4500吨熟料水泥生产线SNCR脱硝方案.pdf

.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-1 1目录一、工程背景和概况.31.1 项目实施背景.31.2 建设项目概况.5二、设计采用的标准和规范.5三、脱硝系统工艺设计.73.1 设计方案比较和选型.73.2 技术方案选择.83.3 水泥工业燃烧后烟气脱硝技术.93.4 SNCR 技术概述.10四、SNCR 系统设计说明.164.1 设计总原则.164.2 工艺设计要求.194.3 SNCR 系统设计.21五、主要设备投资概算.375.1 主要设备投资概算.375.2 工程总投资概算.40六、脱硝系统运行经济概算.416.1 物料衡算.41七、工程实施条件和轮廓进度.42八、质量保证及售后服务.43.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-2 2一、工程背景和概况1.1 项目实施背景氮氧化物及其危害：氮氧化物（NOx）是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5 等的总称。造成大气污染的主要是指NO 和 NO2。NO 是煤燃烧时的主要副产物，主要来源于燃烧时煤中 N 的氧化及高温空气中 N2 和 O2 的反应。氮氧化物主要侵入呼吸道深部的细支气管及肺泡。当人们长期处于氮氧化物浓度过高的环境中会导致死亡，室内氮氧化物的质量浓度不能超过 5mg/m3。氮氧化物不仅是导致酸雨形成的主要原因之一，也是造成光化学烟雾的根本原因，其产生的温室效应约是 CO2 的 200300 倍，其污染产生的经济损失和防治所需价值量比 SO2 约高出 33.3；NOx 还可转化为硝酸盐颗粒，形成 PM2.5，增加颗粒物的污染浓度、毒性和酸性。目前，我国拥有水泥企业近 5000 家，产量已连续多年位居世界首位。2010 年全国累计水泥总产量 18.7 亿吨，其中，新型干法水泥比重达到 80%。来自国家发改委的数据显示，截至 2010 年年底，采用国内技术和装备建设的新型干法水泥生产线已经达 1300 多条，日产 4000 吨、5000 吨水泥生产线占 60%左右，总计 800 多条生产线。回转窑是新型干法水泥物料烧成的关键技术装备，也是水泥行业氮氧化物排放的主要来源。水泥行业中，煅烧水泥熟料时生成一氧化氮的途径主要有热力氮氧化物、瞬发氮氧化物、燃料氮氧化物和生料氮氧化物 4 种。在回转窑产生的废气中，二氧化氮一般仅占氮氧化物总量的 5%以下，一氧化氮则占总量的95%以上水泥行业在全国各行业中全国 NOX 排放总量排在第三位，约占全各行业的 10%左右。在总量减排中占有很大比例。.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-3 3根据 2010 年对多家水泥企业的调研，水泥厂的大气污染物粉尘基本上得到了控制，但是氮氧化物已成为主要废气污染源。比如，对于每条 4500t/d 的熟料新型干法水泥生产线而言，企业每年需缴纳排污费 150 万210 万元，其中，氮氧化物排污费约占 85%，即每年氮氧化物排污费 130 万180 万元。脱硫脱硝工程列入“十二五”节能规划十大节能工程，在“十二五”节能减排规划中明确规定，“脱硝”作为约束性硬指标，火电行业氮氧化物排放量要求削减 29%，水泥行业削减 12%。到 2015 年，电力行业完成 4 亿千瓦现役燃煤机组脱硝设施建设，对 7000 万千瓦燃煤机组实施低氮燃烧技术改造，预计脱硝行业市场总量将超过 1500 亿元。同时，水泥、钢铁等行业的氮氧化物的排放指标将会逐步纳入监管范围。工业和信息化部发布的水泥行业准入条件（工原2010第 127 号文件）中也提到，“对水泥行业大气污染物实行总量控制，新建或改扩建水泥（熟料）生产线项目须配置脱除 NOX效率不低于 60%的烟气脱硝装置”。GB4915-2004水泥工业大气污染物排放标准，水泥窑 NOX排放量应小于800mg/Nm3(折算为 NO2，以 10%氧含量为基准)。GB50259-2008 水泥厂设计规范规定，水泥厂焚烧废弃物 NOX排放量应小于 500mg/Nm3(折算为 NO2，以10%氧含量为基准)。2013 年 12 月，水泥工业大气污染物排放标准GB4915-2013,提出：其中新建企业，全部执行 400 mg/Nm3 排放浓度限值，重点地区按特别排放值 320 mg/Nm3 或 300 mg/Nm3 执行。