晋盛节能脱硫脱硝.docx
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晋盛节能脱硫脱硝
烟气脱硝脱硫技术方案
廊坊市晋盛节能技术服务有限公司
1.1.项目概况
1.1.1.概述
1.1.2.厂址概述
1.1.3.工程范围
（1）窑炉烟气除尘、SCR脱硝系统、脱硫系统的详细工程设计和施工。
（2）成套设备和材料供货。
（3）技术服务。
1.2.设计条件
1.2.1.设计要求和原则
●同时进行脱硝及脱硫治理。
●烟气脱硝工艺和设备是新型的，并且具有可靠的质量和先进的技术，确保废气达到标准和要求排放，符合环境保护要求。
●改造工程将充分利用现有设备和场地，力求工艺流程和设备布置合理。
●装置可用率不低于98%。
●控制系统使用PLC系统单独控制。
●吸收剂、水和能源等消耗少，减少运行费用。
●所有设备的制造和设计完全符合企业标准及安全可靠，连续有效运行的要求，确保净化系统能够安全、稳定的运行。
●根据工程的实际情况尽量减少脱硝装置的建设投资。
●烟气脱硝不影响窑炉生产工艺及正常运行。
●采用烟气在线自动监测，对烟气脱硝的NOx含量进行连续监测、调节，并对NOx排放量进行累积，对脱硝系统氨逃逸量进行在线监测。
1.2.2.烟气参数
表1-1窑炉烟气参数
序号
名称
烟气参数
备注
单位
数据
1
烟气流量
Nm3/h
230000±10000
2
烟气温度
℃
250-260
冬季
℃
270-290
夏季
4
入口粉尘浓度
mg/Nm3
50±10
5
入口NOx浓度
mg/Nm3
900±100
6
出口浓度
mg/Nm3
500
7
入口SO2浓度
mg/Nm3
200±20
8
出口浓度
mg/Nm3
50
9
烟气含湿量
%
10
烟气含氧量
%
9-10
燃料种类
焦炉煤气
烟道压力
-680±50Pa
1.2.3.设计规范
我方设计依据遵循下列文件和标准，但不限于此：
1）《中华人民共和国环境保护法》
2）《中华人民共和国大气污染防治法》
3）《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）；
4）《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）；
5）《环境空气质量标准》（GB3095-1996）；
6）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1—2002）；
7）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）；
8）《火电厂烟气脱硝工程技术规范-选择性催化还原法》（HJ562-2010）；
9）《工业金属管道设计规范》（GB50316—2000）；
10）《电力工程电缆设计规范》（GB50217－94）；
11）《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB50229－96）；
12）《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》（HGJ229—91）
13）《室外给排水设计规范》（GBJB-86）
14）《机械设备安装工程施工及验收规范》（TJ231-78）
15）《自动化仪表工程施工及验收规范》（GB50093—2002）
16）《电气装置安装工程电器设备交接试验规程》（GB50150—91）
17）《火力发电厂设计技术规程》DL5000-2000；
18）《电力工程制图标准》DL5028-93；
19）《继电保护和安全自动装置技术规程》DL400-91；
20）《火力发电厂厂内通信设计技术规定》DL/T5041-95；
21）《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T8044-2004；
