锅炉脱硝方案1213.docx
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锅炉脱硝方案1213
合川盐化公司锅炉烟气脱硝方案
1.设计条件
1.1项目概况
现有82t/h循环流化床锅炉，目前锅炉NOx排放浓度约为≦400mg/Nm3，为节能减排，现对该机组进行脱硝改造，将NOx排放浓度降低到＜100mg/Nm3。
本方案为82t/h循环流化床锅炉SNCR烟气脱硝技术方案。
本方案对SNCR系统的工艺流程，电气及控制方案，平面布置、设备配置、运行费用等内容都进行简要介绍。
1.2工程地点
公司热电厂房锅炉旁区域。
1.3设计原则
本项目的主要设计原则：
（1）脱硝技术采用SNCR工艺。
（2）还原剂采用尿素水解方案。
（3）控制系统使用PLC单独控制。
（4）SNCR入口NOx浓度为≦400mg/Nm3，SNCR出口NOx浓度≦100mg/Nm3，脱硝效率75/90%。
（5）SNCR工艺NH3逃逸量≤6ppm。
1.4设计条件
1.4.1锅炉烟气参数
序号
项目名称
单位
数据
1
入口烟气量
m3/h
160000
2
脱硝前NOx排放浓度
mg/Nm3
≦400
3
脱硝后NOx排放浓度
mg/Nm3
≦100
4
炉膛温度
℃
850～950
1.4.2设备安装条件：
主厂房室外安装；
1）还原剂：
以尿素水解为10%浓度的氨水和高分子剂作为SNCR烟气脱硝系统的还原剂；
2）主燃料：
煤；
3）运行方式：
每天24小时连续运行；
4）年累计工作时间：
不小于7200小时；
2.还原剂、工艺水、电源及压缩空气参数
2.1还原剂
本方案采用10%浓度的尿素溶液。
2.2工艺水
作为尿素稀释剂的水应是具有除盐水质量的软化水，并且满足下列条件，详见下表。
序号
名称
单位
数据
备注
1
pH值
6～9
2
全硬度
mmol/kg
<3
3
钙硬度（CaCO3）
mmol/kg
<2
最好<0.2
4
全碱度
mmol/kg
<2
最好<0.2mmol/kg
5
铁
mg/kg
<0.5
6
电导率
µs/cm
1-10
7
杂质含量
没有明显的浑浊和悬浮固态物
2.3电源
用于脱硝系统的电源，为AC380V和AC220±2%V、50±0.2Hz、波形失真率<5%的电源至设计界区。
2.4压缩空气
雾化使用的压缩空气由空压站提供至锅炉附近，应满足如下要求：
序号
名称
单位
数据
1
含油量
mg/m3
≤1
2
含尘粒径
μm
≤1
3
含尘浓度
mg/m3
≤1
3.技术要求
3.1工程范围
3.1.1设计范围
本次烟气脱硝系统设计范围是SNCR系统内的所有设备、管道、电控设备等全部内容。
系统所需的还原剂、水、冷却空气和电源等由业主方输送至本次脱硝系统内。
3.1.2供货范围
本项目工程范围为EPC交钥匙工程，包括一台机组SNCR脱硝系统的设计、设备供货、土建工程、安装、系统调试和试运行、配合考核验收、培训等。
3.2脱硝系统性能保证值
项目
锅炉容量
82t/h
燃料
校核煤种
处理前NOx基础浓度mg/Nm3
（标况、干态、6%O2）
400
SNCR处理后NOx控制浓度mg/Nm3
（标况、干态、6%O2）
≤100
SNCR设计脱硝效率%
＞75%
氨逃逸率ppm
≤6
炉膛温度℃
850-950
性能保证值如下：
3.2.1脱硝系统装置出口NOx浓度
在设计工况下正常运行时脱硝装置出口NOx浓度不超过100mg/Nm3（干基，标况，含氧量6%），且NOx脱除率不低于75%
×100%
3.2.2系统物料及动力消耗指标（脱硝还原剂采用10%浓度的尿素溶液）（1台炉）