新建企业自 2014 年 3月 1 日起，现有企业 2015 年 7 月 1 日起按以上标准执行。氮氧化物对环境危害严重，为了改善大气环境，必须对氮氧化物的排放进行控制，因此对水泥行业脱硝系统控制的研究有很重要的工程意义和现实意义.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-4 41.2 建设项目概况项目名称：.4500t/d 熟料水泥生产线脱硝项目项目地点：.项目内容：4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 脱硝项目总承包本项目是在河南省蓝天行动计划和河南省限期治理情况下，企业积极响应政府政策，主动要求建设项目。本项目建成后将对南阳环境做出巨大贡献。二、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，以及最新版的 ISO 和 IEC 标准。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)上述标准中不包含的部分采用技术来源国标准或国际通用标准，由我公司提供，招标方确认。3)设备和材料执行设备和材料制造商所在国标准；4)建筑、结构执行中国电力行业标准或中国国家规范及地方规范。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、规定及相关标准的清单如下：国家和地方现行的标准、规范及其他技术文件GB5005495低压配电设计规范GB5016692火灾自动报警系统施工及验收规范GB5003492工业企业照明设计标准GB49152013水泥行业大气污染物排放标准GB1234890工业企业厂界噪声标准GB162971996大气污染物综合排放标准.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-5 5GB4272-92设备及管道保温技术通则GB817587设备及管道保温设计导则GB50207-2002屋面工程质量验收规范GB50013-2003采暖通风与空气调节设计规范GB50243-2002通风与空调工程施工质量验收规范GB50242-2002建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范GB50058-92爆炸火灾危险环境电力装置设计规范GB50212-91建筑防腐蚀工程施工及验收规范GBJl41 90给水排水构筑物施工及验收规范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GB50268-1997给水排水管道工程施工及验收规范SDJ6987电力建设施工及验收技术规范(建筑施工篇)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GB5017092电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范GB5017192电气安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GB5025796电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范GB5025996电气装置安装工程电气照明施工及验收规范GB50212-91建筑防腐蚀工程施工及验收规范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GB5025450259电气装置安装工程施工及验收规范GB50270-98连续输送设备安装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TJ23178机械设备安装工程施工及验收规范.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-6 6JGJ8l91建筑钢结构焊接规程河南省人民政府令第 24 号河南省污染源限期治理管理办法河南省人民政府河南省蓝天工程行动计划宛环限201428号南阳市环境污染源限期治理通知书上述标准有矛盾时，按较高标准执行。如有最新版本标准，按最新标准执行。