22）《低压配电设计规范》DL/T50044-95；
23）《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》DL5033－1996；
24）《火电厂环境监测技术规范》DL414－91；
25）《火力发电厂热工自动化就地设备安装、管路及电缆设计技术规定》DL/T5182－2004；
烟气治理系统的设计、供货、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、以及最新版的ISO和IEC标准。
1.2.4.工程技术性能指标
表1-2工程技术性能指标
序号
名称
初始浓度（mg/Nm³）
排放浓度（mg/Nm³）
脱除率（%）
备注
1
粉尘
60
50
≥99
2
NOx
1000
800
≥90
3
SO2
220
100
≥95
4
氨逃逸
≤3ppm
5
可用率
≥98
2.废气处理工艺说明
根据工程的特点，本技术方案采用如下处理工艺：
烟气——除尘——脱硝——脱硫，除尘采用工厂原有除尘器；脱硝采用SCR工艺，还原剂采用液氨；脱硫采用碱法脱硫——旋流板塔。
总工艺流程图如下图所示：
3.除尘工艺设计
3.1.工艺描述
窑炉出来的烟气（≤300℃）经调质后，烟气经阀门后直接进入除尘器，净化后的烟气经风机后从烟囱排入大气中。
除尘器捕集下来的粉尘经卸灰阀排入收灰容器后统一处理。
本工程中因为厂方原有的烟气治理设施中已经含有除尘设备，所以除尘治理采用原有设备进行治理。
4.脱硝技术
4.1.SCR反应原理
SCR（选择性催化还原）是指在O2和非均相催化剂存在条件下，用还原剂NH3将烟气中的NO还原为无害的N2和水的工艺，与SNCR相同，这种工艺之所以称作选择性，是因为还原剂NH3优先与烟气中的NOx反应，而不是被烟气中的O2氧化。
烟气中O2的存在能促进反应，是反应系统中不可缺少的部分。
选择性催化还原烟气脱硝技术是20世纪70年代由日本研究开发，目前已广泛应用于日本、欧洲和美国等国家和地区的燃煤电厂的烟气净化中。
该技术既能单独使用，也能与其他NOx控制技术（如低NOx燃烧技术）联合使用。
SCR技术脱硝率高，设计脱硝率可大于93%。
工业中，燃煤烟气SCR脱硝的还原剂主要是氨。
液氨或氨水喷入系统中，在催化剂的作用下，氨气将烟气中的NO还原为N2和水。
其化学反应方程式为：
4NH3+4NO+O2催化剂4N2+6H20
4NH3+2NO2+O2催化剂3N2+6H20
由于燃烧的烟气中约90%的NOx是以NO的形态存在，因而上面第一个反应占主导地位，该反应表明，脱除1molNOx需要消耗1mol的NH3。
催化剂在反应中起到降低反应活化能和加快反应速率的作用。
在气固催化反应过程中，催化剂的活性位吸附的氨与气相中的NOx发生反应，生成N2和水。
除上面反外，同时也有可能发生氨的氧化反应。
在较低温度时，选择性催化还原反应占主导地位，且随温度升高利于NOx的还原。
但进一步提高反应温度，氧化反应变得更为重要，结果使得NOx脱除效率降低。
4.2.工艺系统描述
从除尘器出来的烟气，经过换热器换热及加热器加热后，使烟气升温至催化反应所需要的温度，然后进入SCR反应器进行脱硝。
还原剂从氨储罐输送至喷氨格栅，进入脱硝系统。
4.3.脱硝系统的构成
（1）氨区系统（氨储存及供应系统、氨/烟气喷射混合系统，给排水系统等）；
（2）催化剂；
（3）反应器系统（反应器本体、吹灰系统、导流系统、烟道接口、压缩空气系统）；
（4）控制系统（仪表和控制系统、氨泄漏及火灾报警和消防控制系统、电气系统、通讯系统等）；
（5）附属系统（钢结构、爬梯和平台、检修起吊设施、防腐、保温和油漆等）；
4.4.脱硝装置设计
脱硝装置包括氨区储存，氨输送模块，SCR反应器模块等
4.4.1液氨储存模块
液氨储存模块包括液氨储罐，卸氨泵等
3.2.1工艺描述
还原剂（氨）用罐车运输并在储罐储存。
在高压下，氨被液化以减小运输和储存的体积。