序号
项目名称
单位
耗量
备注
1
尿素耗量
kg/h
≤83.5
连续运行
2
电耗量
kwh
≤16.5
3
除盐水耗量
kg/h
≤756
4
高温热水消耗（kg/h）
kg/h
≤100
5
压缩空气量
Nm3/h
≤300
3.2.3SNCR脱硝装置可用率
整套装置的可用率在正式移交后的一年中大于98%。
脱硝装置的可用率定义：
A：
脱硝装置统计期间可运行小时数。
B：
脱硝装置统计期间强迫停运小时数。
C：
脱硝装置统计期间强迫降低出力等有效停运小时数。
3.2.4脱硝装置运行后并达到NOx排放要求时NH3逃逸率≤10ppm。
3.2.5脱硝装置的服务寿命为20年以上。
3.2.6脱硝装置满足全天24小时连续运行，年运行时间大于7200时；
3.2.7系统装置先进、安全、可靠、便于运行维护；
3.2.8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。
3.2.9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：
（1）脱硝装置能适应锅炉的正常负荷变动，快速投入与停止，跟随能力强。
（2）脱硝装置能在锅炉40～100%BMCR负荷条件下持续、安全地运行。
（3）脱硝装置的检修时间间隔与锅炉的要求一致，不应增加维护和检修期。
4.技术方案
4.1设备系统概述
本脱硝装置由尿素溶液配制、输送系统、喷射系统、控制系统组成。
包括溶解罐、存储罐、转运泵、输送泵、喷枪及配套PLC控制部分组成。
在BMCR运行工况下，氮氧化物排放小于200mg/m3。
最大尿素消耗量约为83.5KG/H。
尿素脱硝工作原理：
选择性非催化还原（SNCR）脱除NOx技术是把含有NHx基的还原剂（氨水/尿素）喷入炉内温度为850～1000℃的合适区域，与NOx发生还原反应生成N2和水。
还原NOx的主要方程式为：
CO（NH2）2=>2NH2+CO
NH2+NO=>N2+H20
CO+NO=>N2+CO2
SNCR还原NOx的反应对于温度条件非常敏感，炉膛上喷入点的选择，也就是所谓的温度窗口的选择，是SNCR还原NOx效率高低的关键。
一般理想的温度范围为850～1000℃，并随锅炉类型的变化而有所不同。
还原剂采用尿素溶液时，最佳反应温度窗口在950-1100℃。
工艺描述：
袋装尿素经汽车运输到现场后，经过电动葫芦提升至7米仓库存储，配制溶液时，使用溶解罐内的盘管加热装置，将软化水加热至60℃左右，盘管加热安装有温度控制阀。
固体尿素经人工拆袋后倒入尿素溶解罐进行溶解，溶解时启动转运泵，使溶液保持循环状态。
尿素溶解过程中会吸收热量，要控制溶液温度在30℃以上，防止结晶。
尿素溶液配制好后由转运泵打入存储罐，存储罐内的液体由输送泵加压进行计量装置后进入喷枪，喷枪内的溶液在压缩空气的作用下进行雾化喷入锅炉出口进行脱硝。
4.1.1设计参数
名称
单位
数据
备注
进入脱硝装置的烟气量
Nm3/h
160000
100%负荷
脱硝装置进口NOX
mg/Nm3
400
旋风筒入口温850~950℃，标况，干基6%O2
脱硝装置出口NOX
mg/Nm3
≤100
标况，干基6%O2
氨逃逸
mg/Nm3
≤6
4.1.2主要技术经济指标
项目
100%额定负荷
备注
尿素消耗（kg/h）
≤83.5
单台锅炉
水消耗（kg/h）
≤756
电力消耗（kw/h）
≤16.5
雾化压缩空气消耗（Nm3/h）
≤300
高温热水消耗（kg/h）
≤100
1.2NOX排放指标