工程联系文件、技术资料、图纸、计算、仪表刻度和文件中的计量单位为国际计量单位(SI)制。工程中的工作语言为中文，所有文件、图纸、设备标识等均为中文，如有其它语言，当中文和其它语言表述矛盾时，以中文为准。三、脱硝系统工艺设计3.1 设计方案比较和选型随着各项降低 NOX技术在水泥工业中应用，目前在国际水泥行业较大规模推广应用的技术主要集中在低 NOX燃烧器、分级燃烧技术分解炉和在选择性非催化还原技术等三项技术措施。水泥行业各种低 NOX燃烧 BAT 技术指标比较工艺技术名称效率(%)理论排放值(mg/Nm3,10%O2)火焰冷却040800低 NOx 燃烧器030800矿化剂1015800分级燃烧0505001000选择性非催化还原技术3085200500.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-7 7选择性催化还原技术5095150500 水泥窑低 NOX技术应用效能的比较技术名称可行性效率(%)费用熟料质量优化燃烧气氛中等1530低廉下降低 NOX燃烧器高030低廉不变分级燃烧高1050低廉不变选择性非催化还原技术中等5085中等不变选择性催化还原技术低7090昂贵不变3.2 技术方案选择降低烧成温度的方法，可以通过调整配料、加矿化剂、窑头喷水等方法降低窑内的最高温度以减少热力型 NOx 的形成，但从熟料和水泥性能等方面考虑这类措施并非普遍适用。低 NOx 燃烧器目前在国内已经有广泛应用，但其效果受窑工况影响较大，一般 NOx 的排放量不能达到预期效果或效果不明显。SCR 法具有脱氮效率高的优势，在电厂锅炉脱氮被广泛应用。但由于 SCR 操作温度窗口和含尘量的特殊要求，在国外水泥生产线上极少使用，而国内目前没有投运案例，主要原因为：（1）出 C1 的烟气通常用于余热发电，出余热发电系统的烟气温度无法满足 SCR 的温度要求；（2）窑尾框架周边基本上没有布置 SCR催化剂框架的空间；（3）出 C1 的烟气中高浓度粉尘及其有害元素易造成催化剂破损和失效；（4）一次性投资大；烟气通过催化剂的阻力增大了窑系统的阻力；（5）催化剂每三年需要更换，运行成本高。因此在欧洲投运的脱硝系统中SNCR 系统数量大大高于 SCR 系统。因此根据水泥厂的原、燃料条件、设备情况和排放要求不同，可以选择不同的 NOx 控制技术或者 NOx 控制技术相结合的方法。根据.厂 4500t/d 熟料生产线的实际情况，建议采用选择性非催化还原技术.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-8 83.3 水泥工业燃烧后烟气脱硝技术水泥工业燃烧后脱硝工艺技术主要为：选择性非催化还原技术（SNCR）、选择性催化还原技术（SCR）、选择性还原混合技术（SNCR/SCR）。不同烟气脱硝技术的比较脱硝技术SCRSNCRSNCR/SCR 混合型还原剂氨水、液氨、尿素氨水、液氨、尿素氨水、液氨、尿素反应温度区3204008501100前段：8501100后段：320400催化剂类型TiO2、V2O5、WO3等重金属氧化物不使用催化剂后段加装少量TiO2、V2O5、WO3等催化寿命 2000024000h不使用催化剂2000024000h脱硝效率 最高可达 7090%最高可达 6070%最高可达 7090%对系统通风的影响增加系统阻力6001000Pa，基本不影响增加系统阻力400800Pa运行成本比 SNCR 高 80120%最低比 SNCR 高 4080%主要成本催化剂消耗、还原剂消耗、雾化介质消耗还原剂消耗、雾化介质消耗催化剂消耗、还原剂消耗、雾化介质消耗占地空间 催化剂再生及催化反应、还原剂制备系统需要空间较大，仅需要还原剂制备系统占地。催化反应空间略小，占地中等。投资额度 投资最高约相当于 SCR 系统投资的 2530%约相当于 SCR 系统投资的 5060%.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-9 9适用脱硝水平100600mg/Nm3(10%O2)100800mg/Nm3(10%O2)100800mg/Nm3(10%O2)经济脱硝运行水平大型火力发电站为主，水泥厂采用较少水泥行业烟气后脱硝以应用 SNCR 为主水泥行业尚没有工程应用。SNCR 烟气脱硝技术具有经济实用的特点，虽然受到反应温度、混合等因素的制约。但它具有系统容易加工无停工期，所占空间极小，与其它脱硝设备兼容升级性能好，运行管理方便等突出特点，SNCR 系统的建设快、投资经济、运行管理灵活、脱硝成本相对低廉等优势。