脱硝培训手册尿素.docx
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脱硝培训手册尿素
电厂4×1000MW机组烟气脱硝改造工程
脱硝理论培训手册
1.概述
2.系统组成
3.系统的启动与停止
4.运行控制
5.安全注意事项
1．概述
1.1原理介绍
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：
4NH+4NO+O→4N+6HO22324NH+2NO+O→3N+6HO
22232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。
2SO+O→2SO222NH+HO+SO→NHHSO4
3324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硝。
1.2主要设计参数
1.2.1脱硝系统入口烟气参数
表1脱硝装置入口设计参数
项目
名称及符号
单位
设计煤种1
设计煤种2
备注
工业分析
收到基全水分Mar
%
14.00
9.61
Mad
空气干燥基水分
%
8.49
3.89
Aar收到基灰分
%
11.00
19.77
收到基挥发分Var
%
27.33
22.82
FCar收到基固定碳
%
47.67
47.8
收到基低位发热量Qnet,ar
kJ/kg
22,760
22,440
哈氏可磨系数HGI
56
54.81
元素分析
收到基碳Car
%
60.33
58.00
收到基氢Har
%
3.62
3.36
收到基氧Oar
%
9.95
7.28
收到基氮Nar
%
0.69
0.79
收到基全硫St,ar
%
0.41
1.27
灰融性
变形温度DT
℃
1,130
1,110
软化温度ST
℃
1,160
1,190
流动温度FT
℃
1,210
1,270
灰矿物组成
二氧化硅SiO2
%
36.71
50.41
三氧化二铝Al2O3
%
13.99
15.73
三氧化二铁Fe2O3
%
13.85
23.46
氧化钙CaO
%
22.92
3.93
氧化镁MgO
%
1.28
1.27
五氧化二磷P2O5
%
--
三氧化硫SO3
%
9.3
2.05
氧化钠Na2O
%
1.23
1.23
氧化钾K2O
%
0.72
1.1
烟气参数
机组负荷
MW
1000
1000
湿烟气流量
kg/h
3,645,200
3,976,977
实际氧量
湿烟气流量
Nm3/h
2,761,515
3,012,861
实际氧量
干烟气流量
Nm3/h
2,501,104
2,753,454
实际氧量
干烟气流量
Nm3/h
2,996,323
3,304,145
6%氧量
100%负荷烟气温度
℃
356
353
50%负荷烟气温度
℃
310
307
飞灰浓度
g/Nm3
14.5
24.34
烟气成
烟气湿度
%
9.43
8.61
NOx
mg/Nm3
450
450
O2
%
2.74
2.74
分及烟气污染物
CO2
%
15.26
15.06
CO
ppm
0
0
SO2
ppm
379
1094
SO3
ppm
3.8
11.0
F
mg/Nm3
10.7
12.31
Cl
mg/Nm3
10.6
16.01
As
mg/Nm3
固态排渣炉，可忽略
固态排渣炉，可忽略
Hg
mg/Nm3
<0.13
<0.12
Pb
mg/Nm3
<0.13
<0.12
煤质及烟气参数1.2.2365.7）燃煤量：
设计煤种：
神府东胜煤，校核煤种：
晋北煤。
锅炉（B-MCR。
372.7t/h（校核煤种）t/h（设计煤种）、电厂常用的代表性煤种——印尼煤、伊泰煤和晋北煤的工业分析、元素分3。
析、痕量元素分析和煤中灰成分分析等见表1-6月入厂煤分析表22007年
煤种
所占比例
arQnet，
Aar
Mt，ar
Vdaf
St，
%
kJ/kg
%
%
%
%
印尼煤
50
23，814
4.37
16.13
47.15
0.79
神华伊泰煤
17
，23142
8.39
15.85
36.15
0.41
大友煤
19
78222，
13.54
13.82
32.17
1.02
平朔煤
11
22，456
18.42
9.55
39.19
1.60
d
3代表性煤种分析数据（元素分析、痕量元素分析和煤中灰组成成分）表
检测项目
符号
单位
晋北煤
伊泰煤
印尼煤
全水分
Mt
%
11.4
16.0
17.6
空气干燥基水分
Mad
%
3.89
6.03
7.27
收到基灰分
Aar
%
14.50
10.94
5.54
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