在锅炉50%-100%负荷下，烟气中氮氧化物排放不超过100mg/m3。
4.1.3主要设备参数
序号
设备名称
数量
规格型号
1
尿素溶解罐
1个
Ø1800XH4000，材质304容积：
10.m3
2
尿素存储罐
1个
Ø2800XH4000，材质304容积：
25m3
3
尿素转运泵
2台
型号：
CDLF65-10FSWLR,流量：
65t/h，H=20m流通部分材质316L，功率5.5KW,转速2900r/min，
4
尿素输送泵
2台
型号：
CDLF2-18FSWLR,流量：
1.6t/h，H=148m流通部分材质316L，功率2.2KW,转速2900r/min，
5
喷枪
14支
流量：
60L/h液相压力：
0.3Mpa,气相压力：
0.25Mpa
6
尿素溶液搅拌器
水力搅拌
采用转运泵打循环流动溶解方式。
7
尿素溶解罐加热装置
盘管加热/电加热
Ø38X2.5盘管10圈/40KW电加热
8
尿素存储罐加热装置
盘管加热/电加热
Ø38X2.5盘管10圈/40KW电加热
4.1.4工艺流程：
袋装尿素尿素溶解罐转运泵尿素存储罐输送泵喷枪
冷渣机返回水连续排污水（盘管用水）压缩空气
4.1.5尿素用水水质要求：
序号
名称
单位
数据
备注
1
pH值
6～9
2
全硬度
mmol/kg
<3
3
钙硬度（CaCO3）
mmol/kg
<2
最好<0.2
4
全碱度
mmol/kg
<2
最好<0.2mmol/kg
5
铁
mg/kg
<0.5
6
电导率
µs/cm
1-10
7
杂质含量
没有明显的浑浊和悬浮固态物
4.1.6喷枪用压缩空气品质如下：
（1）压力：
0.4-0.6MPa（喷射柜前保证不低于0.5MPa）；
（2）品质：
无油无杂质
仪用压缩空气要求：
序号
名称
单位
数据
1
含油量
mg/m3
≤1
2
含尘粒径
μm
≤1
3
含尘浓度
mg/m3
≤1
4.2.单元系统概述
尿素溶解单元：
尿素颗粒经过人工加热尿素溶解罐中，配制为10%浓度的溶液。
整个系统由一个10立方米的罐体和2台转运泵（一用一备）。
在盘管（或电加热器）的加热和水不停的循环作用下，使尿素颗粒在水中充分溶解。
溶解好的溶液直接打入存储罐中备用。
溶解水的温度可以通过盘管加热或点加热器维持在40-60℃之间。
避免溶液温度过低导致结晶。
10%浓度的尿素溶液结晶温度为0℃。
水位可以通过水位计和配套的阀门进行控制，泵的启停可以现场控制或盘上控制。
尿素溶液存储单元：
该单元主要是用于存储10%浓度的尿素溶液，整个单元有一个25立方米的存储罐及配套的加热器、仪表、阀门、管道组成。
由于尿素溶解时需要吸收一定的热量，其溶解热为0.242kJ/g，故采用热水或电加热器作为溶解热源。
该单元的加热系统主要是保持溶液温度在30℃左右，避免温度过低导致结晶。
。
尿素溶液输送单元：
该单位主要作用是将存储在罐里的10%尿素溶液输送到炉前的喷枪。
整套系统由2台输送、压力表、背压阀、流量计及配套的管道阀门构成。
在尿素溶液返回管上设置背压阀。
其目的是为了保证输送管道压力恒定，避免超压。
计量单元：
NOx控制系统所要求的必要数量的尿素溶液由尿素溶液管线供应。
所需尿素溶液的数量由流量计测量、气动调节阀调节。
还原剂混合液的压力由安装的压力计测量。
每路喷射管道均配备玻璃转子流量计用于计量喷射流量的大小。
（针对本工程单炉设置喷枪较多的情况，设计方案中将计量混合柜中混合液总路后的各个分路分布在2个喷射柜内，每个喷射柜布置7个分路）。
喷射单元：
该单元主要作用是将尿素溶液、压缩空气进行分配后送到对应的各个喷枪中。
