链条式炉排炉脱硫脱硝项目技术方案.docx

1、链条式炉排炉脱硫脱硝项目技术方案1概况项目名称： 2X35 t/h链条式炉排炉脱硫脱硝项目项目概况：*热力有限公司现有2*35 t/h链条式炉排炉两台。为了控制SO2、NOx达标排放，应对新的环保发展需要，改善当地环境、积极承担社会责任的外部与自身发展的双重需要，公司决定对锅炉的烟气治理设施进行改造。在经过对现场勘察和调查研究的基础上，编写了本脱硫、脱硝工程的初步方案。2设计范围及原则2.1设计范围脱硫、脱硝工程设计范围包括锅炉烟气脱硫、脱硝工程工艺设计，烟气脱硝系统、烟气脱硫塔系统，进、出口烟道、循环水系统、泥渣处理系统以及相关配套设备和控制系统。动力和控制系统的设计和报价分界点为系统动力电

2、缆进户线。锅炉烟气脱硫系统的主要内容及范围包括：（1）工艺流程（2）SO2吸收系统（3）NOx氧化吸收系统（4）烟气系统（5）吸收剂供应系统（6）FGD循环水供应系统（7）控制系统（8）附属管道和辅助设施（9）阀门和配件（10）保温、紧固件和外覆层（11）防腐2.2设计依据2.2.1相关国家法律、法规和政策（1）中华人民共和国环境保护法（2015年）（2）中华人民共和国大气污染防治法（2000年修订）（3）中华人民共和国水污染防治法（2008年修订）（4）中华人民共和国清洁生产促进法（2012年修订）2.2.2污染防治技术政策（1）国家环境保护总局、国家经贸委、科技部：燃煤二氧化硫排放污染防治

3、技术政策（2）国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知国发201337号2.2.3环境标准（1）环境空气质量标准（GB 3095-2012）（2）大气污染物综合排放标准（GB 16297-1996）2.2.4技术规范（1）设备标准GB150-1998 钢制压力容器JB/T4735-1997 钢制焊接常压容器JB/T4710-2005 钢制塔式容器HG20580-1998 钢制化工容器设计基础规定（2）工艺管道标准 GB50316-2000 工业金属管道设计规范GB50235-97 工业金属管道工程施工及验收规范GB50236-98 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范HG/T20645-1

4、998 化工装置管道机械设计规定（3）保温防腐标准 GB/T4272-92 设备及管道保温技术通则GB/T8175-1987 设备及管道保温设计导则GB/T11790-1996 设备及管道保冷技术通则GB50185-93 工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准GBJ126-89 工业设备及管道绝热工程施工及验收规范GB50235-97 工业金属管道工程施工及验收规范GB50264-97 工业设备及管道绝热工程设计规范HG/T20679-1990 化工设备、管道外防腐设计规定（4）自控标准 HG/T20508-2000 控制室设计规定HG/T20509-2000 仪表供电设计规定HG/T2051

5、0-2000 仪表供气设计规定HG/T20511-2000 信号报警安全联锁系统设计规定HG/T20512-2000 仪表配管配线设计规定HG/T20513-2000 仪表系统接地设计规定HG/T20514-2000 仪表及管线伴热和绝热保温设计规定HG/T20638-1998 自控专业工程设计文件深度规定GB50093-2003 工业自动化仪表工程施工及验收规范（5）电气标准 GB50052-95 供配电系统设计规范GB50060-92 3110kV高压配电装置设计规范GB50053-94 10kV及以下变电所设计规范GB50062-92 电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50034-

6、2004 建筑照明设计标准GB50217-94 电力工程电缆设计规范GB50057-94 建筑物防雷设计规范GBJ63-90 电力装置的电测量仪表装置设计规范GB50058-92 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范DL/T5136-2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程DL/T5137-2001 电测量及电能计量装置设计技术规程DL/T401-2002 高压电缆选用导则GB/T15544-1995 三相交流系统短路电流计算（6）土建 GBJ16 建筑设计防火规范GB50046-95 工业建筑防腐蚀设计规范2.2.5其他资料（1）环境工程相关设计手册。（2）同行业同类工程设计、运行调研资