38.18
38.91
47.32
收到基碳
Car
%
59.05
57.77
58.67
收到基氢
Har
%
3.89
3.79
4.50
收到基氮
Nar
%
0.83
0.79
1.24
收到基氧
Oar
%
9.33
10.06
11.60
全硫
St，ar
%
1.00
0.65
0.85
收到基低位发热量
arQnet，
MJ/kg
22.47
21.73
22.62
煤中氟
Far
μg/g
100
81
煤中氯
Clar
%
0.013
0.008
0.007
煤中砷
Asar
%
0.0017
0.0035
0.0027
煤中铅
Pbar
μg/g
<1
<1
煤中汞
Hgar
μg/g
<1
<1
煤灰中二氧化硅
SiO2
%
50.01
50.05
53.50
煤灰中三氧化二铝
Al2O3
%
35.40
26.38
23.68
煤灰中三氧化二铁
Fe2O3
%
6.08
7.25
10.54
煤灰中氧化钙
CaO
%
3.17
6.23
3.04
煤灰中氧化镁
MgO
%
0.67
1.20
2.25
煤灰中氧化钠
Na2O
%
0.14
0.28
0.86
煤灰中氧化钾
K2O
%
0.52
0.91
1.90
煤灰中二氧化钛
TiO2
%
1.33
1.34
0.92
煤灰中三氧化硫
SO3
%
2.00
5.78
2.75
煤灰中二氧化锰
MnO2
%
0.078
0.085
0.052
煤灰中五氧化二磷
P2O5
%
0.029
0.018
0.023
86<1<1
1.2.3尿素品质：
序号
指标名称
单位
合格品
优等品
1
总氮（干基）
%
≥46.3
≥46.5
2
缩二脲
%
≤1.0
≤0.5
3
水分
%
≤0.7
≤0.3
4
铁
%
≤0.001
≤0.005
5
计）NH碱度（3
%
≤0.03
≤0.01
6
2-计）SO硫酸盐（以4
%
≤0.02
≤0.005
7
水不溶
%
≤0.04
≤0.005
序号
指标名称
单位
合格品
优等品
8
）颗粒（4~8mm
%
≥90
≥90
1.2.455%尿素溶液品质：
淡黄色或清澈或轻微浑浊的液体；g/g；悬浮固态物<5μg/g。
水硬度（CaCO3）<10μ溶解水品质要求：
1.2.5溶解水将采用电厂除盐水，水质尽量满足如下指标：
g/g表示）<150μ总硬度（以CaCO3s/cmμ导电性<250g/g
SiO2<15μg/g总量<1μ铁，锌，铅，锰，铬，镍，铜）（金属物g/g
钠<5μg/g正磷酸盐、砷、汞<1μ<10NTU固体悬浮物g/g硫酸盐<10μ7~9
值约pH1.2.6压缩空气及蒸汽系统：
4脱硝系统用蒸汽与压缩空气的来源及参数表数值备注单位序号项目
杂用压缩空气
1
来源
厂内杂用压缩空气
2
压力
MPa
0.6
仪用压缩空气
1
来源
厂内仪用压缩空气
2
压力
MPa
0.5
吹灰蒸汽辅助蒸汽11
来源汽源
2
温度
℃
350300～
3
压力
MPa
～1.6
1.0
设计参数表：
1.2.7
机组类型NOxOUTULTRA?
系统数量设计–烟气流量（单台）烟气流量,干基（SCR入口烟气含O2NOx入口浓度（干基，6%（干基，6%含O2出口浓度NOx,%NOx脱除率NH3逃逸,ppm初步（）:
温度要求环境累年平均气温,℃喷射热解室温度，℃,kg/hr氨设计流量（vol%）
空气中氨所占份额,Nm3/hr（热解室出口总流量SCR还原剂消耗量（干尿素调整后的流量NOxOUTA（55%）,使用尿素溶液浓度（重量浓度）雾化空气（杂用气，0.6～0.8Mpa,a电加热器耗电量（单台）kW*设计采用电厂锅炉一次风（300°C,
超超临界燃煤锅炉机组
1台锅炉一套绝热热解室系统用于
）380degC
量6%含O2在运
3,304,145
）,mg/Nm3量
450
量）,mg/Nm3
90
80
3
317～400
17℃
300-650
460
<5%
）使用电加热器方案
9,860
）,kg/hr
863.9
kg/hr
1570
55%
（单台））,kg/hr
260
耗电量
1,230
作为热解室的加热空气。
10kPa）
说明：
因而热解室出口温度范围控制270oC，由于热解产物发生逆反应的温度约为之间，以确保进入热解炉的气体不会发生逆反应。
oC－在310350
使用包含300oC,10KPa的锅炉一次风，所用的任何热空气必须是无硫、低尘的。
1.3.主要设备情况
序号
名称
规格及技术要求
单位
数量
一
烟气系统
1.
SCR反应器
料材：
形尺寸14100X15690X21410（外）300吨Q345，单台金属重量
座
4×2
2.
涡流混和器
材料Q345，金属总重量5吨/炉
个
4×10
3.
