SCR脱硝方案氨水修订版.docx

1、SCR脱硝方案氨水修订版SCR脱硝方案氨水Document number : PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998SCR烟气脱硝项目技术方案2016年7月技术方案1总则本技术文件仅适用于烟气脱硝技改项目，它包括脱硝系统正常运行所 必需具备的工艺系统、控制系统的设计、设备选型、采购、制造、运输、 设备供货、脱硝系统的安装施工及全过程的技术指导、调试、试运行、人 员培训和最终的交付投产。土建设计及施工由招标方负责，由投标方提出 土建条件资料。本技术文件提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出 规定，也未充分引述有关标准和规范条文，投标方保证提供符合国家或国 际标准和本

2、技术规范书要求的优质产品及其相应的服务，对国家有关安 全、环保、劳卫、消防等强制性标准将满足其要求，同时确保达到招标技 术条件书要求的指标值。当投标方执行招标技术条件书所列标准（所列标 准如有更新版本，以最新版本为准）有矛盾时，按较高标准执行。技术合同谈判将以本技术文件书为蓝本，经修改后最终确定的文件将 作为技术协议书，并与商务合同文件有相同的法律效力。双方工作语言为 中文，所有的技术条件书、文件资料均为中文。本技术文件未尽事宜，双方协商解决。2工程概况锅炉主要参数锅炉类型链条炉额定蒸发量35t/h省煤器出口烟气温度M350C （暂定）烟气中NOX含量W600mg/ m3 （暂定）烟气中含水量

3、2% （暂定）空气中氧含量11%烟气量105000m3/h备注：NOx计算均已N02计算脱硝工艺方案锅炉脱硝装置分别采用选择性催化还原法(SCR)工艺做脱硝设计方 案。性能保证要求：当装置进口烟气中NO、:的含量不大于600mg/m3时，保 证脱硝装置出口烟气中NO,含量不大于200mg/m3o2.3.1本工程为设计、供货、安装、培训、调试及交付使用等为一体 的总承包项目。招标方提供电源、气源、水源、热源至脱硝区域10米范 围内。2. 3. 2投标方提供详细的供货清单，但不局限于供货范围内所列设备 和系统。对于属于整套设备运行和施工所必需的部件，即使本文条款中未 列出或数量不足.投标方仍须在执

4、行合同时补足。2.3.3投标方提供检修所需的专用工具、随机备品备件。3设计采用的标准和规范脱硝装置的设计、制造、安装、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。对于标准的采用符合下述原则：(1)与安全、环保、健康、消防等相关的事项执行中国国家及地方有 关法规、标准；(2)设备和材料执行设备和材料制造商所在国标准；(3)建筑、结构执行中国电力行业标准或中国相应的行业标准。脱硝工程设计、制造、安装、调试、试验及检查、试运行、性能考核、最终交付中采用的所有标准、规定如下:GB50054- 95低压配电设计规范GB50034 - 92工业企业照明设计标准GB13223-20

5、03火电厂大气污染物排放标准GB12348-90工业企业厂界噪声标准GB16297- 1996大气污染物综合排放标准HJ/T75-2001火电厂烟气排放连续监测统技术规范GB4272-92设备及管道保温技术通则GB5022195钢结构工程质量检验评定标准GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范GB50212-91建筑防腐蚀工程施工及验收规范HGJ22991工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范GB019897热工仪表及控制装置施工及验收规范GB5016892电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB5016992电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB5025996电气装置安装工程

6、电气照明施工及验收规范GB50231-98机械设备安装工程施工及验收通用规范GB50235-97工业金属管道工程施工及验收规范GB50236-1998现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范GB50275-98压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范HGJ20983钢结构、管道涂装技术规程JGJ8191建筑钢结构焊接规程DLGJ158-2001火力发电厂钢制平台扶梯设计技术规定4烟气脱硝工艺方案脱硝工艺的简介有关NO,的控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手，限燃烧前、 燃烧中和燃烧后。当前，燃烧前脱硝的研究很少，几乎所有的形容都集中 在燃烧中和燃烧后的NO、：的控制。所以在国际上把燃烧中N0的所

7、有控制措施统称为一次措施，把燃烧后的NO：控制措施统称为二次措施.又称为 烟气脱硝技术。目前普遍采用的燃烧中NOx控制技术即为低NO,燃烧技术，主要有低N 0：、：燃烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。应用在燃煤电站锅炉上的成熟烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技 术(Selective Catalytic Reduction,简称 SCR)、选择性非催化还原 技术(Selective Non-Catalytic Reduction,简称 SNCR)以及 SNCR/SCR 混合烟气脱硝技术。SCR烟气脱硝技术近几年来选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)发展较快,在欧洲和日本 得到了广泛的应用，目前