7、料。（3）企业提供的烟气排放数据资料。2.3治理标准据锅炉大气污染物排放标准GB13271-2014和当地环境管理的要求，以及企业根据自身发展要求提出的治理目标，本方案确定治理标准为：SO2排放浓度200 mg/Nm3，NOx排放浓度Na2SO3+CO2 (1)2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O (2)Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3 (3)以上三式视吸收液酸碱度不同而异，其中：式(1)为启动阶段钠碱溶液吸收SO2的反应；式(2)为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应；式(3)为溶液pH值较低（59）时的主反应。氧化过程（副反应）Na2SO3+1/2 O2 =

8、 Na2SO4 (4)NaHSO3+1/2O2=NaHSO4 (5)再生过程2NaHSO3+Ca(OH)2CaSO3+NaOH+H2O (6)Na2SO3+Ca(OH)2= NaOH+CaSO3 (7)式(6)为第一步反应再生反应，式(7)为再生后继续发生的主反应。在石灰浆液（石灰达到过饱和状态）中，NaHSO3很快跟石灰反应从而释放出Na+，随后生成的SO32-又继续跟石灰反应，反应生成的 CaSO3以半水化合物形式沉淀下来，排出系统，从而使Na+得到再生并保持吸收液Na+的浓度基本不变，为系统的稳定运行奠定了理论基础。此工艺中，Na2CO3（或 NaOH）只是作为一种启动碱，起启动后溶液中

9、的 CO32-基本被驱除，而Na+浓度基本上不变（由于清渣时会带出一些，运行过程中需要少量补充）。3.1.2脱硫工艺流程锅炉产生的烟气，经过热交换器降温后，首先进入除尘器，去除大部分烟尘，再由引风机经烟道切向进入脱硫装置。吸收塔循环浆液通过喷淋层喷头雾化分布于到吸收塔内，与上升烟气逆流接触，吸收烟气中的SO2、SO3、HCl和HF等酸性气体，同时生成亚硫酸盐。用作补给剂量的脱硫液连续添加到吸收塔循环浆液中，并与吸收塔内循环浆液的充分混合，由循环泵输送至塔上方喷淋层，通过喷嘴雾化，重复吸收过程。吸收塔中的pH值通过脱硫液的注入量进行控制，使循环液pH控制在9-10之间。方案设计采用三层喷淋方式，

10、一层外循环系统，二层内循环系统。平时开启一层循环系统既可达到400 mg/m3的排放要求。遇有煤质变化或环保标准提高时，开启二层喷淋系统。将来环保标准提高时，四层喷淋同时工作，可确保达到100 mg/m3以下的排放要求。在吸收塔底部的脱硫浆液，通过U型排水管排入脱硫浆液处理系统。经过净化处理的烟气流经除雾器，在此处将清洁烟气中所携带的浆液滴除去。除雾器按照程序设定或手动间断进行冲洗，保证除雾器的清洁，同时可以保持吸收塔中所需水位。3.1.3脱硫工艺特点（1）利用我公司独有的DeSOx湿法脱硫工艺，脱硫效率高，脱硫效率可达到98.5 %以上。（2）若采用双碱法，可采用分布式氧化空气系统，置换反应

11、生成的CaSO3氧化较为充分，置换效果好，生成的石膏脱水率高。（3）采用双碱法时，采用具有专利技术的水力搅拌泵对塔内浆液进行搅拌，比普通脱硫工艺节能2%；且结构简单，易损件少，可避免塔内结垢现象的发生。（4）工艺水泵设置变频器，由于工艺水泵间歇工作，设置变频器后，节能为自身用电量的60%以上。（5）喷淋层采用双向空心喷嘴与单向空心喷嘴相结合，喷淋层的浆液喷嘴型式采用双向空心喷嘴与单向空心喷嘴相结合的布置形式，并通过计算机模拟进行优化布置。采用我公司独有的布置形式，对整个塔体有效横截面（烟气分布横截面）进行充分合理的覆盖，气液接触面积与接触几率大，达到最好的气液接触和洗涤效率，达到最高的脱硫效率

