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1、脱硝培训手册尿素电厂41000MW机组烟气脱硝改造工程脱硝理论培训手册目录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：4NH3+4NO+O24N2+6H2O4NH3+2NO2+O23N2+6H2O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）

2、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。2SO2+O22SO2NH3+H2O+SO3NH4HSO4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%14.009.61空气干燥基水分 Mad%8.493.89收到基灰分 Aar%11.0019.77收到基挥发分 Var%27.3322.82收到基固

3、定碳 FCar%47.6747.8收到基低位发热量 Qnet,arkJ/kg22,76022,440哈氏可磨系数 HGI5654.81元素分析收到基碳 Car%60.3358.00收到基氢 Har%3.623.36收到基氧 Oar%9.957.28收到基氮 Nar%0.690.79收到基全硫 St,ar%0.411.27灰融性变形温度 DT1,1301,110软化温度 ST1,1601,190流动温度 FT1,2101,270灰矿物组成二氧化硅 SiO2%36.7150.41三氧化二铝 Al2O3%13.9915.73三氧化二铁 Fe2O3%13.8523.46氧化钙 CaO%22.923.9

4、3氧化镁 MgO%1.281.27五氧化二磷 P2O5%-三氧化硫 SO3%9.32.05氧化钠 Na2O%1.231.23氧化钾 K2O%0.721.1烟气参数机组负荷MW10001000湿烟气流量kg/h3,645,2003,976,977实际氧量湿烟气流量Nm3/h2,761,5153,012,861实际氧量干烟气流量Nm3/h2,501,1042,753,454实际氧量干烟气流量Nm3/h2,996,3233,304,1456%氧量100%负荷烟气温度35635350%负荷烟气温度310307飞灰浓度g/Nm314.524.34烟气成分及烟气污染物烟气湿度%9.438.61NOxmg/

5、Nm3450450O2%2.742.74CO2%15.2615.06COppm00SO2ppm3791094SO3ppm3.811.0Fmg/Nm310.712.31Clmg/Nm310.616.01Asmg/Nm3固态排渣炉，可忽略固态排渣炉，可忽略Hgmg/Nm30.130.12Pbmg/Nm30.130.121.2.2煤质及烟气参数设计煤种：神府东胜煤，校核煤种：晋北煤。锅炉（B-MCR）燃煤量：365.7 t/h（设计煤种）、372.7t/h（校核煤种）。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、元素分析、痕量元素分析和煤中灰成分分析等见表3。表2 2007年1-6月入厂煤

6、分析煤种所占比例Qnet，arAarMt，arVdafSt，d%kJ/kg%印尼煤5023，8144.3716.1347.150.79神华伊泰煤1723，1428.3915.8536.150.41大友煤1922，78213.5413.8232.171.02平朔煤1122，45618.429.5539.191.60表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）检测项目符号单位晋北煤伊泰煤印尼煤全水分Mt%11.416.017.6空气干燥基水分Mad%3.896.037.27收到基灰分Aar%14.5010.945.54干燥无灰基挥发分Vdaf%38.1838.9147.32收

7、到基碳Car%59.0557.7758.67收到基氢Har%3.893.794.50收到基氮Nar%0.830.791.24收到基氧Oar%9.3310.0611.60全硫St，ar%1.000.650.85收到基低位发热量Qnet，arMJ/kg22.4721.7322.62煤中氟F arg/g1008186煤中氯Cl ar%0.0130.0080.007煤中砷As ar%0.00170.00350.0027煤中铅Pb arg/g111煤中汞Hg arg/g111煤灰中二氧化硅SiO2%50.0150.0553.50煤灰中三氧化二铝Al2O3%35.4026.3823.68煤灰中三氧化二铁F

8、e2O3%6.087.2510.54煤灰中氧化钙CaO%3.176.233.04煤灰中氧化镁MgO%0.671.202.25煤灰中氧化钠Na2O%0.140.280.86煤灰中氧化钾K2O%0.520.911.90煤灰中二氧化钛TiO2%1.331.340.92煤灰中三氧化硫SO3%2.005.782.75煤灰中二氧化锰MnO2%0.0780.0850.052煤灰中五氧化二磷P2O5%0.0290.0180.0231.2.3尿素品质：序号指标名称单位合格品优等品1总氮（干基）%46.346.52缩二脲%1.00.53水分%0.70.34铁%0.0010.0055碱度（NH3计）%0.030.0

9、16硫酸盐（以SO42-计）%0.020.0057水不溶%0.040.0058颗粒（48 mm）%90901.2.4 55%尿素溶液品质：淡黄色或清澈或轻微浑浊的液体；悬浮固态物5g/g；水硬度（CaCO3）10g/g。1.2.5溶解水品质要求：溶解水将采用电厂除盐水，水质尽量满足如下指标：总硬度（以CaCO3表示）150g/g导电性 250s/cmSiO215g/g金属物(铁，锌，铅，锰，铬，镍，铜) 总量1g/g钠5g/g正磷酸盐、砷、汞1g/g固体悬浮物10NTU硫酸盐10g/gpH值约791.2.6 压缩空气及蒸汽系统：表4 脱硝系统用蒸汽与压缩空气的来源及参数序号项目单位数值备注杂用

