10t链条锅炉烟气脱硝方案精编版.docx

1、10t链条锅炉烟气脱硝方案精编版110t/h链条炉烟气脱硝项目设计方案 林明环保科技有限公司 二一九年十一月九日注：脱硝年总耗费用附于每项说明之后 一、概 况 现有锅炉如下：10t/h链条锅炉1台。需对尾气需要进行脱硝治理，经我方技术人员对贵公司提供及现场测试的相关数据分析结合锅炉房现状决定：采用SNCR脱硝法脱硝系统工艺，确保锅炉烟气的排放标准达到GB13271-2014锅炉大气污染物排放标准。污染物项目燃煤锅炉限值污染物排放监控位置氮氧化物200预热器出口烟道烟气黑度（林格曼黑度，级）1烟囱排放口三、设计依据 （一）、业主提供的相关参数要求资料； 1、燃料元素分析与低位热值锅炉燃用的主要煤

2、种为自产煤（80%以上），有关煤种设计煤质见表1。表1 煤质设计资料（由业主提供）序号名 称单 位设计煤种1收到基碳 Car%2收到基氢 Har%3收到基氧 Oar%4收到基氮 Nar%5收到基全硫 Sar%6收到基灰分 Aar%7收到基水分 Mar%8可燃基挥发份 Vdaf%9低位热值 Qnet.arkcal/kgKJ/kg2、锅炉资料2.1链条炉参数： 设备名称：链条锅炉 产品型号：SHFX10-1.25-LI 1台 锅炉本体阻力：约1500Pa（含本体、省煤器、空气预热器）2.2 引风机参数：表2引风机参数 表3 电动机参数锅炉引风机引风机电机动机2.3 烟囱高度：约50m 砖混结构。3

3、、烟气资料表4 烟气温度（热力计算值，由锅厂家提供）部件/名称烟气进口温度，烟气出口温度，烟气流速，m/s凝渣管烟室A对流A烟室E对流B烟室F省煤A空预A注：此烟气温度为锅炉满负荷运行的最佳温度。表5 烟气参数内 容单 位数 值备 注烟气量台m/h10t/h链条炉：30000烟气温度110150除尘器后（空气预热器后）烟气湿度%6.5%烟气含氧量%9-17%锅炉出口NOx含量mg/Nm680锅炉负荷50%时4、环保设计排放要求锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2014）重点地区锅炉执行的大气污染特别排放限值要求：燃煤锅炉NOx200mg/m3。5、环保工艺要求5.1脱硝脱硝采用SNCR法

4、，以20%氨水为还原剂。外购20%氨水溶液，将氨水存储在氨罐内，经过计量输送模块送至计量分配模块，在进入计量分配模块前与稀释水混合稀释为12%氨水稀释液。由于炉膛温度较低，需尽量避免氨逃逸，脱硝系统氨逃逸浓度控制在8ppm以下。氨逃逸可能会造成后续脱硫废水中氨氮和COD值上升。由于厂内污水处理系统为原多管除尘器冲灰使用（现改为干灰外排），原湿灰池改为处理脱硫废水，故脱硫废水直接循环使用，少量高含量废水及灰浆，采用专用泵喷淋干灰加湿渣场的干灰。（二）、有关标准与规范 GB132712014锅炉大气污染物排放标准 GB30951996环境空气质量标准 GB1234890工业企业厂界噪声标准 GBZ

5、12002工业企业设计卫生标准 GB162971996大气污染物综合排放标准 GB69988优质碳素结构钢技术条件 GB5005495低压配电设计规范（三）、设计原则（1）烟气脱硝系统布置满足整体工艺布置要求；（2）确保脱硝系统工作时不影响锅炉的正常运行；（3）设备使用寿命长、操作维护简单，布置紧凑、占地面积小；（4）工艺先进、结构合理、操作简单；（5）经济合理（在满足系统各项指标的前提下，一次性投资和运行费用低）；（6）成熟可靠（运行可靠性高，技术成熟）；（7）尽最大化按现有工艺改造，利用现有设施，无大型拆、建工程，适合业主的具体情况，节约投资。四、有关设计技术参数及供货范围4.1技术参数4