12、。（6）用大口径、空心锥喷嘴，解决了脱硫塔内气、液接触面小，运行不稳定的难题；且吸收液得到充分利用且用量减少，对吸收液的压力和雾化度无严格要求，降低了运行成本；（7）脱硫后烟道中设置我公司自主研发技术的机械式除雾收水装置，对烟气进行二次洗涤，使脱硫效率进一步增高，同时消除脱硫后湿烟气中存在的“烟雨”现象，使周围环境不受二次污染。（8）所有设备、浆液管道设置冲洗水，在冲洗和清扫过程中产生的废水将收集在FGD岛的地坑内，然后泵送至吸收塔系统中重复利用，不将废水直接排放；（9）特别粘稠浆液管道设有大倾角防止堵塞；（10）根据实际需要，可采用我公司独有技术-斜管式沉淀池，占地少，布置紧凑。3.2脱硝工

13、艺设计3.2.1各种脱硝技术方案分析3.2.1.1NOx生成原理燃烧过程中，NOx（NO以及NO2）的生成过程由上百种基础化学反应构成。主要影响因素有：温度化学计量比燃烧区氮的存在形式根据生成方式的不同，一般将NOx的生成分为燃料型NOx、快速NOx和热力NOx三种类型。（1）燃料型NOx燃料型NOx是燃料中含氮化合物在燃烧过程中热分解氧化而生成的，无论是挥发份燃烧还是焦炭燃烧都会形成大量的NOx。燃料中含氮量相同，若氮的存在形式不同，其NOx的生成量会有所差异，特别是在不同的燃烧形式下。但总体而言，燃料氮含量越高，则NOx排放量越高。当燃烧温度低于1300时，NOx基本来自燃料型NOx，当燃

14、烧温度介于于13001450时，燃料型NOx约占总NOx的75%。（2）热力型NOx热力型NOx是指空气中的N2在高温下氧化而生成的NOx，其形成机理比较复杂，有许多不同的见解。目前，Zeldovich链反应机理被广泛采用，根据这一理论理论，热力型NOx的主要反应为：O2 + M = O + O + M (dissociation) (3-1)这里M是指具有较高的能量，可以使氧分子解离的稳定分子。解离出来的O原子自由基与N2发生相对较慢的反应2-2，O + N2 NO + N (3-2)反应3-2中生成的自由态N原子，迅速与O2发生反应并成生NO，如式3-3。N + O2 NO + O (3-

15、3)由于N2分子分解所需的活化能较大，故该反应必须在高温下才能进行，当燃烧温度介于14501673时，热力型NOx占2530%。（3）快速型NOx快速型NOx的生成机理目前尚有争议，其基本的现象是碳氧系燃料在l的情况下，在火焰面内急剧生成大量的NOx。在燃烧火焰中存在大量的烃基自由基(CH, CH2, CH3, C2H4, C2H5, C3H7, C, C2.)，与分子态氮形成CN类化合物，并进一步氧化形成NOx。CH2 + N2 HCN + NH (3-4)CH + N2 HCN + N (3-5)C + N2 CN + N (3-6)快速型NQx生成量受温度影响不大，其生成量与压力的0.5

16、次方成正比。快速型NOx，仅在富燃的情况下发生，其生成量约占NOx生成总量的5%。3.2.1.2现有NOx排放控制技术比较分析通过对热力型、燃料型和快速型NOx生成机理和主要反应途径的研究，发展了多种NOx控制技术，并广泛应用于燃煤电站。已有的各种NOx控制技术的技术经济性比较见表。技术名称SCRSNCR臭氧氧化法LNC还原剂NH3为主氨水或尿素溶液O3无反应温度3204008501100100-200燃烧温度反应器需要建设不需要不需要不需要催化剂需要，且定期更换，价格贵不需要不需要不需要脱硝效率7095%3040%80-95%15-60%还原剂喷射位置多选择于省煤器与空气预热器之间炉膛或炉膛