10、压缩空气1来源厂内杂用压缩空气2压力MPa0.6仪用压缩空气1来源厂内仪用压缩空气2压力MPa0.5吹灰蒸汽1来源汽源1 辅助蒸汽2温度3003503压力MPa1.01.61.2.7 设计参数表：机组类型超超临界燃煤锅炉机组NOxOUT ULTRA系统数量一套绝热热解室系统用于1台锅炉设计 烟气流量（单台）烟气流量, 干基(SCR入口烟气) 380 deg C在运6%含O2量3,304,145NOx入口浓度(干基，6%含O2量), mg/Nm3450NOx出口浓度(干基，6%含O2量), mg/Nm390NOx脱除率, %80NH3 逃逸, ppm3温度要求 (初步):317400环境累年平均

11、气温, 17 喷射热解室温度，300 - 650氨设计流量, kg/hr 460空气中氨所占份额 (vol %) 5%热解室出口总流量, Nm3/hr(使用电加热器方案)9,860SCR还原剂消耗量（干尿素, kg/hr）863.9NOxOUT A (55%), 调整后的流量kg/hr1570使用尿素溶液浓度（重量浓度）55%雾化空气（杂用气，0.60.8Mpa,a）, kg/hr （单台）260电加热器耗电量（单台）kW耗电量1,230* 设计采用电厂锅炉一次风(300C,10kPa)作为热解室的加热空气。说明：由于热解产物发生逆反应的温度约为270C，因而热解室出口温度范围控制在31035

12、0C之间，以确保进入热解炉的气体不会发生逆反应。使用包含300 C, 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反应器外形尺寸：14100X15690X21410 ( 材料Q345，单台金属重量300吨 )座422. 涡流混和器材料Q345，金属总重量5吨/炉个4103. 烟道补偿器非金属材质，温度450，3900mmx15600mm个42非金属材质，温度450，4250mmx15690mm个42非金属材质，温度450，6000mmx14500mm个42非金属材质，温度450，3400mmx14500

13、mm个42非金属材质，温度450，4200mmx15748mm个424. SCR入口挡板门电动双层百叶挡板，425015690400mm，台425. SCR出口挡板门电动双层百叶挡板，600014500400mm，台426. SCR旁路挡板门电动双层百叶挡板，340014500400mm，台427. 蒸汽吹灰器蒸汽吹灰器，电机1.1KW台4248. 高压冲洗水泵电机功率132 KW台419. 电动锁气器电机功率0.55KW台48二尿素颗粒储存溶解系统1. 尿素颗粒储仓有效V141m3 ，6m5.1m（直段）6m4.5m（锥段）锥体部分内衬1Cr18Ni9Ti不锈钢个22. 袋式除尘器UF-1B

14、机械振打式，F14m2，Q=1500m3/h，N=2.2kW，清灰电机N=0.55kW台23. 斗式提升机Q20t/h，N7.5kW台24. 仓壁振动器振动电机，0.5kW台25. 气化板L=150mm W=300mm台166. 中间储仓V2.28m3台27. 尿素溶液溶解罐V18.8m3，H3m，有效容积12m3，1Cr18Ni9Ti不锈钢台28. 尿素溶解罐盘管式加热器DN50，304L不锈钢台29. 尿素溶解罐搅拌器N4kW，轴及浆叶材质316L台210. 尿素溶液混合泵型号：XCB80-50-160-L，Q29m3/h，H=23m，N=5.5kW，不锈钢材质台411. 溶解车间地坑泵型

15、号：LY25-250，Q5m3/h，H=15m，N=4kW，不锈钢材质台112. 疏水箱V10m3台113. 疏水泵型号：CZx25-200，Q8m3/h，H=53m N=5.5kW台214. 溶解罐排风扇型号：T472No3A，Q=800m3/h，P=285Pa，玻璃钢材质台2三尿素溶液储存输送系统1. 尿素溶液储罐V有效240m3，1Cr18Ni9Ti不锈钢台22. 尿素溶液储罐盘管式加热器DN32，304L不锈钢台23. 高压循环泵型号：XCB40-25-315-L，变频调节，电功率N18.5kW，Q8.2m3/h，H=134m，不锈钢材质套44. 背压控制阀组合件套2四热解系统1. 计

16、量分配装置总重量：约1200kg，组合件套42. 绝热分解室直径2743mm，高16343mm套43. 尿素溶液喷射器12支/炉，材质：316不锈钢套44. 电加热器电加热功率1250kW台42系统的组成本工程烟气脱硝采用选择性催化还原（SCR）脱硝工艺，一炉两个反应器，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；（2）SCR反应器；（3）催化剂的吹灰系统；（4）挡板门密封风系统；（5）输放灰系统；（6）尿素颗粒储存及溶解系统；（7）尿素溶液储存及输送系统；（8）热解炉有关系统；（9）氨喷射系统；（10）厂区尿素溶液管道伴热系统；（11）空预器高压冲洗水系统；（1

