煙氣脫硝專項方案

1、20t/h鏈條鍋爐SNCR脫硝工程技術方案1概述1.1項目概況多年來，伴隨中國火電裝機容量急速增加，火電NOx排放量逐年增加，NOx已成為現(xiàn)在 中國最關鍵大氣污染物之一。伴隨中國對SOx排放控制加強，NOx對酸雨影響將逐步趕上甚 至超出SOx。5月16日，環(huán)境保護部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合公布鍋爐大氣污染物排放標 準(GB13271-)，據(jù)此標準為控制火電廠NOx排放，此鍋爐實施關鍵地域燃煤鍋爐NOx排放 濃度限值，即最終煙氣NOx排放濃度200 mg/Nm3 (標態(tài)，干基，9%氧)。本工程為1臺20t/h以煤為燃料鏈條鍋爐，原始NOx排放濃度按450 mg/Nm3,為了滿足排 放要求，

2、本工程考慮對其進行SNCR脫硝改造。還原劑用20%濃度氨水設計，脫硝后NOx排放 濃度小于200 mg/Nm3，鍋爐脫硝效率為56%。1.2關鍵設計標準脫硝設計效率滿足用戶要求。采取脫硝工藝含有技術優(yōu)異、成熟，設備可靠，性能價格比高，對鍋爐工況有很好 適用性。脫硝系統(tǒng)能連續(xù)穩(wěn)定運行，系統(tǒng)啟停和正常運行不影響主機組安全運行。脫硝裝置可用率應N98%,且維護工作量小，不影響電廠文明生產(chǎn)；脫硝裝置設計壽命 按30年。脫硝工藝選擇應利于電廠管理和降低運行管理費用。1.3推薦設計方案因為本鍋爐爐膛溫度較高，擬采取SNCR煙氣脫硝技術，鍋爐脫硝設計效率為56%。還原劑為20%氨水。NH3逃逸量(煙囪出口處

3、測量)控制在8ppm以下。如有更高排放要求可在煙道尾部增加催化劑，采取混正當脫硝技術。2、SNCR法NOx控制機理在高溫沒有催化劑條件下，氨基還原劑(如氨氣、氨水、尿素)噴入爐膛，熱解生成NH3 和其它副產(chǎn)物，在8001100C溫度窗口，NH3和煙氣中NOx進行選擇性非催化還原反應，將 NOx還原成*和HRSNCR脫硝反應對溫度條件很敏感，受制于停留時間、NH /NO摩爾比(NSR)、混合程度 3等原因，并對鍋爐效率造成一定影響(通常在0.20.5%)。反應溫度NH/口 NOx反應過程受溫度影響較大：反應溫度超出1100C時，NH3被氧化成NOx，氧化 反應起主導；反應溫度低于1000C時，N

4、H3和 NOx還原反應為主，但反應速率降低，易造成 未反應NH逃逸過高。選擇性非催化還原煙氣脫硝過程是上述兩類反應相互競爭、共同作用 3結果，怎樣選擇適宜溫度條件是該技術成功應用關鍵。4NH + 5O f 4NO + 6H O采取氨水或尿素溶液作為脫硝還原劑時，還原劑溶液經(jīng)霧化器霧化成液滴噴入爐內(nèi)，霧 化液滴蒸發(fā)燒解成NH3以后，才進入適宜溫度區(qū)域進行還原反應?；诎彼湍蛩仂F化液滴 蒸發(fā)燒解速度不一樣，其噴入爐膛適宜溫度窗口也有差異：氨水為還原劑時，窗口溫度約為 800C1, 100C；尿素為還原劑時，窗口溫度約為8501,150C。因為爐內(nèi)煙氣溫度分布受到鍋爐負荷、煤種、鍋爐受熱面部署等多

5、個原因影響，適宜脫 硝還原反應溫度區(qū)間和噴射器具體噴射位置，需要在CFD模擬計算以后才能最終確定。在鍋爐實際運行時，伴隨負荷改變，適合脫硝還原劑溫度區(qū)間位置也會發(fā)生變動，在實 際應用時，常米取下述方法：在線調(diào)整霧化液滴粒徑大小和含水量，縮短或延長液滴蒸發(fā)和熱解時間，使熱解產(chǎn) 物NH3投送到適宜脫硝還原反應區(qū)域。部署多點區(qū)域噴射器，在不一樣運行狀態(tài)，采取不一樣噴射點進行噴射。停留時間國外研究表明，NH-NO非爆炸性反應時間僅約100ms。停留時間指是還原劑在爐內(nèi)完成 和煙氣混合、液滴蒸發(fā)、熱解成nh3、nh3轉化成游離基NH2、脫硝化學反應等全部過程所需要 時間。延長反應區(qū)域內(nèi)停留時間，有利于反

