时，按较高标准执行。
工程联系文件、技术资料、图纸、计算、仪表刻度和文件中的计量单位为国际计量单位（SI）制。
4.2主要技术性能要求
序号
名称
单位
数据
备注
1
SNCR脱硝效率
%
＞30
2
NOx的初始排放浓度（6%O2）
mg/Nm3
400
3
NOx的最终排放浓度
mg/Nm3
≤300
4
锅炉机组年利用时间
h/year
4320
5
氨逃逸浓度
ppm
＜10
6
SNCR系统可用率
%
≥98
7
SNCR投运时锅炉负荷适应范围
％
60～120
5脱硝系统设计说明
5.1SNCR概述
选择性非催化还原法脱硝工艺（以下称SNCR），是在没有催化剂存在条件下，利用还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水的一种脱硝方法。
该方法首先将含有氨基的还原剂喷入炉膛内适合的温度区域。
高温下，还原剂迅速分解为氨并于烟气中的氮氧化物进行还原反应生成氮气和水。
该法以炉膛为反应器，投资相对较低，施工期短。
不足之处在于该法获得的脱硝效果不如催化还原法（SCR），SNCR的脱除效率可达30%左右。
5.2SNCR还原剂的选择
用于SNCR脱硝工艺中常使用的还原剂有尿素、液氨和氨水。
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，一般应用在尺寸较小的锅炉或焚烧炉。
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；由于含有大量的除盐水，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，但挥发性仍然比较大，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，因此一般应用在中型锅炉上。
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，但价格较高，适合于中小型锅炉设备的SNCR脱硝工艺。
针对本工程的特点，本方案以氨水为还原剂。
5.3技术特点
5.3.1工艺描述
本项目采用选择性非催化还原法（SNCR）脱硝工艺，采用15%--20%氨水作为SNCR烟气脱硝系统的还原剂。
选择最佳的温度窗口900℃，采用先进技术的直线喷枪将氨水喷入锅炉炉膛内反应，保证足够的穿透能力和覆盖面。
SNCR系统主要组成部分包括氨水储存系统、氨水输送系统、炉前计量喷射系统、控制系统等。
1氨水储存系统
（一）卸氨系统
外购氨水通过氨水槽罐车运输至氨水储罐区后，通过卸氨泵将槽罐车内的氨水输送至氨水储罐。
本工程设置2台卸氨泵，一用一备。
（二）储罐区
罐区内设置1组氨水储罐,主要用来存储氨水。
氨水储罐安装液位仪，高低位报警控制，氨水储罐顶装1套呼吸阀。
罐区四周设有混凝土围堰及排水沟，以防止氨水泄漏时向罐区四周溢流，对土壤或水体造成污染。
氨水储罐区内装1套氨泄漏报警装置。
装于罐区，用于检测罐区氨泄漏情况，一旦泄漏值超过设定的最高值，装置将发出声光报警信号，用于通知附近人员疏散或撤离，同时还输出一个信号直接启动装于喷淋管道上的电磁阀，使电磁阀打开，喷淋系统开始喷水稀释氨水。
2氨水输送系统
本工程每台锅炉设置2台氨水输送泵（一用一备）。
在PLC系统的控制下氨水经过氨水分配器送至炉前喷射系统。
3调节装置
氨水流量通过调节装置调节。
喷氨系统通过在线检测NOx的排放值，利用反馈系统自动调节氨水喷射量，在保证脱硝效率前提下减少系统运行成本，同时避免过量喷氨造成的二次污染。
4炉前计量喷射系统
氨水喷枪是喷射系统的核心也是整个SNCR系统的关键部件。
130t/h锅炉配置8支氨水喷枪。
5氨逃逸系统
通过氨逃逸系统监测氨的逃逸量，降低氨水喷射数量，在保证脱硝效率前提下减少系统运行成本，同时避免过量喷氨造成的二次污染。
6控制系统
1）、工艺流程解释：
（1）在PLC的控制下，还原剂（氨水）通过“氨水泵站系统”直接泵入“氨水储存系统”,在此等待PLC命令，准备随时泵入“喷射系统”；
（2）PLC根据“在线监测系统”所监测到的NOx的数值，迅速计算出氨水“供给量”后，先指令调节计量器、分配器等系统按“需”向正反两排喷枪供应适量氨水，再指令喷枪向800℃～960℃温度区间直线喷洒，迅速织成一张平行大网，将NOx牢牢锁住，最终达到国家指定的脱硝标准。
2）、PLC自动控制系统：
采用独立的可编程序逻辑控制器PLC，系统单独设置工程师站（兼操作员站）；系统设有必要的报表、查询和报警等功能。
为确保以上脱硝过程的连续、稳定、安全运转，我方PLC自动控制系统专门设计了如下保护装置：
（1）储罐高位自动停泵报警装置：
氨罐内的氨水超过警戒水位时，PLC接到指令，自动报警并迅速发出停泵命令（防止氨水外溢）；
（2）储罐低位自动启泵报警装置：
氨罐内的氨水低于最低水位时，PLC接到指令，自动报警；