3.4 SNCR 技术概述选择性非催化还原法脱硝工艺（以下称 SNCR），是在没有催化剂存在条件下，利用还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水的一种脱硝方法。该方法首先将含有氨基的还原剂喷入分解窑内适合的温度区域。高温下，还原剂迅速分解为氨并于烟气中的氮氧化物进行还原反应生成氮气和水。该法以分解窑为反应器，投资相对较低，施工期短。不足之处在于该法获得的脱硝效果不如催化还原法(SCR)，SNCR 在实验室内的试验中可以达到 90以上的 NOx 脱除率。应用在大型分解窑上，短期示范期间能达到 75的脱硝率，长期现场应用一般能达到 3050的 NOx 脱除率。在 7001050范围内，NH3 或尿素还原 NOx 的主要反应为：NH3 为还原剂 4NH3+4NO+O24N2+6H2O尿素为还原剂 2NO+CO(NH2)2+O22N2+CO2+2H2O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口。3.4.1 SNCR 脱硝过程SNCR 烟气脱硝过程是由下面五个基本过程组成：还原剂的接收和溶液制备与储存（还原剂制备系统）；还原剂的稀释和计量输出（还原剂稀释计量系统）；在分解窑炉内适当位置喷射还原剂（还原剂喷射系统）；.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-10 10 还原剂与烟气混合进行脱硝反应位置安装紧急喷淋消防系统，配置氨气泄露检测仪，氨气泄露可以自动进行喷淋处理（消防系统）还原剂与烟气混合进行脱硝反应系统仪表和电气部分（自控系统）。3.4.2 SNCR 还原剂的选择 用于 SNCR 脱硝工艺中常使用的还原剂有尿素、液氨和氨水。不同还原剂的比较如下表 3.2：表 3.2 不同还原剂的特点 还原剂特点尿素安全原料（化肥）便于运输脱硝有效温度窗口较宽尿素溶解要消耗一定热量氨水运输成本较大需要较大的存储罐脱硝有效温度窗口窄工艺简单，易于操作液氨高危险性原料运输和存储安全性低费用较低若还原剂使用液氨，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才能取得一定的穿透效果，一般应用在尺寸较小的焚烧炉。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.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-11 11氨系统要复杂；喷射刚性，穿透能力比氨气喷射好，但挥发性仍然比尿素溶液大，应用在墙式喷射器的时候仍然难以深入到大型分解窑炉内的深部，因此一般应用在中小型窑炉上。还原剂采用尿素，尿素不易燃烧和爆炸，无色无味，运输、储存、使用比较简单安全；挥发性比氨水小，在窑炉中的穿透性好；效果相对较好，脱硝效率高，适合于大型分解炉设备的 SNCR 脱硝工艺。针对本厂水泥窑分解窑炉性质，本方案设计以氨水为还原剂较合适。3.4.3 SNCR 工艺技术优势与其它脱硝技术相比，SNCR 技术具有以下优点：a)脱硝效果令人满意脱硝效果令人满意：SNCR 技术应用在大型分解窑炉上，长期现场应用一般能够达到 6070的 NOx 脱除率。b)还原剂多样易得还原剂多样易得：SNCR 技术中脱除 NOx 的还原剂一般都是含氮的物质，包括氨、尿素、氰尿酸和各种铵盐（醋酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、草酸铵、柠檬酸铵等）。但效果最好，实际应用最广泛的是氨和尿素。c)无二次污染无二次污染：SNCR 技术是一项清洁的技术，没有任何固体或液体的污染物或副产物生成，无二次污染。d)经济性好经济性好：由于 SNCR 的反应是靠炉内的高温驱动的，不需要昂贵的催化剂系统，因此投资成本和运行成本较低。e)系统简单、施工时间短系统简单、施工时间短：SNCR 技术最主要的系统就是还原剂的储存系统和喷射系统，主要设备有储罐、泵、喷枪和必要的管路、测控设备。由于设备简单，SNCR 技术的安装期短，仅需 10 天左右停炉时间，小修期间即可完成窑炉施工。f)SNCR 技术不需要对窑炉燃烧设备和受热面进行大的改动，也不需要改变窑炉的常规运行方式，对窑炉的主要运行参数也不会有显著影响。