烟道补偿器
非金属材质，温度450℃，3900mmx15600mm
个
4×2
非金属材质，温度450℃，4250mmx15690mm
个
4×2
非金属材质，温度450℃，6000mmx14500mm
个
4×2
450非金属材质，温度℃，3400mmx14500mm
个
4×2
非金属材质，温度450℃，4200mmx15748mm
个
4×2
4.
SCR入口挡板门
4250电动双层百叶挡板，×15690×400mm，
台
4×2
5.
SCR出口挡板门
400mm，6000电动双层百叶挡板，×14500×
台
4×2
6.
旁路挡板门SCR
3400电动双层百叶挡板，×14500×400mm，
台
4×2
7.
蒸汽吹灰器
1.1KW蒸汽吹灰器，电机
台
4×24
8.
高压冲洗水泵
电机功率132KW
台
4×1
9.
电动锁气器
0.55KW电机功率
台
4×8
二
尿素颗粒储存溶解系统
1.
尿素颗粒储仓
36m5.1mΦ6m×（直段）＋Φ，V有效＝141m不1Cr18Ni9Ti×4.5m（锥段）锥体部分内衬锈钢
个
2
2.
袋式除尘器
32，，F＝14mQ=1500m/h机械振打式，UF-1BN=0.55kW，清灰电机N=2.2kW
台
2
3.
斗式提升机
＝＝Q20t/h，N7.5kW
台
2
4.
仓壁振动器
振动电机，0.5kW
台
2
5.
气化板
L=150mmW=300mm
台
16
6.
中间储仓
3＝V2.28m
台
2
7.
尿素溶液溶解罐
331Cr18Ni9Ti12m，，＝，＝V18.8mH3m有效容积不锈钢
台
2
8.
尿素溶解罐盘管式加热器
不锈钢，DN50304L
台
2
9.
尿素溶解罐搅拌器
N＝4kW，轴及浆叶材质316L
台
2
10.
尿素溶液混合泵
3，，H=23m29m，Q＝/h型号：
XCB80-50-160-LN=5.5kW，不锈钢材质
台
4
11.
溶解车间地坑泵
3，N=4kWH=15m，Q＝5m/h，，型号：
LY25-250不锈钢材质
台
1
12.
疏水箱
310mV＝
台
1
13.
疏水泵
3H=53mN=5.5kW/hQ＝8m，，型号：
CZx25-200
台
2
14.
溶解罐排风扇
3T4型号：
－P=285Pa，Q=800m，No3A72－/h，
台
2
序号
名称
规格及技术要求
单位
数量
玻璃钢材质
三
尿素溶液储存输送系统
1.
尿素溶液储罐
3＝240m，1Cr18Ni9Ti不锈钢V有效
台
2
2.
尿素溶液储罐盘管式加热器
不锈钢304LDN32，
台
2
3.
高压循环泵
N变频调节，电功率型号：
XCB40-25-315-L，3，8.2m/hH=134m，不锈钢材＝18.5kW，Q＝质
套
4
4.
背压控制阀
组合件
套
2
四
热解系统
1.
计量分配装置
总重量：
约1200kg，组合件
套
4
2.
绝热分解室
，高直径Ф2743mm16343mm
套
4
3.
尿素溶液喷射器
/12支炉，材质：
316不锈钢
套
4
4.