尿素液体在压缩空气的雾化主要下通过喷枪喷入旋风分离器入口，与高温烟气进行充分混合，除去烟气中的氮氧化物。
该单位安装有14支喷枪，一侧分离器各7支，其中顶墙安装有3支，侧墙安装有4支。
每一支喷枪有两个接口，一个是接尿素溶液，一个是接压缩空气。
每支喷枪都安装有防护套管，为了冷却套管，安装有压缩空气接口进行冷却。
喷射层采用固定喷枪方式。
短喷枪喷射所需的雾化介质采用压缩空气。
喷射柜内主管路上设置有过滤及压力测量，压缩空气通过减压调节后分配至单路喷枪；在压缩空气管路和喷枪连接处设有止回阀，防止尿素溶液倒灌入压缩空气管路以至于损坏减压阀。
本项目每台锅炉设置2个喷射柜（即每个旋风筒各设置1个喷射柜），每个喷射柜内还设置有7条混合液支路，支路上设置有玻璃转子流量计和手动球阀等，通往喷枪的尿素溶液接口喷枪采用双液喷嘴内部混合。
每支喷枪由外部的压缩空气管和靠内部的尿素溶液管组成。
内部管与外部管相连接，外部管通过卡套接头与喷枪套管连接。
喷枪具有高的冲力，可以调节喷雾效果。
控制单元：
该单元的主要作用是根据从温度测量和氮氧化物分析仪的信息，控制喷入炉内的尿素溶液量。
正常情况下该单位是全自动模式下进行，即正常情况下不需要人工操作，但是在自动模式达不到要求时可以切换为手动模式，通过控制面板进行控制。
4.310%尿素溶液的配制步骤和方法：
4.3.1溶解罐进水
打开进水手动阀，观察冷渣机返回水压力正常后，通过PLC画面打开配制气动阀向罐体进水，正常进水后水位计会缓慢上升。
如果水温低于40℃则开启盘管加热手动阀，水位达到2.5米后停止进水，开启转运泵及进出口手动阀和再循环阀。
4.3.2溶液的配制
本方案所用的尿素是袋装尿素50KG/袋。
要配制10%的尿素溶液，需要加入尿素20袋。
4.3.3尿素溶解罐温度控制
在加入尿素前要保持罐内温度在40℃左右，由于尿素溶解是个吸热过程，随着尿素加入量的增加，温度会降低此时自动温控阀会进行调节盘管水量，如果温控阀开到最大，温度任然低于30℃，则开启电加热器进行升温，同时停止加尿素，待温度升值40℃以上方可开始继续加尿素。
循环泵运行半个小时后电流及罐体温度均正常，说明溶解完成。
溶解完成后开启至存储罐的阀门，关闭循环阀，将液体打入存储罐内。
存储罐的温度始终保持在30℃左右，防止结晶发生。
4.4系统的投运
4.4.1投运前的准备工作
4.4.1.1检查疏水泵、转运泵、管道阀门完好，无跑冒滴漏现象。
4.4.1.2泵体油位正常、地脚螺丝无松动。
电气送号电源，开关状态指示正确。
4.4.1.3压力表、温度表、液位计、氨逃逸等表计指示正常。
4.4.1.4确认压缩空气系统投用，压缩空气压力正常，压力不低于0.5Mpa。
4.4.1.5尿素存储罐液位在不低于1.5.米。
罐体温度不低于30℃。
4.4.1.6确认阀门远控、就地控制操作灵活，阀门无卡涩、泄漏现象。
4.4.1.7确认循环流化床锅炉燃烧稳定，喷射区（旋风分离器入口烟道段）温度符合要求在850-1050℃之间。
4.4.1.8尿素溶液储罐设有低低液位报警。
4.4.2配制系统的投入操作
4.4.2.1打开溶解罐手动进水阀，点击控制画面中的“尿素溶液启停”按钮，设定溶解罐液位最高值为2.5米。
通过自动控制向罐内加水，并将罐内水加热至一定温度，开始人工投放尿素颗粒。
4.4.2.2溶解完成后（溶解池液位达到3.2m，且在溶解池热水蒸汽入口阀关闭条件下温度稳定在40℃十分钟。
4.4.2.2开启一台转运泵的进出口手动阀、气动阀、循环阀。
4.4.2.3启动转运泵，观察出口压力不低于0.15MPa.