6、.1.1 烟气处理量 根据相关资料和贵公司提供的实测工况烟气处理量为：10t/h链条炉烟气量：30000m/h 。 4.1.2 燃煤锅炉SNCR脱硝系统参数1、烟气脱硝采用SNCR法，使用20%氨水作为还原剂。2、 锅炉名称：链条锅炉，锅炉型号：SHFX10-1.25-LI ，锅炉本体阻力：约1500Pa（含本体、省煤器、空气预热器）。3、单炉烟气量：30000m/h。4、年运行时间:根据业主需要。5、还原剂喷头安装位置：（温度窗选择点） 部件/名称烟气进口温度，烟气出口温度，烟气流速，m/s凝渣管88484612.1烟室A846814.10对流A814.15649.5注：如达不到以上的温度窗

7、，则脱硝效率会成倍的降低，所以本参数尤为重要。4.2供货范围（1）工程的设计范围：根据业主提供的工艺要求设计脱硝、除尘、脱硫设备主机设计、连接管路设计、电气控制设计、土建设计载荷资料（业主施工）等全套系统主机、接口、管道、电控设计、制造、安装、调试全套服务；（2）工程的供货范围：锅炉脱硝系统20%氨水10m储罐一只、计量输送系统一套、输送管道一套、混合喷氨模块、喷枪一套等的全套设计及供货；所有土建部分由供方提供载荷资料。（3）工程的设计、制造、运输、安装、调试等均由供方负责； (4)新建一套压缩空气系统。供改造脱硝、除尘、脱硫系统使用。五、脱硝系统设计描述5.1 脱硝系统设计脱硝效果的主要影响

8、因素 SNCR 方法主要使用含氮的药剂在温度区域8501100C 喷入含NO的燃烧产物中，发生还原反应，脱除NO，生成氮气和水，煤粉炉SNCR过程还原NOx的概念图；循环流化床锅炉SNCR见概念图。由于在一定温度范围，有氧气的情况下，氮剂对NOx的还原，在所有其他的化学反应中占主导，表现出选择性，因此称之为选择性非催化还原。SNCR在工业小试中可以达到90以上的NO脱除率。SNCR 应用在小型锅炉上，选择短期示范期间能达到65的脱硝效率，长期现场应用能达到3060的NOx脱除率。在大型的锅炉（大于24t/t锅炉）上运行，由于温度、喷氨点选择、氨、氮混合的限制，脱硝率小于50。煤粉炉SNCR过程

9、还原NOx机理SNCR过程还原NOx机理 SNCR 相对SCR的初投资低，停炉安装期短，原理简单，硬件工艺成熟。在SNCR 技术设计和应用中，影响脱硝效果的主要因素包括：a) 温度范围；b) 合适的温度范围内可以停留的时间；c) 反应剂和烟气混合的程度；d) 未控制的NOx浓度水平；e) 喷入的反应剂与未控制的NOx的摩尔比NSR；f) 气氛（氧量、一氧化碳浓度）的影响；g) 氮剂类型和状态；1.3.1 温度范围的选择SNCR还原NO的反应对于温度条件非常敏感，温度窗口的选择是SNCR还原NO效率高低的关键，NOx残留浓度与反应温度的关系曲线见下图： NOx残留浓度与反应温度的关系曲线。温度窗

10、口取决于烟气组成、烟气速度梯度、炉型结构等系统参数。温度窗口差别很大，下限最低有427，上限最高达1150，最佳温度差别也很大。一般理想的温度范围为7001000，温度高，还原剂被氧化成NOx，烟气中的NOx含量不减少反而增加；温度低，反应不充分，造成还原剂流失，对下游设备产生不利的影响甚至造成新的污染。由于炉内的温度分布受到负荷、煤种等多种因素的影响，温度窗口随着锅炉负荷的变化而变动。根据锅炉特性和运行，最佳的温度窗口通常出现在折焰角附近的屏式过、再热器处及水平烟道的末级过、再热器所在的区域。添加剂可以使NH3/NO反应的温度窗口向低温方向移动见下图：氨中CH4添加量对温度窗口的影响。添加剂