17、出口不需要燃烧区SO2/SO3转化有无无无NH3逃逸35ppm1015ppm无无对空气预热器影响NH3与SO3易形成NH4HSO4，造成堵塞或腐蚀几乎没有影响没有影响无系统压损1000pa左右无无无燃料影响高灰分会磨耗催化剂，碱金属氧化物会钝化催化剂无无无锅炉影响受省煤器出口烟气温度影响受炉膛内烟流及温度分布情形影响无无占地面积大小小无投资高低中等低运行费用高低中等无3.2.2烟气脱硝技术路线的确定首先SNCR工艺适应的温度场850-1150，链条炉能满足此温度场的空间非常小，使得反应时间不足0.5 S，故此SNCR效率很低，预计20%左右。在原始排放浓度400 mg/Nm3，SNCR只能降到

18、330左右，不能达到排放标准。其次SCR的温度场320-400，采用次工艺时对尾部受热面改动表较大。链条炉负荷极其不稳定，对催化剂影响比较大。再次SNCR/SCR联合工艺比较合适的炉型为煤粉炉和循环流化床，这两种炉型在尾部受热面上烟气通道有拓展空间，可以通过尾部受热面的改造达到将反应器布置在钢架内部的效果。对链条炉而言尾部受热面布置紧凑，如果用此工艺需要将接近一半的受热面进行改造，失去了联合脱硝的意义。本技术方案脱硝总体方案采用臭氧氧化吸收深度脱硝系统，然后通过选择性氧化法，采用臭氧作为氧化剂，对风机后烟道进行改造，内置式反应器布气装置，使NOx达标排放。在设备设计方面本方案主要特点如下：技术

19、成熟，系统运行可靠性好。氧化脱硝技术脱硝效率最高通常可以达到95%以上，在温度100-150，反应时间1-1.5s的状态下最终出口的氮氧化物排放会达到低于50 mg/Nm3的标准。本项目只需对风机后烟道进行加装布气装置，并不对锅炉进行改造，简单易行控制方便能够满足锅炉50%100%BMCR负荷情况下的脱硝要求，保证出口NOx含量满足排放要求。系统简单，反应迅速，易于控制，是技术经济安全综合优势较好的选择。脱硝装置无二次污染，脱硝产物为完全吸收，完全无害。投资相对较低，特别适合小吨位燃煤锅炉脱硝。经过技术经济和安全性的综合比较分析，结合本工程具体情况，并综合考虑各方面的因素，采用对小吨位锅炉具有

20、优异脱硝效果的臭氧氧化脱硝改造的方案。3.2.3氧化脱硝装置3.2.3.1氧化脱硝工艺原理及特点选择性氧化脱硝技术的基本原理为臭氧氧化法脱硝主要是利用臭氧的强氧化性，将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收，达到脱除的目的。我公司在臭氧同时脱硫脱硝过程中NO 的氧化机理进行了研究，对臭氧在烟道的投放、布气方式、气相混合方式，温度控制影响、粉尘影响等做了全面的模拟实验，总结了烟构建出O3与NOX之间详细的化学反应机理，该机理比较复杂。在实际试验中，可根据低温条件下臭氧与NO 的关键反应进行研究。低温条件下，O3与NO 之间的关键反应如下：NO+O3NO2+

21、O2 （1）NO2+O3NO3+O2 （2）NO3+NO2N2O5 （3）NO+O+MNO2+M （4）NO2+ONO3 （5）与气相中的其他化学物质如 CO，SOx 等相比，NOx 可以很快地被臭氧氧化，这就使得 NOx 的臭氧氧化具有很高的选择性。因为气相中的 NOx 被转化成溶于水溶液的离子化合物，这就使得氧化反应更加完全，从而不可逆地脱除了 NOx，而不产生二次污染。经过氧化反应，加入的臭氧被反应所消耗，过量的臭氧可以在喷淋塔中分解。除了 NOx之外，一些重金属，如汞及其他重金属污染物也同时被臭氧所氧化。烟气中高浓度的粉尘或固体颗粒物不会影响到 NOx 的脱除效率。臭氧氧化脱硝可应用于