8、催化还原烟气脱硝技术是应用最多的技术。1) SCR脱硝反应目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR两种。此 两种法都是利用氨对N0,的还原功能，在催化剂的作用下将N0、：(主要是N0) 还原为对大气没有多少影响的N：和水。还原剂为N氐 其不同点则是在尿 素法SCR中先利用一种设备将尿素转化为氨之后输送至SCR触媒反应 器.它转换的方法为将尿素注入一分解室中，此分解室提供尿素分解所需 之混合时间，驻留时间及温度，由此室分解岀来之氨基产物即成为SCR的 还原剂通过触媒实施化学反应后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方 法有热解法和水解法，主要化学反应方程式为NH：CONH：+HO

9、t2NH3+CO：在整个工艺的设计中，通常是先使氨蒸发，然后和稀释空气或烟气混 合.最后通过分配格栅喷入SCR反应器上游的烟气中。典型的SCR反应原 理示意图如下：SCR反应原理示意图在SCR反应器内，NO通过以下反应被还原：4N0+4NH3+023N2+6H206N0+4NH3-5N2+6H20当烟气中有氧气时，反应第式优先进行，因此，氨消耗量与NO还 原量有一对一的关系。在锅炉的烟气中，NO?般约占总的NO,浓度的5%, NO：参与的反应如 下：2NO2+4NH3+O23N2+6H2O6N0：+8NH3-7N2+12H：O上面两个反应表明还原NO：比还原NO需要更多的氨。在绝大多数锅炉烟气

10、中，NO：仅占g总量的一小部分，因此NO：的影 响并不显着。SCR系统NO,脱除效率通常很高，喷入到烟气中的氨几乎完全和NO,反 应。有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说，对于 新的催化剂，氨逃逸量很低。但是，随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖 或堵塞，氨逃逸量就会增加，为了维持需要的NO、：脱除率，就必须增加反 应器中NH/NO、:摩尔比。当不能保证预先设定的脱硝效率和（或）氨逃逸 量的性能标准时.就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂 的活性和反应器性能。从新催化剂开始使用到被更换这段时间称为催化剂 寿命。2） SCR系统组成及反应器布置在选择催化还原工艺中，MX

11、与NHs在催化剂的作用下产生还原。催化 剂安放在一个固定的反应器内，烟气穿过反应器平行流经催化剂表面。催 化剂单元通常垂直布置，烟气自上向下流动。如下图所示：SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统等组成。下图为典型SCR烟气脱硝工艺系统基本流程简图：锅炉脱硝系统装置的基本流料SNCR烟气脱硝技术选择性催化还原脱除NO、：的运行成本主要受催化剂寿命的影响，一种不需要催化剂的选择性还原过程或许更加诱人，这就是选择性非催化还原 技术。该技术是用nh$、尿素等还原剂喷入炉内与no,进行选择性反应， 不用催化剂，因此必须在高温区加入

12、还原剂。还原剂喷入炉膛温度为85 01100C。的区域，该还原剂（尿素）迅速热分解成融并与烟气中的NQ： 进行SNCR反应生成血 该方法是以炉膛为反应器。研究发现，在炉膛850-1100C0这一狭窄的温度范围内、在无催化剂 作用下，NHs或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NO打基本上不 与烟气中的6作用，据此发展了 SNCR法。在850 -1100C0范围内.册或 尿素还原NO,的主要反应为：NHs为还原剂4NH3+4NO+O：-4 汕+6H：0尿素为还原剂NO+CO （NH：） 2 +1/20：t2N；+C0：+H：0当温度高于1100C。时，NHs则会被氧化为4NH3+502-4N0

13、+6H:0不同还原剂有不同的反应温度范围，此温度范围称为温度窗。NHs的 反应最佳温度区为850 1100Co当反应温度过高时，由于氨的分解会使 NO还原率降低，另一方面，反应温度过低时，氨的逃逸增加，也会使N0=还原率降低。NHs是高挥发性和有毒物质，氨的逃逸会造成新的环境污 染。引起SNCR系统氨逃逸的原因有两种，一是由于喷入点烟气温度低影 响了氨与NO：的反应；另一种可能是喷入的还原剂过量或还原剂分布不均 匀。还原剂喷入系统必须能将还原剂喷入到炉内最有效的部位，因为NO 在炉膛内的分布经常变化，如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上的 氨分布不均匀，则会出现分布较高的氨逃逸量。在较大的燃