11、包括氢气，引入的氢气变成OH使得温度窗口朝低温方向移动；过氧化氢；一氧化碳；碳氢化合物如甲烷、甲醇、乙醇、苯酚；钠盐如NaOH、HCOONa、CH3COONa、NaNO3、Na2CO3。 NOx残留浓度与反应温度的关系曲线 氨中CH4添加量对温度窗口的影响1.3.2 合适的停留时间 停留时间对SNCR脱硝率的影响还原剂必须和NOx在合适的温度区域内有足够的停留时间，这样才能保证烟气中的NOx还原率。还原剂在最佳温度窗口的停留时间越长，则脱除NOx的效果越好。NH3的停留时间超过1s则可以出现最佳NOx脱除率。12%氨水需要0.3s-0.4s的停留时间以达到有效的脱除NOx的效果。见上图：停留时

12、间对SNCR脱硝率的影响。1.3.3还原剂用于SNCR脱硝工艺中常使用的还原剂有20%氨水或液氨。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体才能取得一定的穿透效果，一般应用在尺寸较大的锅炉和焚烧炉。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；由于含有大量的稀释水，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12%氨水溶液大，应用在墙式喷

13、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，但在CFB锅炉上多使用氨水作为还原剂；若还原剂使用12%氨水，12%氨水不易燃烧和爆炸，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，适合于小型锅炉设备的SNCR脱硝工艺。从：不同温度下12%氨水和氨对NOx还原率的影响图中，可以看出不同温度下12%氨水和氨对NOx还原率的影响，温度区间位于730950之间时，选用氨作还原剂的脱硝效率要高于选用12%氨水的脱硝率。当反应区域温度在950以上时，12%氨水的脱硝效率则可以保持在氨脱硝系统之上。所以在CFB锅炉的SNCR系统，如

14、果不是出于安全考虑，一般采用氨系统。但是在煤粉炉高温炉膛喷射，选择12%氨水更为有利。液氨是易燃易爆有毒的化学危险品，氨水挥发性强且输运不便；氨水的处理较液氨简单，12%氨水不易燃烧和爆炸，无色无味，运输、储存、使用比较简单安全，因此在煤粉锅炉的SNCR技术中多选择12%氨水作为还原剂。不同温度下12%氨水和氨对NOx还原率的影响1.3.4 适当的NH3/NO摩尔比NSR根据化学反应方程，NH3/NOx摩尔比应该为1，但实际上都要比1大才能达到较理想的NOx还原率，已有的运行经验显示，NH3/NO摩尔比一般控制在1.02.0之间，超过2.5对NOx还原率已无大的影响，NH3/NO摩尔比过大，虽

15、然有利于NOx还原率增大，但氨逃逸加大又会造成新的问题，同时还增加了运行费用。但是如何更有效地控制NH3的泄漏，仍然有待于更进一步的研究。随着氨水喷入量的增加，氨水与烟气的混合情况有所好转，因此在高NH3/NO摩尔比值情况下取得了好的效果。在实际应用中考虑到NH3的泄漏问题，应选尽可能小的NH3/NO摩尔比值，同时为了保证NO还原率，要求必须采取措施强化氨水与烟气的混合过程。 NH3/NO摩尔比NSR对NOx还原率的影响1.3.5 还原剂和烟气的充分混合还原剂和烟气的充分混合是保证充分反应的又一个技术关键，是保证在适当的NH3/NO摩尔比是得到较高的NOx还原率的基本条件之一。烟气与还原剂快速