（3）反冲洗装置：
当PLC检测到泵压力与罐压力之间的压差超过反冲洗区域时，PLC会迅速发出反冲洗命令，进行过滤网的反冲洗；
（4）泵站进空气报警：
泵站正常工作，PLC如果监测到泵站抽不出氨水，会自动报警，要求修复。
5.3.2工艺优势
1）系统简单
喷射氨水的SNCR系统，直接将氨水喷入炉膛，不需要额外的加热设备或蒸发设备。
设备少，智能控制,操作维护简单。
2）系统投资小
相对于SCR脱硝技术的昂贵造价，SNCR脱硝技术系统简略、安装便捷、建设周期短，建设成本低，价格相对低廉，是一种经济实用的NOx复原技能；且工作中不需要昂贵的催化模块，运行成本低、投资少，是目前适合我国国情脱硝技能的最好选择。
3）喷射性能好
氨水喷枪的好坏，直接决定了氨水与烟气接触的效果。
氨水和烟气快速均匀地混合是至关重要的。
本项目采用专利技术的直线射线喷枪，能够加强氨水与烟气混合的均匀性，从而加快氨水和NOx之间的反应速度，提高脱硝效率。
4）无二次污染
SNCR脱硝对环境适应性广，其副产物主要是N2和H2O，对环境因此不会产生二次污染。
5）阻力小
SNCR脱硝系统对锅炉的正常工作影响较小。
6SNCR系统技术要求
6.1总则
1、烟气脱硝工艺和设备将是全新的，并且具有可靠的质量和先进的技术，能够保证高可用率、高脱硝率、低还原剂消耗量、低厂用电量及低耗水量，而且完全符合环境保护要求。
系统和设备将成熟，不接受任何带有试验/原始型/示范性质的系统和设备。
我方提供的设备、设计和文件将满足技术文件各章节所述的要求。
2、技术规范和图纸中所叙述的系统和布置是基本要求，我方将通过详细的工艺设计、实现所有的工程要求，建造一个符合要求的脱硝装置。
3、为同锅炉运行模式相协调，装置的设计必须确保在启动方式上的快速投入率，在负荷调整时有好的适应特性，在电厂运行条件下将能可靠的和稳定的连续运行。
a）SNCR装置将能在锅炉最低稳燃负荷和120%BMCR工况之间的任何负荷持续安全运行。
这个要求包括：
不需要另外的和非常规的操作或准备，装置能以冷态、热态二种启动方式投入运行，特别是在锅炉运行时，SNCR装置和所有辅助设备将能投入运行而对锅炉负荷和锅炉运行方式不能有任何干扰。
SNCR装置将能在最大和最小污染物浓度之间的任何值下运行，当用最高含硫量的煤种时，将确保净烟气中NOx的含量达到国家排放标准。
b）SNCR装置将能适应锅炉的负荷变动问题，包括负荷变化速度、最小负荷。
c）装置的服务寿命为30年，大修期为5年。
6.1.1脱硝设施管线布置
a）我方设计范围内的各种管线和沟道，包括架空管线，直埋管线、与岛外沟道管架相接时，将在设计分界线处标明位置、标高、管径或沟道断面尺寸、坡度、坡向管沟名称，引向何处等等。
b）管线及管沟引出位置和标高须经招标方/设计方认可或协商确定。
c）脱硝岛吸收塔区和公用区的管道连接宜采用综合管架。
6.1.2脱硝岛总布置
a）我方将进行设备的位置及各个设施的布置最优化，以便使压损最小，优化运行费用和运行程序，并使所有设备维修方便。
b）不同的设备和组件可露天布置或分别安装在单独的或组合的建筑物中，使流程合理，建筑物相对集中。
c）烟道室外布置，我方将提供必要的防雨措施；露置在室外的设备，要整体考虑防腐、防冻等问题。
6.1.3所供设备
1输送泵、喷嘴及其所需附属设备
2系统内所有仪表、测量装置、调节控制设备及其安装附件
3脱硝系统范围内的钢结构、楼梯、平台
4防腐、保温和油漆
5设计
6技术服务
7其它
6.1.4设备材料
所有设备的材料是新型的和具有应用业绩的，在脱硝装置设计运行期间的各种工况（如温度、压力及污染物含量的变化等），不会造成超过设计标准的老化、疲劳和腐蚀，而且在任何部件产生的应力和应变不对脱硝装置的效率和可靠性产生影响。
6.1.5油漆和色彩
1）所有加工件（除不锈钢外）都对其表面进行除锈处理。
2）表面除锈采用喷砂处理。
3）底漆在除锈处理后8小时内进行。
4）设备装运以前，其所有部件进行全面清洗，清除所有污垢、锈物、油脂及其它杂物，保证产品内外清洁，并在工厂内按制造厂标准进行涂漆。
5）钢结构喷涂头道漆之前经喷砂或酸洗处理，发运前涂两道底漆和一道面漆。
6）钢结构和设备采用防腐要求的优质油漆，涂刷不少于二底一面，底漆为富锌环氧漆，面漆为氯化橡胶漆。
脱硝系统的色彩与主体工程一致，最终的建筑设计及建筑材料装修标准提交业主方确认。
6.1.6噪音
脱硝装置区域环境噪声满足GB12348-90《工业企业厂界噪声标准》Ⅱ类标准，设备运转噪声小于85分贝（离设备1米处测量）。
如果设备噪音水平或多个运行设备噪音叠加超出标准应配备隔音措施。
6.1.7防腐
我方为设备、管道（包括附件）提供必要的防腐保护。
6.1.8质量控制
我方负责对其供货范围内的设计、制造以及设备和材料的采购、运输和储存等实行质量控制，制
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