市场购买的还原剂液态氨浓度为99.6%,供应商用罐装车运输（以液体形态储存在压力容器内），通过氨卸载压缩机抽取储罐中气体氨，经压缩后将槽车中的液氨挤入液氨罐中贮存。
3.2.2主要设备选型
氨储罐设立2个，一备一用，满足窑炉炉3天的用量。
设置1台卸氨泵，卸氨泵选用往复压缩机。
液氨储罐
氨罐的作用是存储还原剂液氨，要求容量足够，运行安全。
氨罐介质入口为液氨输运管线，出口为氨泵的吸入管线。
为了保证氨罐内有足量的氨，并且压力适当，罐需要配置液位计、压力表、温度计、人孔、真空阀、安全阀等附属设施。
3.3液氨输送模块
氨输送包括液氨蒸发槽、氨气缓冲罐、氨气稀释槽、废水泵、废水池等。
3.3.1液氨输送工艺描述
储罐里的液态氨靠自压输送到蒸发槽，在蒸发槽内将氨蒸发。
从蒸发槽蒸发的氨气流进入氨气缓冲罐，通过氨气输送管道送SCR反应装置旁。
再用空气稀释高浓度无水氨，这样氨/空气混合物安全且不易燃。
通过装在SCR入口烟道内的氨注入格栅，将氨/空气混合物注入到SCR系统内。
3.3.2主要设备选型
（1）液氨蒸发槽
液氨蒸发槽面积按照在工况下窑炉120％容量设计。
采用蒸汽加热或电加热水。
（2）氨气缓冲罐
氨气缓冲罐的作用是稳定氨气的供应，避免受蒸发槽操作不稳定所影响。
本工程设有一台氨气缓冲罐。
（3）氨气稀释槽
氨气稀释槽为立式水槽，水槽的液位由满溢流管线维持，稀释槽设计连结由槽顶淋水和槽侧进水。
液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释槽底部进入。
通过分散管将氨气分散入稀释槽水中，利用大量水来吸收安全阀排放的氨气。
本工程设有一台氨气稀释槽，设计压力：
常压。
（4）稀释风机
喷入烟道的氨气为空气稀释后的混合气体。
所选择的风机满足脱除烟气中NOx最大值的要求，并留有一定的余量。
稀释风机按一用一备设置，共有二台离心式稀释风机。
（5）氨/空气混合器
为了实现氨和稀释空气的充分、均匀的混合，本工程共设置一台氨/空气静态混合器。
（6）氨气泄漏检测器
液氨储存及注入系统周边设有2只氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。
氨气泄漏检测器分别布置在液氨罐车卸氨时停车位置处及蒸发器和缓冲罐处（1点），液氨储罐附近（1点），共2点。
（7）氨系统排放
液氨储存和注入系统的氨排放管路为一个封闭系统，将由氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池再经废水泵送至主厂废水处理站。
（8）氮气吹扫
液氨储存及注入系统必须保持系统的严密性，防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合造成爆炸是最关键的安全问题。
基于此方面的考虑，本工程设有专用氮气瓶库，并配有氮气吹扫管线。
3.4SCR反应模块
SCR反应模块由氨注入格栅/喷嘴、SCR反应器、催化剂、吹灰系统等组成。
3.4.1SCR反应工艺描述
由氨/空气混合器来的稀释氨气通过氨注入格栅的多个喷嘴，将氨喷入烟气中。
注入格栅后的烟气混合装置促进烟气和氨的混合，保证烟气中氨浓度的均匀分布。
烟气通过SCR反应器，SCR反应器包含催化剂层，在催化剂作用下，NH3与NOX反应从而脱除NOX，催化剂促进氨和NOX的反应。
在SCR反应器最上面有整流栅格，使流动烟气分布均匀。
催化剂装在模块组件中，便于搬运、安装和更换。
SCR反应器催化剂层间安装声波吹灰器用来吹除沉积在催化剂上的灰尘和SCR反应副产物，以减少反应器压力降。
3.4.2主要设备选型
（1）SCR反应器
反应器的水平段安装有烟气导流、优化分布的装置以及氨的喷射格栅，在反应器的竖直段装有催化剂床。
反应器采用固定床平行通道型式。
（2）喷氨格栅/喷嘴
为了使氨在烟气中均匀分布，并且便于对反应器中第一层催化剂上方烟气的NH3/NOx摩尔比的调整，所以需在进口烟道上的合适位置设置喷氨格栅。