16、而良好混合对于改善NOx的还原率是很必要的。1.3.6 气氛的影响 合适的含氧量也是保证NH3与NO还原反应正常进行的制约因素。随着含氧量的增加NO还原率不断下降。这是因为存在大量的O2使NH3与O2的接触机会增多，从而促进了NH3氧化反应的进行。烟气中的O2在数量级上远大于NO，在还原反应中微量的氧可大大满足反应的需求，因此从含氧量对于NO还原率的影响来看，含氧量越小越有利于NO的还原，见下图：NOx还原率随烟气中的氧气浓度变化。NOx还原率随烟气中的氧气浓度变化为了提高SNCR对NOx的还原效率，降低氨的泄漏量，必须在设计阶段重点考虑以下几个关键的工艺参数：燃料类型、锅炉负荷、炉膛结构、受

17、热面布置、过量空气量、NO浓度、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及CO浓度等。1.5脱硝剂工艺流程选择。1.5.1锅炉运行负荷变化范围较小，且长期运行负荷大于80%，建议采用下图工艺流程，并布置喷枪：4根（两用量备）。低波动-高负荷锅炉SNCR脱硝工艺流程 20%氨水溶液质量浓度40-50%，稀12%氨水质量浓度5-10%。 商品氨水质量浓度20%，稀氨水质量浓度5-12%。设计标准规范 我方设计依据至少遵循下列文件和标准，但不限于此：（1）DB37/664-2007 火力发电厂大气污染物排放标准（2）GB13271-2014 锅炉大气污染物排放标准（3）DL/T5196-2004 火力发电厂烟气

18、脱硫设计技术规程（4）GB50205-95 钢结构施工及验收（5）SDGJ1190 火电厂除灰设计规程（6）DL/T680-1999 耐磨管道技术条件 （7）DL5000-2000 火力发电厂设计技术规程（8）DL5022-93 火力发电厂土建结构设计技术规定（9）DL5027-93 电力设备典型消防规程（10）GB50055-93 通用用电设备配电设计规范（11）GB50017 钢结构设计规范（12）GB50049-94 小型火力发电厂设计规范 （13）DLT5153-2002 火力发电厂厂用电设计技术规定 （14）IEC1312 雷电电磁脉冲的防护 （15）GB5007-94 建筑物防雷设

19、计规范 （16）VDE0675 过电压保护器 （17）GB5016-92 电缆路线施工及验收规范 （18）GB50169-92电气装置安装工程接地工程施工及验收规范 （19）GB50254-96电气装置安装工程低压电器施工及验收标准（20）本项目招标文件中要求1.5.2、设计技术要求本技术要求提出的是最低限度的技术要求，并没有对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准及规范的条文。供方应保证提供符合本技术要求和有关最新工业标准的产品，该产品必须满足国家有关安全、消防、环保、劳动卫生等强制性标准的要求。1）、总体要求1.1 SNCR烟气脱硝装置总的要求为技术先进、安全可靠、运行经济、维护方便。

20、1.2在锅炉正常负荷范围内烟气氮氧化物排放浓度不高于200mg/Nm3的限值要求，并保证脱硝效率能够达到80%以上。1.3供方在炉膛本体上的任何工作（包括膜式水冷壁膜式片开孔、锅炉钢架上补充检修平台等），均须取得招标方的书面认可，且锅炉钢架梁不得改动。1.4膜式水冷壁膜式片开孔及喷入12%氨水溶液运行时对锅炉受热面无不利影响，开孔孔径40mm。1.5所有设备和材料应是新的和优质的，凡直接与还原剂直接接触的部位均采用304不锈钢材质；热工仪表应充分考虑防腐，室外液体输送管线有保温设施。1.6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，在距离坠落基准面1.5m以上，必须设置检修平