14、煤锅炉中，还 原剂的均匀分布则更困难，因为较长的喷入距离需要覆盖相当大的炉内截 面。为保证脱硝反应能充分地进行，以最少的喷入NHs量达到最好的还原 效果，必须设法使喷入的NHs与烟气良好地混合。若喷入的曲3不充分反 应.则逃逸的NHs不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面 上 而且烟气中NHs遇到SO3会产生（NHSO,易造成空气预热器堵塞，并 有腐蚀的危险。SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%-40%.受锅炉结构尺寸影响 很大，多用作低NO.、：燃烧技术的补充处理手段。采用SNCR技术，目前的 趋势是用尿素代替氨作为还原剂，值得注意的是，近年的研究表明，用尿 素作为还原剂时.N

15、O,会转化为NQ N会破坏大气平流层中的臭氧，除 此之外，N：0还被认为会产生温室效应，因此产生心0问题己引起人们的 重视。综上所述.SCR脱硝工艺技术先进，工艺成熟.经济合理，工业业 绩居多，脱硝效率高，拟选用目前效率最高的SCR技术。5工艺系统说明SCR脱硝系统由三个子系统所组成，SCR反应器及附属系统、氨储 存处理系统和氨注入系统。氨的储存系统（1） 系统组成氨水储存系统包括卸料泵、氨水储罐等。（2） 工艺描述还原剂（氨）用罐车运输并在储罐储存。市场购买的还原剂（氨 水浓度15%），供应商用罐装车运输，送往氨贮存场地，通过氨卸料泵 输送储槽中贮存。使用时，储存罐中的氨水由输送泵送到蒸发器

16、中。锅炉SCR烟气脱硝系统物料平衡计算，计算结果如下表所示。表5-1物料平衡计算表参数数值还原剂类型氨水纯度（%）15脱硝效率（）84氨逃逸（ppm）3催化剂寿命（小时）24000设备年运行时间（小 时）8000NH3水耗量(kg/h)136年耗 NH3 (t/a)1088(3)主要设备选型氨水卸料泵氨水卸料泵为离心泵，系统设置二台卸料泵.一台运行，一台备 用。氨水储槽本工程设置1台氨水储罐，供2台炉使用。氨水储罐的最大充装 量为63m3o储氨罐可供应2台炉设计条件下，每天运行24小时，连 续运行10天的消耗量。氨水储罐上安装有逆止阀做为储罐安全运行保 护所用。储罐还装有温度计、液位计和相应的

17、变送器将信号送到主体 机组DCS/PLC控制系统。储罐四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当 出现氨泄漏时用来吸收挥发的氨气。氨注入系统(1)系统组成氨注入系统包括氨水输送系统、氨蒸发器(成套设备)、离心通风 机、(2)工艺描述储罐里的氨水靠输送泵输送到蒸发器，在蒸发器内(通过蒸汽加 热)将氨蒸发.每个蒸发槽上装有压力控制阀将氨气压力控制在W2血/cm2o当出口压力超过2kg/cm2时，切断节流阀，停止氨水供应。从 蒸发槽蒸发的氨气通过氨气输送管道送至每一台炉的SCR反应装置 旁。再用空气稀释高浓度无水氨到5%,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

18、物注入到 SCR系统内。（3）主要设备选型氨水蒸发槽（成套设备）氨水蒸发所需要的热量由低压蒸汽提供。蒸发槽装有安全阀，可 防止设备压力异常过高。氨水蒸发槽面积按照在BMCR工况下单台机组 100%容量设计。每台蒸发能力：300kg/ho稀释风机喷入锅炉烟道的氨气为空气稀释后的含5%左右氨气的混合气体。 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。稀释风机两台按一台100%容量（一用一备）设置。每台风机的风 量:1000m3/h,风压:7000Pao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/空气混合器，尺寸：DN200,设计压力：。氨气泄漏

19、检测器氨水储存及注入系统周边设有1只氨气检测器，以检测氨气的泄 漏，并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时，在 机组控制室会发出警报，操作人员采取必要的措施，以防止氨气泄漏 的异常情况发生。排污系统氨水储存和注入系统的氨排放管路为一个封闭系统，经由废水泵 送至主厂废水处理站。废水泵流量：20m3/h,扬程50m。SCR反应器及附属系统(1)系统组成SCR反应器和附属系统由挡板门、氨注入格栅、SCR反应器、催化 剂、吹灰系统和烟道等组成。(2)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