具体格栅或喷嘴数量按照反应器的大小及气流状态而定。
（3）吹灰器
SCR采用吹灰器，能够保持催化剂的连续清洁，清灰彻底，不留死角，实现最大限度、最好的利用催化剂对脱硝反应的催化活性，延长催化剂的寿命，降低SCR的维护成本。
每层催化剂设置2套声波吹灰器。
（4）加热
从烟道出来的烟气的温度稍稍低于催化反应所需温度，则须加热设备对烟气进行补充加热。
设计中可选用电加热器，电加热器具有热效率高、使用寿命长、机械强度高、安装方便、操作简单，安全可靠等特点，是工业上应用广泛的加热设备。
（5）催化剂
催化剂是整个SCR系统的核心，催化剂的选用及反应时间是影响脱硝效率的主要因素。
为节省场地，SCR采用立式结构，在SCR本体内自上至下可布置三层催化剂，三层催化剂采用2+1配置方式，初期布置2层催化剂，预留增加一层催化剂位置。
为保证项目的成功实施，本项目采用我们在玻璃炉窑上脱硝已有成功应用业绩、专有配方、且高效去除高浓度NOx的催化剂。
选择的催化剂活性强、SO2/SO3转化率低、选择性强。
在优良的喷射系统、混合设备的配合下，整个系统的氮氧化物去除率高。
3.5脱硫模块
脱硫、除尘系统包括旋流板塔，喷淋装置，除雾装置及附属附件等。
3.5.1脱硫工艺描述
脱硝后的高温烟气经余热锅炉余热利用过后，烟气温度降至160℃左右。
降温后的烟气由下往上进入脱硫塔，在脱硫塔内与向下喷淋的脱硫液逆向接触，吸收脱硫。
脱硫后的烟气经除雾装置除去大部分雾滴后经烟囱排放。
3.5.2主要设备选型
（1）旋流板塔
本方案中采用的脱硫装置为旋流板塔，是一种高效通用型的传质设备，由于特殊的内部结构设计，使其具有负荷高、压降低、不易堵、操作弹性宽等优点，在综合性能上优于其它设备，适用于快速吸收过程。
用于湿法烟气脱硫时，具有很高的脱硫效率；同时，旋流板塔还具有良好的除尘性能，可实现对烟气的脱硫、除尘一体化处理。
旋流板塔的塔体采用不锈钢制作，分为3部分，厚度分别为8mm，6mm和5mm。
旋流板叶片厚度3mm,塔内件包括喷头、旋流板、检修孔、支架、接管,这些物件均采用不锈钢材质,以确保整套装置的使用寿命。
（2）喷淋装置
喷淋装置的功能是将大量的脱硫液转化为能提供足够接触面积的雾化小液滴，以有效脱除烟气中的二氧化硫。
所有喷淋装置的设计和材料能避免快速磨损、腐蚀、结垢、和堵塞。
喷淋装置由不锈钢制作，采用螺旋形式喷嘴。
（3）除雾装置
除雾装置采用除雾器，安装在脱硫塔上部分离夹带的雾滴，吸收塔出口净烟携带水滴含量小于75mg/Nm³。
除雾装置采用不锈钢材料制作。
四、电气系统
电气系统主要包括供配电系统、电气控制与保护、照明及检修系统、防雷接地系统、电缆和电缆构筑物等。
4.1供配电系统
系统供电电源采用电压380/220V。
仪表采用24VDC电源，控制、照明采用220VAC，其余均采用380VAC电源。
电源由厂方将满足设计负荷的双路供电电源，引至治理系统电源系统进线柜的总开关上。
本系统电气设备控制包括手动机旁就地控制、操作员站远程控制。
电气设备的运行状态在就地控制箱、操作员站画面上有信号指示灯指示。
4.2照明及检修系统
照明采用交流正常照明系统。
交流正常照明系统采用380/220V，中性点直接接地系统。
电气检修系统电源取自整个系统的电气系统馈线柜。
4.3防雷接地系统
本工程按《交流电气装置的接地》将脱硝系统的接地网与主接地网可靠连接。
所有电气设备、开关装置、金属架构、储罐等均进行接地设计。
建筑物的户内接地极或接地引下线将与户外主接地网可靠连接。
电气设备及控制设备共用一个接地网。
五、控制系统
本工程控制设一套PLC加上位机控制系统，操作员站画面上可同时监视和控制系统装置内设备的运行。
控制系统按照功能和物理相结合的原则设计，装置控制系统的功能包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、事件顺序记录（SOE）等，本方案中对整套装置控制系统的功能描述仅为最基本的要求，具体实施时，将结合所提供的工艺系统设计并组态功能完善的整套装置控制系统。