3.4.4 SNCR 工艺脱硝效果的主要影响因素SNCR 方法主要使用含氮的药剂在温度区域 8701150C 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，SNCR 相对 SCR 的初投资低，停工安装期短，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：.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-12 12a)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；h)添加剂的作用；3.4.4.1 温度范围的选择实验表明，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，图3-6给出了NOx残留浓度与反应温度的关系曲线。温度窗口取决于烟气组成、烟气速度梯度、窑炉结构等系统参数。文献中报道的温度窗口差别很大，下限最低有427，上限最高达1150，最佳温度差别也很大。一般认为理想的温度范围为8001000，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。由于窑炉内的温度分布受到负荷、煤种等多种因素的影响，温度窗口随着窑炉负荷的变化而变动。研究发现加入其他的有些添加剂可以使NH3/NO反应的温度窗口向低温方向移动，如图3-7所示。目前报道的添加剂包括氢气，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。/ppm-图3-6 NOx残留浓度与反应温度的关系曲线 图3-7 氨中CH4添加量对温度窗口的影响.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-13 133.4.4.2 合适的停留时间(F)-图3-8 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。尿素和氨水需要 0.3s-0.4s 的停留时间以达到有效的脱除 NOx 的效果。图3-8说明了停留时间对 SNCR 脱硝率的影响。3.4.4.3 还原剂用于SNCR脱硝工艺中常使用的还原剂有尿素、液氨和氨水。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才能取得一定的穿透效果，一般应用在尺寸较小的焚烧炉。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，但挥发性仍然比尿素溶液大，应用在墙式喷射器的时候仍然难以深入到大型分解窑炉的深部，因此一般应用在中小型窑炉上，但在水泥窑炉上多使用氨水作为还原剂；若还原剂使用尿素，尿素不易燃烧和爆炸，无色无味，运输、储存、使用比较简单安全；挥发性比氨水小，在窑炉内的穿透性好；效果相对较好，脱硝效率高，适合于大型分解窑炉的SNCR 脱硝工艺。从图3-9可以看出不同温度下尿素和氨对NOx还原率的影响，温度区间位于.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-14 14730950之间时，选用氨作还原剂的脱硝效率要高于选用尿素的脱硝率。图3-9 不同温度下尿素和氨对NOx还原率的影响3.4.4.4 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（见图3-10），NH3/NO摩尔比过大，虽然有利于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/NONSR-图 3-10 NH3/NO 摩尔比 NSR 对 NOx 还原率的影响.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-15 153.4.4.5 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。大量研究表明，烟气与还原剂快速而良好混合对于改善NOx的还原率是很必要的。3.3.5.6 气氛的影响合适的氧量也是保证NH3与NO还原反应正常进行的制约因素。随着氧量的增加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，因此从氧量对于NO还原率的影响来看，氧量越小越有利于NO的还原，见图3-11。