17、2）其他由主系统接出的水、汽、气等辅助系统的设计。2.1 烟气系统烟气系统是指从锅炉尾部低温省煤器下部引出口至SCR反应器本体入口、SCR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8 m/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

18、）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425015690400mm；出口挡板尺寸为600014500400mm；旁路挡板尺寸为340014500400mm。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S

19、CR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。2.2 SCR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。本

20、工程SCR装置为高含尘布置，在锅炉低负荷的情况下，在水平段烟道会出现积灰的情况，当锅炉升负荷时,会造成瞬时大量积灰涌向低温空预器的情况，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，也存在积灰问题，但是不存在反应器吹灰时瞬间灰量增大的情况，所以积灰情况比较均匀，不会造成烟道内瞬间含尘量骤增的情况，所以，对机组的运行不会造成大的危害，对催化剂的寿命也不会有太大的影响。2.3催化剂反应器内催化剂层按照2+1层设计。催化剂的型式采用蜂窝式。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

21、置的寿命不低于催化剂的寿命。催化剂将能承受运行温度420不大于5小时的考验，而不产生任何损坏。催化剂保证寿命为24000运行小时。脱硝系统最低喷氨温度与烟气中SO2浓度，烟气中含湿量等参数有关，SO2浓度越高，最低喷氨的温度越高，如果在低于最低喷氨的温度下继续喷氨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SO2浓度1（3.8ppm）取用，催化剂供应商是按烟气中SO2浓度3（11.4ppm），进行了严格的计算，最终得到最低/最高连续喷氨温度

22、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

23、，#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，密封风入口阀开启。2.6挡板密封风系统锅炉房区域仪表用气就近取自锅炉房区域仪表用压缩空气母管，氨站区域仪表用压缩空气取自厂区仪用压缩空气管道，在氨站区域设置压缩空气储罐稳压。2.7 灰斗及输灰系统根据本

24、工程烟气中飞灰的特性，在每个SCR反应器入口烟道处设置4个灰斗，同时在每个灰斗下方设置一台电动锁气器及相应的输灰管路，将收集到的飞灰定期排入空预器出口水平烟道，可以降低烟气中的飞灰对脱硝催化剂和空预器换热元件的磨损。根据业主提供的煤质参数，每台机组SCR入口灰斗总除灰量为3.7t/h，每侧反应器入口灰斗的灰量为1.85t/h，每个灰斗的设计容积为3m3，每侧反应器4个灰斗的总容积为12 m3。电动锁气器为定期运行，设置为每班运行一次，每次运行1小时，确保将灰斗收集下来的飞灰及时排出。2.8 尿素颗粒储存及溶解系统尿素颗粒储存及溶解系统为全厂公用，设置两列，可同时运行或互为备用。袋装尿素颗粒拆袋

25、后，经斗式提升机送至尿素车间顶部的尿素颗粒储仓，每个储仓体积185m3,两个储仓容积可以满足全厂4台机组3天用量。储仓为碳钢制造，锥体内衬不锈钢，设计考虑配备干燥风及振动装置来防止尿素吸潮、架桥及堵塞。此外还配有布袋过滤器，预留气力输送接口。设置两只尿素溶解罐，溶解罐体积20m3。尿素溶液配制采用批量方式。采用定容制中间仓将尿素颗粒由尿素颗粒储仓输送到溶解罐，在溶解罐中，用除盐水制成55%的尿素溶液。配制时采用混合泵将溶液由储罐底部抽出返回上部进行循环，使溶液更好地溶解混合。溶解罐采用1Cr18Ni9Ti不锈钢。溶解系统运行方式为：向溶解箱注水（除盐水或者疏水箱疏水），淹没内部盘管后，通入溶解

26、蒸汽（将溶液加热至65后停止加热，在配制过程中，溶液温度低于45后开始加热）；同时向溶解罐中加入尿素颗粒（配制一罐溶液需要5个中间仓的尿素颗粒，约9.14t）；启动搅拌器，加强溶解混合；启动尿素混合泵，加强溶解混合；再次向溶解罐中注水，注入总水量应低于7t，每罐尿素溶液需水量约7.48t，其余水量应在尿素颗粒全部加入，并充分混合搅拌，读取密度计数据后逐渐加入。溶液配制合格后，关闭再循环电动阀，开启尿素溶液储罐进口电动阀，用混合泵将溶液送入溶液储罐。全过程约需1.5小时，单班可配制5罐，满足2台炉全天的尿素溶液耗量。2.9尿素溶液储存及输送系统溶解罐中配制合格的尿素溶液经尿素混合泵排入尿素溶液储罐。设置两只尿素溶液储罐，每只储罐体积为240m3，两只储罐容量满足全厂4台炉4天的尿素溶液用量要求。每只储罐配两台变频尿素循环泵，正常运行工况为每个储罐单元单独向两台炉供应尿素溶液。储罐采用1Cr18Ni9Ti不锈钢制造。储罐为立式平底结构，装有液面、温度显示仪、人孔、梯子、通风孔及蒸汽加热装置，其中蒸汽加热装置