21、台、防护栏及防护侧板，所有楼梯、采用防滑格板。1.7公用系统应按有备用冗余设计，确保在有锅炉检修期间不影响其他锅炉脱硝运行，动力及泵类设备应按定期切换和备用设计。1.8设备凡需要油漆的所有部件在油漆前对金属表面按有关技术规定进行清洁处理。设备出厂前刷二道底漆、二道面漆。补漆现场涂刷，由供方负责。1.9管道和设备应有介质名称、流向、色环标识。标识的材料应不受天气的影响，并适应电厂的现场条件。1.10脱硝系统设计服务寿命为30年，整个寿命期内系统可用率应不小于98%。1.11 SNCR脱硝系统满足全天24小时连续运行，年运行时间8000h以上。 1.12脱硝装置在电厂厂界的环境噪声应满足工业企业厂

22、界噪声标准（GB12348-2008）2类标准噪声限值要求，设备运转噪声小于85分贝（离设备1米处测量），同时还应满足工业企业设计卫生标准（GBZ1-2010）的相关要求。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。 1.13设计烟气量按：10t/h链条炉：30000m/h进行脱硝工艺设计。2、脱硝系统工艺要求本系统为选择性非催化还原烟气脱硝系统，采用20%氨水作为脱硝还原剂。本脱硝装置设计满足以下要求：2.1进行喷射设计优化，以保证喷射系统设计的合理和最优化。2.2应能适应锅炉机组变负荷、变燃烧参数的系统工况的要求，具有较好的调节性能。2.3整套系统及其装置应能够满足整个

23、系统在各种工况下自动运行的要求，系统的启动、正常运行监控和事故处理完全自动化。2.4具有良好的人机交互界面，完善的控制、数据采集和监测功能。 2.5脱硝系统设计过程中应考虑二次污染的控制措施，废气、废水、噪声及其它污染物的防治与排放，应执行国家现行环境保护法规和标准的有关规定。2.6应控制由SNCR产生（NH4）HSO4、（NH4）2SO4的含量，不得影响后续设备的安全运行。2.7应严格控制脱硝系统产生的氨逃逸8ppm。2.8远方操作的执行机构采用电动阀设计。2.9工艺系统、供应系统相关管道、阀门、法兰、仪表、泵等设备选择时，满足抗腐蚀要求，采用耐腐蚀设备。2.9脱硝系统主要设备用材选定的最低

24、要求应满足HJ_562-2010标准要求。2.10脱硝系统的主要构成应包括12%氨水溶液制备及储存系统、输送系统、计量及分配系统、炉前喷射系统、电气及控制系统和附属系统。2.11 12%氨水储存系统（1）设置1座10m3溶解罐（室外空地上），罐体全部采用304不锈钢材质，设有温度、液位计、压力的就地测点和远传4-20ma信号，设置加料槽（斗）、人孔、搅拌装置、蒸汽加热装置、仪表、梯子、平台、栏杆、通风孔等基本部件。（4）储存罐有效容积选型应满足锅炉7天额定工况脱硝剂最大用量。考虑位置条件，罐体设计为直径2.3米，高度2.5米。（5）储存罐设置一台卸氨泵，以用于卸载氨水。泵的进出口设置检修隔断阀

25、。2.12. 氨水输送系统（1）每台设置一套12%氨水溶液输送系统。（2）氨水溶液输送泵采用计量隔膜泵，材质为304不锈钢。（3）输送系统应设计三台输送泵，二台运行，一台备用。（4）输送系统应充分考虑防冻、防结晶措施，设置保温和水冲洗系统。（5）氨水输送系统应设置过滤器。（6）输送泵容量按最大需量3倍选型设计，采取集中控制方式，所有电器元件选用ABB。（7）输送泵进出口分别设置手动阀、止回阀。（8）管道采用304不锈钢材质。（9）输送管道设置压力表计，带4-20mA输出信号。2.13 氨水计量分配系统每台炉设置一套计量分配系统，主要包括每种输入介质的电动和手动开关阀；每种输入介质的过滤器；单向