-图3-11 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、窑炉负荷、分解窑炉结构、受热面布置、过量空气量、NO浓度、窑炉温度分布、窑炉气流分布以及CO浓度等。四、SNCR 系统设计说明4.1 设计总原则1)采用先进、成熟、可靠的技术，造价要经济、合理，便于运行维护；2)所有的设备和材料是新的；.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-16 163)高的可利用率；4)运行费用最少；5)观察、监视、维护简单；6)运行人员数量最少；7)确保人员和设备安全；8)节省能源、水和原材料；9)脱硝装置的调试、启/停和运行不影响主机的正常工作且其进度服从主机系统的进度要求。10)脱硝装置能快速启动投入，在负荷调整时有良好的适应性，在运行条件下能可靠和稳定地连续运行。并具有下列运行特性：11)能适应窑炉的启动、停机及负荷变动；12)检修时间间隔与机组的要求一致，不增加机组的维护和检修时间。13)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。4.1.1 所供设备和服务1)输送泵、喷嘴及其所需附属设备 2)系统内所有仪表、测量装置、调节控制设备及其安装附件（不包含在线监测系统）3)脱硝系统范围内的钢结构、楼梯、平台4)防腐、保温和油漆5)设计6)技术服务4.1.2 对电气、仪表和控制系统的要求采用的电压等级：交流 380/220V 三相四线制；交流 220V。供货方提出对保安电源的要求，由业主方提供保安电源。4.1.3 设备材料所有设备的材料是新型的和具有应用业绩的，在脱硝装置设计运行期间的各种工况（如温度、压力及污染物含量的变化等），不会造成超过设计标准的老化、疲劳和腐蚀，而且在任何部件产生的应力和应变不对脱硝装置的效率和可靠性产生影响。.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-17 174.1.4 土建我方提供土建图纸，负责设计、施工。4.1.5 油漆和色彩1)所有加工件（除不锈钢外）都对其表面进行除锈处理。2)表面除锈采用喷砂或手工电动设备处理。3)底漆在除锈处理后 8 小时内进行。4)设备装运以前，其所有部件进行全面清洗，清除所有污垢、锈物、油脂及其它杂物，保证产品内外清洁，并在工厂内按制造厂标准进行涂漆。5)钢结构喷涂头道漆之前经喷砂或酸洗处理，发运前涂两道底漆和一道面漆。6)钢结构和设备采用防腐要求的优质油漆，涂刷不少于二底一面，底漆为富锌环氧漆，面漆为氯化橡胶漆。脱硝系统的色彩与主体工程一致，最终的建筑设计及建筑材料装修标准提交业主方确认。4.1.6 噪音脱硝装置区域环境噪声满足 GB12348-90工业企业厂界噪声标准类标准，设备运转噪声小于 85 分贝（离设备 1 米处测量）。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。4.1.7 防腐我方为管道（包括附件）提供必要的防腐保护。4.1.8 质量控制我方负责对其供货范围内的设计、制造以及设备和材料的采购、运输和储存等实行质量控制，制定质量控制计划和提交质量控制手册，并用质量控制计划检查各个项目（包括分包商的项目）是否符合合同的要求和规定。4.1.9 文件设计中提供的所有文件标识明确的版次或最终版标记。供货方对提交文件的变动造成业主方的损失负责赔偿。.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-18 18供货方提交的文件和图纸的改变（如升级版）对修改之处作标记，以便于业主方清楚地找到改变之处。供货方的设计文件交付进度满足本工程基本设计、详细设计、安装阶段供货方提出的工程进度的要求。项目执行过程中，供货方和业主方之间的联络文件如传真、会议纪要等以业主方同意的方式进行编号。4.2 工艺设计要求4.2.1 工艺设计技术要求供货方提供完整的烟气脱硝装置工艺系统的基本设计和部分详细设计，以及规定范围的供货和服务，并保证脱硝装置的性能。本系统采用浓度为 20%的氨水溶液做为脱硝系统的还原剂。