4.4.2.4罐体温度低于40℃，开启盘管加热手动阀，疏水阀
4.4.2.5缓慢向溶解罐内倒入20袋颗粒尿素。
4.4.2.6在转运泵正常运行情况下，溶解30分钟后开启溶解母管出口阀，关闭循环阀。
4.4.2.7溶解罐液位低于0.5米，停运转运泵，开始下一个循环的配料操作。
4.5喷射系统的投入操作
4.5.1投运前的检查
4.5.1.1喷枪前压缩空气压力不低于0.5MPa。
4.5.1.2个连接部件、阀门完好、就地转子流量计完好。
4.5.1.2各喷枪套管完好。
（套管冷却用压缩空气处于开启状态）
4.5.2开启各喷枪压缩空气阀，开启调压阀，控制就地在0.3MPa即可。
4.5.3开启各喷枪尿素溶液手动阀。
4.5.4开启尿素输送泵进出口阀，开启泄压输送管道泄压阀。
4.5.5启动输送泵检查出口压力在1.0MPa左右。
如果超过1.5MPa则调整泄压阀弹簧紧力，使其能及时泄压。
4.5.6缓慢开启输送泵调节阀开度，开始向喷枪输送液体。
4.5.7尿素溶液在0.4-0.6Mpa，每根喷枪压缩空气压力0.25-0.3Mpa；
4.5.8根据烟气氮氧化物含量指示进行开度调节。
4.5.9如果开度低于10%氮氧化物含量任然低于100mg/m3,则退出一组喷枪，如此类推。
4.6喷氨系统的停运
4.6.1关闭尿素输送泵出口调节阀。
4.6.2停运输送泵，5分钟后关闭压缩空气阀。
4.6.3关闭运转层喷枪溶液手动阀，压缩空气阀，保护套管压缩空气阀不停。
4.6.4将喷枪退出来，塞上保护套筒的堵头减少漏风率。
4.7.紧急关停
在紧急危险情况下整套系统或者单个系统必须尽可能快的关停并且切断电源。
紧急情况下按照以下顺序操作：
4.7.1立即按下输送泵停按钮；关闭泵进出口阀门。
4.7.2在不危及自身健康的前提下营救处于危险范围内的人员开始急救措施；
4.7.3如果发生特殊情况，无法控制则通知消防队；
4.7.4通知区域内的负责人；
4.7.5关闭主开关使其不能再次自动启动；
4.7.6保持通道畅通以确保救援车辆的顺利通过；
4.7.7由专门负责人员进行系统消缺的安排；
4.7.8重新启动之前，检查整个系统并且确认所有的安全装置已经安装并且功能完好。
4.8泵的启动、操作、和维护
4.8.1转运泵和输送泵必须充满水才能启动。
灌水方法：
关闭泵出口阀门，打开泵头上的堵头，慢慢打开进水阀门，直到有稳定的水从堵头流出，即可拧紧堵头
4.8.2启动泵前打开进口阀门，启动正常后出口阀门缓慢打开。
泵的转向必须与箭头标注方向一致。
4.8.3转运泵每小时启动不超过20次，输送泵每小时不超过100次。
4.9故障及处理
序号
故障现象
处理方法
1
烟气氮氧化物降不下来
1检查投入的喷枪有无堵塞；2增加喷枪的数量
2
输送管道压力偏低
1提高泄压阀的压力；2检查输送泵进、出口阀门是否开启；3检查进口滤网有无堵塞
3
氨逃逸值偏高
喷枪雾化效果差，提高雾化压缩空气压力
4
系统管道有结焦现象
尿素溶液温度过低，提高盘管加热温度，必要时开启电加热器
5
烟气氮氧化物指示极低
1减少喷枪数量；2检查仪表是否正常
6
泵出口无压力
1泵内进开启，需要灌水后方可正常运行；2泵本身转动部分出现故障，需要解体检修
7
存储罐有很大的氨气逃逸出来
1存储罐温度控制太高；2尿素溶液浓度太高
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