6、應物質(zhì)擴散傳輸和化學反應，提升脫硝效率。當適 宜反應溫度窗口較窄時，部分還原反應將滯后到較低溫度區(qū)間，較低反應速率需要更長停留 時間以取得相同脫硝效率。當停留時間超出1s時，易取得較高脫硝效果，停留時間最少應 超出0.3秒。化學當量比(NSR)NH3-NO理論化學反應該量比為1:1,但因為還原劑有小部分未反應NH3隨煙氣排入大氣， 所以，需要比理論化學當量比更多還原劑噴入爐膛才能達成較理想NOx還原率。另外，當原 始NOx濃度較低時，脫硝還原化學反應動力降低，為達成相同脫硝效率，需要噴入爐內(nèi)更多 還原劑參與反應。運行經(jīng)驗顯示，脫硝效率在50%以內(nèi)時，NH3/ NOx摩爾比通?？刂圃?. 02.

7、0之間。還原劑和煙氣混合脫硝還原劑和煙氣充足均勻混合，是確保在合適NH3/NO摩爾比下取得較高脫硝效率關鍵 條件之一。為將還原劑正確送到爐膛內(nèi)適宜脫硝還原反應溫度區(qū)間，并和煙氣充足混合，通 常米取以下方法：優(yōu)化霧化器噴嘴，控制霧化液滴粒徑、噴射角度、穿透深度及覆蓋范圍。 強化噴射器下游煙氣湍流混合，增加反應溫度區(qū)域內(nèi)NH /NOx擴散，提升反應速3率。對鍋爐效率影響還原劑水溶液噴入爐膛高溫煙氣中，霧化液滴蒸發(fā)燒解是一個吸熱過程，需要從煙氣中 吸收部分熱量，這可能會增加鍋爐熱損失。通常應盡可能控制還原劑噴入量，使SNCR裝置 對鍋爐熱效率影響小于0.5%。氨逃逸SNCR脫硝反應過程中，部分未參與

8、反應NH3隨煙氣進入下游煙道。在146207C溫度區(qū) 間，氣態(tài)氨和煙氣中SO3反應生成粘性較強NH4HSO4，輕易造成空預器低溫段受熱面堵塞和腐 蝕。圖1 -1是空預器入口煙氣中NH3和so3濃度對空預器影響：區(qū)域I，不需要任何方法，為 安全運行區(qū)域；區(qū)域II，可能會發(fā)生輕微堵塞和腐蝕，不需要常常水沖洗；區(qū)域III，硫酸 氫氨堵塞和腐蝕很危險，需要頻繁水沖洗；區(qū)域IV，將隨時造成機組停運。圖1-2是美國EPA對多個SNCR工程氨逃逸濃度和脫硝效率統(tǒng)計，脫硝效率約3040%時， 氨逃逸濃度不超出5UL/L。通常，SNCR氨逃逸濃度控制在10UL/L時，對空預器影響輕微。因為SNCR不使用催化劑，

9、無額外SO3產(chǎn)生，對空預器影響程度會比采取SCR小。:2 3g LI 普卯44 LH 激弗目人口時楨郴:2 3g LI 普卯44 LH 激弗目人口時楨郴圖1-1 NH3和S03對空預器影響D 5 IQ 1& M敏迎惠末I ppm圖1-2氨逃逸和脫硝效率關系M 刊MMWM刖10 案*藻*雪3關鍵設計參數(shù)表3-1鍋爐基礎數(shù)據(jù)序號名稱數(shù)據(jù)單位備注1鍋爐類型鏈條鍋爐2裝機容量20t/h4煙氣量（干基9%氧）30000Nm3/h估算5N0 x初始排放濃度450mg/Nm3干態(tài)9%含氧6N0 x脫硝排放濃度200mg/Nm3干態(tài)9%含氧表2-2關鍵設計參數(shù)和性能指標序號項目內(nèi)容單位數(shù)值備注1脫硝前煙氣NO

10、x基準濃度mg/Nm34502SNCR脫硝效率%563SNCR運行后NOx濃度mg/Nm32004NH3逃逸濃度ppm105SNCR系統(tǒng)對鍋爐效率影響%0.56NSR1.57氨水濃度%208氨水稀釋后濃度%2.99氨水消耗量kg/h3820%濃度10除鹽水耗量kg /h500稀釋水11雜用壓縮空氣耗量Nm3/min1.3注：以上消耗量是初步數(shù)據(jù)，待初步設計完成后提供最終數(shù)據(jù)。4工藝系統(tǒng)說明4.1氨水存放和供給系統(tǒng)本項目標還原劑采取20%濃度氨水。外購氨水由槽車運至電廠，氨水罐車中氨水經(jīng)卸載 泵打入氨水儲罐中。儲存罐體積要滿足業(yè)主用量要求，可根據(jù)7天消耗量進行設計。儲罐材料采取SS304。儲罐為