22、：以煤、焦炭、褐煤为燃料的公用工程锅炉；以燃气、煤、重油为燃料的工业锅炉；铅、铁矿、锌/铜，玻璃、水泥加工、生产的各种炉窑；用于处理生物废料，轮胎及其他工业废料的燃烧炉；来自于酸洗和化工过程的酸性气流；催化裂化尾气；各种市政及工业垃圾焚化炉等。3.2.3.2脱硝副产物脱硝过程是利用氧化性极强的臭氧气体将烟气中的NO转换为易溶于水的NOx，产物在后级脱硫塔中被吸收。因此脱硝过程不产生直接的副产物。3.2.3.3脱硝场地条件脱硝场地主要分臭氧制备区和锅炉氧化区两部分。臭氧制备区位置可根据业主规划结合现场条件综合考虑后确定。在锅炉氧化区通过对风机后烟道改造，在烟道内加装布气装置。3.2.3.4脱硝用

23、电、水、汽、气条件脱硝工程用电、用水等全部按就近接引。图3-1 臭氧氧化法脱硝工艺流程图4脱硫工艺系统本次烟气脱硫装置主要包括以下六大系统：烟气系统；脱硫剂系统；吸收循环系统；脱硫渣浆处理系统；反冲洗系统；配电及自动控制系统。4.1 烟气系统4.1.1技术要求4.1.1.1 系统概述烟气通过原烟道进入脱硫系统，在塔内完成脱硫洗涤，洁净烟气由塔内两级除雾器除雾脱水后，经脱硫塔顶经过现有烟囱排放。4.1.1.2 设计原则在烟气脱硫装置的进、出口烟道上设置挡板门，用于锅炉运行期间脱硫装置的隔断和维护。合理布置烟道和挡板门，考虑锅炉低负荷运行的工况，并确保净烟气不倒灌。烟气挡板门在最大压差的作用下具有

24、有效的严密性。烟道、挡板门和膨胀节等采取保温措施。4.1.2烟道及其附件烟道根据可能发生的最差运行条件（例如：温度、压力、流量、污染物含量等）进行设计。烟道设计能够承受如下负荷：烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。烟道最小壁厚按6 mm设计，净气烟道采用玻璃钢材料。烟道内烟气流速不超过15m/s。烟道是具有气密性的焊接结构，所有非法兰连接的接口都进行连续焊接。烟道的布置能确保冷凝液的排放，没有水或冷凝液的聚积。烟道要提供低位点的排水和预防冷凝液的聚积措施，任何情况下膨胀节和挡板都不能布置在低位点。排水设施的容量将按预计的流量设计,排水将返回到FGD排水坑或吸收塔浆池。在F

25、GD装置停运期间，烟道采取适当的措施避免腐蚀。烟道外部要充分加固和支撑，以防止颤动和振动，并且设计满足在各种烟气温度和压力下能提供稳定的运行。所有需防腐保护的烟道仅采用外部加强筋，没有内部加强筋或支撑。烟道外部加强筋统一间隔排列。加强筋使用统一的规格尺寸或尽量减少加强筋的规格尺寸，以便使敷设在加强筋上的保温层易于安装，并且增加外层美观，加强筋的布置要防止积水。烟气系统的设计保证灰尘在烟道的沉积不会对运行产生影响，在烟道必要的地方（低位）设置清除粉尘的装置。另外，对于烟道中粉尘的聚集，考虑附加的积灰荷重。所有烟道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（包括膨胀节和挡板门）的维修

26、和检查以及清除积灰。另外，人孔门与烟道壁分开保温，以便于开启。烟道的设计尽量减小烟道系统的压降，其布置、形状和内部件（如导流板和转弯处导向板）等均进行优化设计。在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处，以及根据供方提供的其他烟气流动模型研究结果要求的地方，设置导流板。在烟道有内衬的地方，内部导流板和排水装置。脱硫系统烟道对锅炉尾部烟道的水平推力（拉力）在控制范围内。为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内，特别要注意考虑烟道系统的热膨胀，热膨胀通过膨胀节进行控制。4.1.3膨胀节设计原则膨胀节用于补偿烟道热膨胀引起的位移。膨胀节在所有运行和事故条件下都能吸收全部连接设备和烟道的轴向和径向位移。所有膨胀节的设计无泄漏，并且能承受系统最大设计正压/负压再加上1000 Pa余量的压力。低温烟道上的膨胀节考虑防腐要求。烟道膨胀节保温。技