电加热器
1250kW电加热功率
台
4
．系统的组成2）脱硝工艺，一炉两个反应SCR本工程烟气脱硝采用选择性催化还原（器，还原剂（尿素）储存、配制等为公用系统。
本工程工艺系统包括：
1）烟气系统；（SCR反应器；
（2）3）催化剂的吹灰系统；（）挡板门密封风系统；（4）输放灰系统；（5）尿素颗粒储存及溶解系统；（6）尿素溶液储存及输送系统；（78）热解炉有关系统；（9）氨喷射系统；（）厂区尿素溶液管道伴热系统；（10）空预器高压冲洗水系统；（1112）其他由主系统接出的水、汽、气等辅助系统的设计。
（烟气系统2.1
反应器本体入SCR烟气系统是指从锅炉尾部低温省煤器下部引出口至反应器本体出口至回转式空预器入口之间的连接烟道、以及反应器SCR口、
旁路烟道。
烟道设计压力按±5800Pa,瞬时不变形承载能力不低于±9800Pa。
烟道采用Q345B材质，壁厚按6mm设计，烟道内烟气流速小于15m/s，烟道积灰厚度计算应基于最低允许烟气流速为8m/s时携带飞灰量，并考虑平均烟道积灰1.0米时荷重。
为避免积灰形成塌灰堵塞，要求烟气脱硝后返回空气预热器的烟道向上倾角不小于30度。
应尽量减小所改造烟道系统的压降，其布置、形状和内部件（如导流板和转弯处导向板）等均应进行优化设计。
在外削角急转弯头、变截面收缩急转弯头处设置导流装置，导流装置应采用耐磨材质制作。
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。
反应器进出口及旁路均设置双百叶电动挡板，进口挡板尺寸为4250×15690×400mm；出口挡板尺寸为6000×14500×400mm；旁路挡板尺寸为3400×14500×400mm。
烟气系统主要介质有烟气流、氨流、氮气流，其物流流向如下：
原烟气：
来自锅炉省煤器的未脱硝烟气→原烟气挡板→SCR系统入口→涡流混合器→整流装置→催化剂层。
净烟气：
催化剂层→净烟气挡板→SCR反应器出口。
2.2SCR反应器
每台锅炉配置2台SCR反应器，反应器断面尺寸为15.69X14.1m，高约22m。
反应器设计成烟气竖直向下流动，反应器入口设气流均布装置，反应器内部易磨损的部位采用防磨措施。
反应器壳体材质为Q345B，反应器内部各类加强板、支架设计成不易积灰的型式，同时考虑热膨胀的补偿措施。
反应器设置足够大小和数量的人孔门。
反应器设置将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。
SCR工艺的核心装置是脱硝反应器，下图为典型的脱硝反应器的结构。
SCR工艺反应器示意图
装置为高含尘布置，在锅炉低负荷的情况下，在水平段烟道会出SCR本工程会造成瞬时大量积灰涌向低温空预器的情况，,现积灰的情况，当锅炉升负荷时可能会造成空预器的堵灰，影响锅炉运行。
反应器入口段烟道存在较长的水平段烟道，在锅炉低负荷情况下，也存在积所以积灰情况比较均匀，灰问题，但是不存在反应器吹灰时瞬间灰量增大的情况，对机组的运行不会造成大的危害，不会造成烟道内瞬间含尘量骤增的情况，所以，对催化剂的寿命也不会有太大的影响。
催化剂2.32+1层设计。
催化剂的型式采用蜂窝式。
反应器内催化剂层按照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。
小时的考验，而不产生任何损5催化剂将能承受运行温度420℃不大于24000运行小时。
坏。
催化剂保证寿命为浓度，烟气中含湿量等参数有关，SO脱硝系统最低喷氨温度与烟气中2如果在低于最低喷氨的温度下继续喷氨最低喷氨的温度越高，浓度越高，SO2
进行氮氧化物的脱除反应，会在催化剂的孔内形成硫酸氢氨等副产物，堵塞催化剂微孔，降低催化剂活性和寿命。
除此之外，硫酸氢氨副产物还会对下游空预器的换热元件造成低温腐蚀和堵塞。
本工程业主给定的数据是按烟气中SO浓度1％（3.8ppm）取用，催化剂2供应商是按烟气中SO浓度3％（11.4ppm），进行了严格的计算，最终得到最2低/最高连续喷氨温度分别为：
317/400℃。
建议在机组长期处于低负荷条件下运行时，为保证脱硝系统连续稳定运行，应当燃用含硫量低的煤种。
2.4吹灰系统
设置半伸缩耙式蒸汽吹灰系统，每台反应器每层催化剂布置4只吹灰器，吹灰器布置在反应器的侧面。
卖方提供用于三层催化剂的吹灰器。
蒸汽吹灰器所用蒸汽取自锅炉供空预器蒸汽吹灰的辅助蒸汽母管，由于供催化剂吹扫气源气量有限，吹灰器的运行采用连续间歇式运行，即每台炉每次运行一台吹灰器，该吹灰器运行静止后，下一台吹灰器开始运行。
吹灰器的运行顺序如下（以#1炉为例）：
#1A侧反应器最上层4台吹灰器逐个运行吹扫，吹扫完成后下层4台吹灰器再逐个进行吹灰；#1A侧反应器8台吹灰器全部吹扫完成后，#1B侧反应器的8台吹灰器开始逐个运行，运行顺序同#1A侧。
每个吹灰流程时间约为16分钟。
吹灰频率：
每8小时吹灰1次。
2.5氨的空气稀释和喷射系统
根据SCR系统布置特性，在旁路挡板设置密封风系统，减小SCR装置运行时的烟气泄漏，密封风采用空预器出口热二次风，可以大大高于烟气酸露点，并高于烟气压力。
旁路挡板门密封风入口阀的开启与旁路挡板运行连锁，当旁路门开启时，密封风入口阀关闭，当旁路门关闭时，密封风入口
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