20、度的均匀分布。来自锅炉省煤器出口的烟气通过SCR反应器.SCR反应器包含催化 剂层.在催化剂作用下，NHs与NO,反应从而脱除NO.%,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。烟气经过烟气脱硝 过程后经空气预热器热回收后进入静电除尘器和FGD系统后排入大 气。SCR反应器催化剂层间安装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。SCR工艺主要性能指标有：脱硝效率、氨量、反应器的压力降等。SCRT艺主要设计参数有催化剂总量、催化剂高度、催化剂空隙率 和烟气速度等。(3)主要设备

21、选型 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。反应器采用固定床垂直(或卧式)通道型式，脱硝效率按75%设计，反应器为直立式焊接钢结构容器，内部设有触媒支撑结构，能承 受内部压力，地震负荷、烟尘负荷、触媒负荷和热应力等。反应器壳 外部设有加固肋及保温层。触媒通过反应器外的触媒填装系统从侧门 放入反应器内。喷氨格栅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NHs/NO”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。包括供应箱、喷射格栅和喷射孔等。喷射系统配有节流 阀及节流孔板。在对NO：浓度进行

22、连续分析的同时，调节必要的氨量从 喷氨格栅中喷氨。脱硝装置总体布置本烟气脱硝工程主要构筑物有脱硝装置、液态氨的贮存和供应系 统的构筑物。在制定脱硝装置布置方案时，应考虑下面设备：SCR反应器；一烟气管道；一与锅炉省煤器和空气预热器的联接；辅助设备。5.4.1布置原则一在规划基本的现场布置方案时，建筑和设备的位置应该按照需要的 功能来布置，并考虑进出方便、建造难易、操作、维护和安全 性。-SCR反应器布置方案应该考虑将来在其它锅炉上安装脱硝装置的要 求，脱硝系统的布置不能影响将来的装置布置和施工。一一台锅炉设置一个SCR反应器。-为SCR反应器留有适当的空间，用来设置过道，便于催化剂模块的 安装

23、和操作。一为催化剂模块的抬升预留足够的空间。-通道应该尽可能连续，所有的主要通道能允许叉式升降机（铲车） 通行，并考虑其转动半径。5. 4. 2总体布置方案选择(1) SCR反应器的布置方式：在热段/高灰布置中，SCR反应器位于换热器之后，因为该区域烟 气温度在300-400C。的范围内。这种布置方式的主要优点是投资和运行费用低，因为该段的烟气 温度与催化剂要求的运行范围相符合。这种布置的其主要缺点是催化 剂暴露于含有全部灰尘和硫分的烟气中。采用这种布置方式主要是含 硫量低于2%的烟煤锅炉。由于SCR系统所要求的烟气温度为330 415C,故本工程SCR反 应器放置在换热器之后。新建SCR系统

24、的钢结构，根据在电厂现场测量及提供的资料，在 布置基立柱等时主要考虑校核原有锅炉钢架基础的荷载。(2)氨水的贮存和供应布置根据石油化工企业设计防火规范(GB50160-92)关于乙类液体 储罐防火间距的要求：氨站应该距离生产厂房、生产设备20m,距离明 火和散发火花地点25m,距离全厂重要设施30m.距离运输道路、厂围 墙 10mo氨储罐布置在半露天防晒雨棚中的零米地面；氨卸载压缩机等转 动的机械设备以及电气设备布置在氨储罐旁边的建构筑物内。蒸发器均布置在储罐旁边的构筑物内，采用防晒雨棚；稀释空气 风机、氨/空气混合器均相应布置在每一台锅炉的零米附近。氨水采用输送管道方式。全厂脱硝装置的控制系

25、统布置在主厂控制室内。电气部分380/220V供电系统脱硝380/220V系统分别由锅炉或除尘器PC （动力中心）供电。因此在脱硝负荷区域设置脱硝MCC段，MCC电源分别由本机组锅炉或除 尘器380/220V PC A、B段引接，脱硝的照明及检修电源取自脱硝MC Co5. 5. 2直流系统提供U0V （控制）或220V （动力）直流电源供脱硝系统使用。5. 5.3控制与保护脱硝系统的电气、工艺设备的监测、控制纳入单元机组的DCS系统。控制电压采用110V DC或220V ACO单元机组的DCS系统实现数据自动采集、定期打印制表、实时调阅、显示电气接线、爭故自动记录及故障追忆等功能。5. 5.