26、阀；还原剂控制阀；压缩空气压力调节阀；压力变送器；压缩空气用压力表；还原剂用就地手动控制阀、压力表等。2.14 氨水喷射系统（1）炉前压缩空气总管上设有压力测量，分几路至各喷射层，每个喷射层的雾化压缩空气总管设有压力调节、过滤器、压力测量、再通往各个喷射器。（2）喷枪采用310SS不锈钢材质，具有良好的耐高温、耐腐蚀和耐磨性能。（3）应通过数学模型计算(CFD)了解炉膛NOx浓度分布、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及烟气组分分布情况，确定喷枪的布置方式、数量和安装位置，确保最佳脱硝性能。（4）喷枪外径应根据招标方受热面管间距选取，不得超过40mm，安装时与水冷壁管不得采取直接焊接方式，并应做好密

27、封措施。2.15 电气及控制系统2.15.1总体要求（1）提供3台输送泵、检修电源箱的动力电缆及其控制电缆。改造范围内其他动力电缆供方提供，所有电缆设施的辅助安装材料由供方供货，动力电缆、控制电缆均采用铜芯、阻燃电缆，控制电缆预留10%备用芯。供方负责双方提供的所有电缆安装。（2）供方负责脱硝系统区域所有接地供货和安装，包括设备接地、计算机接地等。（3）控制箱、控制柜内空气开关、接触器、热偶继电器等均采用ABB品牌产品。（4）控制回路端子要求1个端子接一根线，控制线采用1.5mm2多芯软线。（5）控制回路要求控制线端子号齐全，清晰，准确，提供控制图纸与实际接线相符。（6）控制箱控制柜应满足防尘

28、、防水IP65等级要求，电缆走线采用下进下出方式。（7）本工程的所有电气设备及室外设备外壳按规程进行保护接地和防雷接地，接地电阻负荷符合规范要求。2.15.2仪表和控制系统（1）本工程锅炉设置一套集中控制系统，在锅炉集控室设置一台脱硝操作员站。运行人员在操作员站能完成对整个脱硝系统及辅助设备的启停操作、设备监控和事故处理。（2）锅炉停炉检修不影响其他系统的运行。（3）SNCR装置的控制系统，包括与系统控制有关的所有控制仪器、分析仪器、控制组件、现场控制盘及控制系统等，还包括工艺水系统及12%氨水贮存设备等的控制。（4）所有控制装置模拟量输出信号应为4-20mA DC，开关量输出应为干接点信号，

29、容量不小于220V AC 3A，220V DC 1A。（5）提供脱硝系统内压力仪表吹扫装置，仪表防堵取样装置。（6）设置完整的热工测量、自动调节、控制、保护及热工信号报警装置。2.11.3主要控制I/O点、AI/AO如下，并预留20%接点备用。 集中控制系统至少具备以下几点：（1）所有电动阀门控制及调节；（2）液位监控；（3）设备的启停操作，状态指示，压力、电流、温度，频率调节；（4）O2、NOX浓度等参数监测。监测NOx、O2浓度，浓度采集数据取自原烟气在线监测室（招标方联系在线监控设备运行方提供技术咨询，其他由供方负责）。2）、脱硝系统工艺设计 SNCR脱硝氨区工艺平面示意图本系统为选择性

30、非催化还原烟气脱硝系统，采用12%氨水作为脱硝还原剂。本脱硝装置设计满足以下要求：（1）进行喷射设计优化，以保证喷射系统设计的合理和最优化。（2）应能适应锅炉机组变负荷、变燃烧参数的系统工况的要求，具有较好的自动调节性能。（3）整套系统及其装置应能够满足整个系统在各种工况下自动运行的要求，系统的启动、正常运行监控和事故处理完全自动化。（4）具有良好的人机交互界面，完善的控制、数据采集、监测功能。（5）脱硝系统设计过程中应考虑二次污染的控制措施，废气、废水、噪声及其它污染物的防治与排放，应执行国家现行环境保护法规和标准的有关规定。（6）应控制由SNCR产生（NH4）HSO4、（NH4）2SO4的含量，不得影响后续设备的安全运行。（7）应严格控制脱硝系统产生的氨逃逸10ppm。（8）远方操