从 SNCR 系统逃逸的氨可能来自两种情况，一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与 NOx 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窑炉内最有效的部位，因为 NOx 的分布在窑炉内对流断面上是经常变化的，如果喷入控制点太少或喷到窑炉炉内某个断面上的氨不均匀，则会出现分布较高的氨逃逸量。为保证脱硝反应能充分地进行，以最少的喷入 NH3 量达到最好的还原效果，必须设法使喷入的 NH3 与烟气良好地混合。若喷入的 NH3 不充分反应，则逃逸的 NH3 不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在窑炉尾部的受热面上，而且烟气中 NH3 遇到 SO3 会产生 NH4HSO4易造成空气预热器堵塞，并有腐蚀的危险。但是，由于 SNCR 工艺中没有催化剂，不会像 SCR 工艺那样会使烟气中 SO3 浓度增加，因此在相同的逃逸氨浓度下，SNCR 形成（NH4）2SO4 和 NH4HSO4 的可能性较 SCR 低 2-4 倍。因此，SNCR 工艺的氨逃逸一般控制在 10 ppm 以下，而 SCR 工艺的氨逃逸一般要控制在 3 ppm 以下。为了与窑炉运行匹配，脱硝装置的设计保证在窑炉负荷波动时有良好的适应特性。.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-19 19脱硝装置满足如下运行特性：1)整套系统及其装置能够满足整个系统在 50%的额定工况至 100%BMCR工况之间自动运行的要求，系统的的启动、正常运行监控和事故处理实现完全自动化。说明：SNCR 能够接受的 NOx 最大值为 1000mg/Nm3。2)在电源故障时，所有可能造成不可挽回损失的设备，同保安电源连接，并提供详细的保安负荷清单。3)对于容易损耗、磨损或出现故障并因此影响装置运行性能的所有设备，即使设有备用件，也设计成易于更换、检修和维护。4)箱罐等设备配备足够数量的人孔门，所有的人孔门使用铰接方式，且能容易开/关。所有的人孔门附近设有维护平台。5)所有设备和管道，在设计时考虑设备和管道发生故障时能承受最大的温度热应力和机械应力。6)设计选用的材料适应实际运行条件，包括考虑适当的腐蚀余量，特别是使用两种不同钢材连接时采取适当的措施,并征得买方同意。7)所有设备与管道等的布置考虑系统功能的实现和运行工作的方便。4.2.2 工艺设计参数SNCR 烟气脱硝工程的工艺方案设计参数如表 4.2 所列：表 4.2 SNCR 烟气脱硝工程的工艺方案设计参数脱硝系统主要参数数值设计负荷范围，%300100未控制的基线 NOX浓度（干态，10%O2）,mg/Nm3800-1000设计出口 NOX排放浓度，mg/Nm3400系统保证性能脱硝效率，%60预期的温度，8001000在烟囱处测得的最大 NH3逃逸量，mg/Nm38在保证的脱硝效率条件下预期的 NSR1.21.5.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-20 20脱硝系统设计喷射器84.2.3 脱硝装置主要布置原则（1）总平面布置供货方提供优化的脱硝装置布置方案，经业主方确认后采用。（2）工艺管线布置供货方设计范围内的各种管线和沟道，包括架空管线，直埋管线、与系统外沟道相接时，在设计分界线处标明位置、标高、管径或沟道断面尺寸、坡度、坡向管沟名称，引向何处等等。有汽车通过的架空管道净空高度为 5.5m，室内管道支架梁底部通道处净空高度为 2.2m。4.3 SNCR 系统设计以氨水为还原剂的 SNCR 系统主要包括氨水储存系统、吹扫风系统、氨水计量分配系统和喷射系统四部分。氨水储存系统提供溶液储存的功能，然后根据窑炉运行情况和 NOx 排放情况加入稀释水配置成所需的浓度，送入喷射系统。喷射系统实现各喷射层的氨水溶液分配、雾化喷射和计量。还原剂的供应量能满足窑炉不同负荷的要求，调节方便、灵活、可靠；氨水储存区与其他设备、厂房等要有一定的安全防火距离，并在适当位置设置室外防火栓，设有防雷、防静电接地装置；氨水喷射系统应配有良好的控制系统。4.3.1 还原剂喷射系统设计还原剂溶液喷射系统的设计应能适应水泥窑系统的安全运行，并能适应水泥窑系统的负荷变化和水泥窑系统启停的要求。并应尽量考虑利用现有窑尾系统进行安装和维修。还原剂溶液喷射系统布置在窑尾塔架，还原剂溶液在通过喷嘴喷出时被充分雾化后以一定的角度喷入炉膛内。提供一套完整的还原剂溶液喷射系统，保证还原剂溶液和烟气混合均匀，喷射系统设置流量调节，能根据烟气不同的工况进行调节。