26、4继电保护容量为100KW及以上的低压电动机配框架抽出式断路器和智能PC 测控装置；100kW以下的低压电动机配塑壳式断路器、接触器和智能MCC马达控制保护测量管理装置。继电保护配置按火力发电厂厂用电 设计技术规定配置。仪表和控制系统本工程采用炉机电网辅助集中监控方式.2台机组合设1个集中控 制室.布置在原有主机组控制楼内。本工程机组总的自动化水平：能 在就地人员的巡回检查和少量操作的配合下，在单元控制室内，以操 作员站为主要监控中心，实现机组的启、停.运行工况的监视和调整 以及事故处理等。脱硝系统的控制方式和控制系统配置方案与电厂整 体自动化水平与控制系统设计方案一致。5. 6.1技术要求脱

27、硝系统控制方式：SCR和氨制备系统采用与机组DCS/PLC硬、 软件一致的DCS/PLC进行控制，整个脱硝DCS/PLC系统作为单元机组 DCS/PLC系统的2个远程站，并设置一套调试操作员站（兼作工程师 站），脱硝DCS/PLC最终纳入到机组DCS/PLC系统进行控制。整个脱硝 系统内不采用基地式调节装置与其他控制设备。运行人员可直接通过 集控室中机组DCS/PLC操作员站完成整个脱硝系统的监控。实现自动对有关参数进行扫描和数据处理；定时制表；参数越限 时自动报警和打印；根据人工指令自动完成各局部工艺系统或辅机的 程序启、停、模拟量控制。当系统发生异常或事故时，通过保护、联 锁或人工干预.系

28、统能在安全工况下运行或停机。氨制备区配置的仪表、控制装置、电气设备等符合我国相关的规 定，选用防爆型。检测仪表精度选择.主要参数不低于级，一般参数不低于级；变 送器精度为级.分析仪表不低于PPb级。脱硝装置进、出口 NOx浓度检测采用多通道采样检测仪表。采用与DCS/PLC硬件一体化的远程站系统（自带分散处理单元），远程站与机组DCS/PLC间采用冗余通讯光缆连接。远程I/O和处理器之间为冗余的通讯连接。5. 6. 2调试操作员站1） 调试操作员站采用先进可靠的工控产品（带UPS）,具有抗干扰、防辐射能力，不低于Pentium IV 3. OG, 512M内存，160G硬盘（S CSI总线），

29、48倍速光驱，英寸软驱，标准键盘，鼠标器，21英寸 液晶显示器（分辨率至少为1280X1024,颜色不低于256位色），多媒 体防磁音箱。配置一台彩色激光打印机（A3）。2） 脱硝系统监视和控制的所有显示器画面（包括模拟图、棒状图、 趋势图、操作画面、报警画面及操作指导等），将集成在DCS/PLC监控 操作员站上。提供良好的软件接口和配合，直至在DCS/PLC监控操作 员站上实现对脱硝系统进行远方监视和操作的全部功能。3） 液晶显示器画面能分别显示各系统的工艺流程及测量参数、控 制方式、顺序运行状况、控制对象状态，也能显示成组参数。当参数越限报警、控制对象故障或状态变化时，以不同颜色进行显示，

30、并带 有音响提示。按照系统各工艺流程图设计显示器画面，设有足够的幅 数以保证各工艺系统和控制对象的完整性及所控系统的运行和控制状 况。6供货范围及清单供货范围(不仅限于此)(1)SCR系统液氨储存区内液氨储罐、卸料泵、管路其所需附属设 备；(2)SCR系统范围内所有自动控制装置、仪表、测量装置、调节控 制设备；(3)SCR系统反应区内的钢结构、楼梯、平台；(4)SCR系统范围内的防腐、保温和油漆；(5)技术服务；供货清单序号品目及编号数 量单位规格型号备注价格/万元价格/万元氨的制备供 应系统1卸料泵2台20m3/h; 15m 扬程；共用12氨储罐1台63m3,(p4000*5000共用15303氨气蒸发器1台蒸发量300kg/h共用20354氨气、空气 混合器1台DN200;PN16共用125稀释风机2台1000m3/h;7000Pa全压共用6废水泵2台2*2*2m共用47氨气泄露检 测器1台共用18相应阀门、 管道及其附 件1批共用3-氨的喷射系 统1氨喷射格栅1套304S