11、立式平底結構，裝有液位、溫度顯示儀，裝有些人孔、梯 子，通風孔。儲罐基礎為混凝土結構。該設備部署應符合國家相關?；钒踩?、防火、衛(wèi)生要求。通常部署在較為獨立場地。本項目設置1臺氨水儲罐，容量按1臺機組7天消耗量設置。4.2還原劑供給系統(tǒng)專為用來提供氨水動力系統(tǒng)。關鍵功效包含：為還原劑提升壓頭，提供噴射系統(tǒng)動力；根據(jù)控制系統(tǒng)要求提供足量還原劑流量；對還原劑液體內(nèi)雜質(zhì)進行過濾；該裝置部署在氨水儲存罐周圍，配置一套。4.3稀釋水系統(tǒng)SNCR系統(tǒng)設置一套稀釋水系統(tǒng)。依據(jù)還原劑噴射量和噴射器特征，向還原劑混合裝置 提供足夠稀釋壓力，以確保噴射裝置處理良好工作狀態(tài)。入除鹽水壓力不穩(wěn)定采取稀釋水 箱。稀釋水

12、裝置部署在鍋爐周圍。2.4計量分配系統(tǒng)為每臺鍋爐SNCR系統(tǒng)設置一套氨水稀釋計量分配系統(tǒng)。噴射區(qū)計量模塊是一級模塊，依 據(jù)鍋爐負荷、燃料、燃燒方法、NOx水平、脫硝效率等參數(shù)改變，調(diào)整進入鍋爐噴射區(qū)反應 劑流量。同時，該模塊在還原劑計量后，對各噴射區(qū)各噴射器還原劑噴射流量進行逐一分配。霧化空氣和冷卻空氣從該裝置注入。2.5噴射器組件每一個噴射器組件全部含有還原劑和空氣接入口，以達成NOx減排所需流量和壓力。噴射器由不銹鋼材料制造。本項目為每臺機組左右墻各設置1層噴射器，每層每側各2支噴射器，共4支墻式噴射器（具體位置依據(jù)鍋爐實際情況確定）。2.6控制系統(tǒng)煙氣脫硝設置一套獨立PLC系統(tǒng)，實現(xiàn)對氨

13、水供給系統(tǒng)設備控制和操作界面，并經(jīng)過PID 調(diào)整實現(xiàn)氨水噴量自動控制。2.7電氣系統(tǒng)脫硝系統(tǒng)供電電壓為380/220V三相四線制。業(yè)主為氨區(qū)及每臺SNCR區(qū)各提供一路電源 到賣方柜內(nèi)。氨區(qū)照明燈具采取工廠三防燈形式；氨區(qū)及SNCR區(qū)不設置檢修箱。SNCR裝置電耗和還原劑制備系統(tǒng)電耗見下表。序號用電設備名稱臺數(shù)單臺（kW）裝機容量（kW）電壓 （VAC）相數(shù)備注1氨水儲存區(qū)1.1氨水卸載泵12238031.2氨水輸送泵21.12.238031.4照明系統(tǒng)14422022爐區(qū)2.1稀釋水裝置21.11,。138032.2爐區(qū)熱控用電12222025關鍵設備表表關鍵設備表工藝設備清單序 號設備名稱形

14、式、規(guī)范單位數(shù)量備注一氨水區(qū)1卸氨泵臥式離心式泵,過流部分材質(zhì) 304,15m3/h,15m臺12氨水儲罐立式，2.2mX2.3mH，材質(zhì)：304SS，V=7m3臺13氨水輸送泵立式多級離心泵（0.3m3/h,100m）臺24噴淋及洗眼器套1序 號設備名稱形式、規(guī)范單位數(shù)量備注二爐區(qū)SNCR1稀釋水箱立式，1.5mX2mH，材質(zhì)：304SS,V=3.5m3臺12稀釋水泵立式多級離心泵(0.8m3/h,100m)臺23計量裝置LCSNCR-MM-1套14分配裝置LCSNCR-MM-4套15墻式噴射器LCSNCR-INJ, 4 支/爐支46氨水軟管及接 頭套4霧化空氣軟管及接頭套4三管道閥門1管道、支吊架 等材料套12儀表、閥門套1四平臺扶梯1脫硝平臺SNCR模塊平臺噸0.5五其它1鍋爐開孔、套 管含水冷壁開孔套42噴槍密封盒套43氨水遮陽棚4mX5.5mX5m (高)，輕鋼彩板結構1個六電氣系統(tǒng)1氨區(qū)控制柜600*500*1