其控制系统的技术要求为：
整个系统采用一套PLC加上位机控制系统，并通过工程师或操作员站在控制室内对所有设备进行控制和监测，通过系统配置的各项分析和测量仪表，自动按程序控制各设备的运行。
系统可实现远控、远方手动、就地操作，泵可实现就地启动/停止/急停操作。
人机接口设计（MMI）：
设置一台操作员站，一台工程师站。
5.1信号与测量
控制室不设常规音响及光字牌，所有开关状态信号、电气事故信号及预告信号均送入PLC系统。
控制室不设常规测量表计，采用4～20mA变送器（变送器装于相关开关柜）输出信号并送入PLC。
5.2烟气在线监测系统
本工程设1套全组份烟气在线仪，用来测量出口烟气中的污染物浓度。
6传统方法设备及报价
估价表
序号
设备名称
价格（万元）
1
加热器
85
2
反应器
160
3
换热器
95
4
催化剂
500
5
脱硫塔
130
6
供氨系统
150
7
配电、自控
85
8
仪器、仪表
65
小计
1270
9
安装、调试、设计
508
合计
1778
7、工程业绩
序号
单位名称
应用装置
型号
投用时间
1
广钢集团
氮氧化物NOx脱硝净化装置
SCR+SNCR系列
2010年
2
南方制碱公司
氮氧化物脱硝净化装置
SCR+SNCR系列
2010年
3
石家庄双联瑞尔化工有限公司
氮氧化物脱硝净化装置
SCR系列
2011在建
4
北京北雄科技实业有限公司
氮氧化物脱硝净化装置
SCR系列
2009年
5
保定保北玻璃制品有限公司
氮氧化物脱硝净化装置
SCR系列
2010年
6
深圳比亚迪股份有限公司
有机废气净化处理装置
SCR系列
2011年
新方法：
湿法烟气脱硫脱硝一体化治理系统
根据本工程的NOx及SO2的初始浓度及当地排放标准，我们在保证治理后烟气达标排放的前提下，建议本工程采用我们公司的湿法烟气脱硫脱硝一体化治理系统。
湿法烟气脱硫脱硝一体化治理系统采用两级塔串联设置，一级塔脱硝，一级塔脱硫，吸收剂采用对NOx及SO2都有吸收作用的氨水。
在塔中，烟气由下而上进入，吸收液由上而下喷淋,烟气与吸收液在塔中逆流接触，经过传质、碰撞等作用，NOX被吸收生成可溶于水的物质，SO2气在吸收塔内被吸收后成为亚硫酸。
接着，吸收液从吸收塔底部被送到循环池，循环使用。
这套一体化治理系统具有下列优点：
（1）脱硫、脱硝一体化，大大降低了工程投资费用。
（2）采用两级塔喷淋，脱硝、脱硫效率高，保证烟气达标排放。
（3）占地面积小。
（4）脱硫、脱硝采用同一种吸收剂，操作温度低，耗能小，降低运行费用。
（5）工艺简单，操作简便，运行稳定。
脱硫脱硝一体化估价表
序号
设备名称
价格（万元）
1
脱硫系统
160
2
脱硝系统
230
3
控制系统
65
4
仪器仪表
45
小计
500
5
安装、调试、设计
190
合计
690
设备一、氨设备
1、氨储罐设立2个，一备一用
2、设置1台卸氨泵，卸氨泵选用往复压缩机
3、一台氨气缓冲罐
4、一台氨气稀释槽，设计压力：
常压
5、稀释风机按一用一备设置，共有二台离心式稀释风机
6、一台氨/空气静态混合器
7、本工程设有专用氮气瓶库，并配有氮气吹扫管线
设备二、脱硝设备
8、SCR反应器
9、喷氨格栅/喷嘴
10、每层催化剂设置2套声波吹灰器。
三层催化剂
11、设计中可选用电加热器
设备三、脱硫设备
12、旋流板塔
13、喷淋装置
14、除雾装置
1、燃料：
焦炉煤气
2、烟囱排放标准：
2015年标准—二氧化硫50mg,氮氧化物500mg.
3、SCR脱硝分高、中、低温，可否选择低温催化剂？
4、《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012代替GB16171-1996表5
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