喷射系统具有良好.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-21 21的热膨胀性、抗热变形性和抗振性。4.3.2 系统介绍和主要设备1)氨水储存系统采用氨水系统时，可选择的氨水浓度在 1930%之间。通常氨水选择三种浓度的一种，即 19%，25%，29%。在美国标准控制的体系内，采用浓度不同的氨水，适用的布置和安全标准也有一定的差异。相同的水泥窑炉工况下，采用的氨水浓度不同，氨罐的容积以及注射泵，管线，阀门等的参数都会有差异。通常氨水浓度应该由工程公司和业主协商，根据业主采购情况来具体确定。氨水喷射系统需要一个可以远程控制的卸载管线，将罐车运来的氨水卸载到存储罐内，存储罐的容积一般要比纯氨系统大很多，但是考虑到制造、运输方面的限制，通常要限制在 100m3以内。考虑工程所在地的气象因素，也就是因为台风、飓风、暴风雨、暴雪等灾害天气可能造成的厂外氨水供应中断的时间，再确定存储罐的合理尺寸。当一个罐子的极限尺寸也不能满足合理的储量要求时，可以采用两个或多个罐子的布置形式。当然，综合考虑制作运输成本，也可能在单罐容量足够使用情况下，采用 2 个以上的小罐子布置，但是通常不推荐这样的设计。一般情况下，氨罐存储量要保证水泥窑炉满负荷脱硝运行714 天的量，特殊情况下可以取不少于 5 天的量。2)背压控制背压控制回路用于调节到各水泥窑炉的氨水溶液和稀释水的稳定流量和压力，以保证脱硝效果。因此，每台水泥窑炉氨水溶液管路和稀释水管路均有背压控制回路，背压控制通过气动流量调节阀来实现。3)喷射计量和分配装置喷射区计量分配模块是一级模块，每个模块由若干个流量测量设备和气动阀门设备组成。用于精确计量和独立控制到锅炉每个喷射区的反应剂流量和浓度。该模块连接并响应来自机组的控制信号，自动调节反应剂流量，对 NOx 水平、锅炉负荷、燃料或燃烧方式的变化做出响应，打开或关闭喷射区或控制其质量流量。.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-22 224）喷射系统 在线配制稀释好的氨水溶液将送到各层喷射层，各喷射层设有总阀门控制本喷射层是否投运，投运的喷射层则由电动/气动推进装置驱动推进。各喷射层设有流量调节阀门和流量计量设备。喷枪喷射所需的雾化介质采用压缩空气。每个喷射层的雾化压缩空气总管设有压力调节、压力测量、流量测量，再通往各个喷射器。每只喷射器都配有电动/气动推进器，实现自动推进和推出 SNCR 喷射器的动作。推进器的位置信号接到 SNCR 控制系统上，与开/停压缩空气和开/停氨水溶液的阀门动作联动，实现整个 SNCR 系统的喷射器自动运行。电动/气动推进器配置就地控制柜，可以直接就地操作控制推进器进行检修和维护，同时实现 SNCR 自控系统的远方程控操作，并显示设备实际工作状态信号。一个就地控制柜可以控制多个推进器，每层设有一个或者多个控制柜，用以分别控制该喷射层的推进器。在正常运行时，每个喷射层每面炉墙上的所有喷射器同进同退。4.3.2.1 主要设备 1.SNCR 系统主要的设备1）氨水储罐的设计氨水罐的作用是存储反应剂，要求容量足够，运行安全。氨水罐介质入口为罐车卸载管线，出口为氨水泵的吸入管线。为了保证氨水罐内有足量的氨水，并且压力适当，氨水罐需要配置液位计、真空阀、安全阀等附属设施。氨罐底部有 6 个管座，分别接放水管、泵回流管、泵吸水管、氨水卸载管、卸氨平衡管、备用管线。罐顶部设置一个人孔门，罐内设置直达罐底的斜爬梯，方便维护人员进入罐体内部检修。罐顶部也有六个管座，分别用于连接压力表、压力变送器、压力释放阀、真空阀、液位计、放空阀。罐体封头管座用于连接玻璃液位计、热电偶。氨罐安全阀，通常为弹簧式自启式安全阀，至少 2 只。一只真空安全阀，防止氨水卸载过程中发生罐体内负压过高情况的发生。一只是正压安全阀，当罐子内压达到设计压力值时，自动开启释放氨气，当内压逐渐降低到回座压力时关闭。.有限公司 1x4500t/d 熟料水泥生产线 SNCR 烟气脱硝项目实施方案-23 23氨罐顶部设置的液位计，可选用雷达液位计，安装在氨水罐的顶部，通过发射的波束从液面发生反射来确定液面的位置。氨罐的材质方面并无特殊的要求，一般碳钢即可。为了便于维护、巡视和操作，氨水罐外需要配置检修操作平台，设置相应的楼梯、爬梯走道等。2）氨水泵的选型SNCR 系统氨水泵的特点是小流量和高压头，因此选型有一定的难度。可以