SNCRSCR专项方案专业资料.doc

锅炉烟气SNCR+SCR脱硝技术投标文件绿能环保工程有限公司二零一四年二月目录一、烟气脱硝技术简介3二、本项目SNCR+SCR方案设计92.1 锅炉SNCR+SCR总体方案设计92.2 氨水溶液制备储存模块92.3 在线稀释模块92.4计量与分派模块102.5喷射模块102.6雾化气体选用102.7稀释水选用112.8 冷却风112.8 设备材料清册12三、专项阐明18 一、烟气脱硝技术简介当前主流烟气脱硝技术有选取性非催化还原技术（SNCR）、选取性催化还原技术（SCR）和SNCR/SCR联合脱硝技术。SNCR技术研究发现，在8001250这一温度范畴内、无催化剂作用下，氨水等还原剂可选取性地还原烟气中NOx生成N2和H2O，基本上不与烟气中O2作用，据此发展了SNCR脱硝技术。SNCR烟气脱硝重要反映为：NH3为还原剂 4NH3 + 4NO + O2 4N2 + 6H2OSNCR普通采用还原剂有氨水、氨水和液氨，不同还原剂比较如表3.1所列。表3.1 不同还原剂特点还原剂特点尿素 安全原料 (化肥) 便于运送 脱硝有效温度窗口较宽 溶解要消耗一定热量氨水 运送成本较大 需要较大储存罐 脱硝有效温度窗口窄液氨 高危险性原料 运送和存储安全性低从SNCR系统逃逸氨也许来自两种状况，一是喷入还原剂过量或还原剂分布不均匀，一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与NOx反映。还原剂喷入系统必要能将还原剂喷入到炉内最有效部位，如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上氨不均匀，则会浮现分布较高氨逃逸量。在较大尺寸锅炉中，由于需要覆盖相称大炉内截面，还原剂均匀分布则更困难。为保证脱硝反映能充分地进行，以至少喷入NH3量达到最佳还原效果，必要设法使喷入NH3与烟气良好地混合。若喷入NH3不充分反映，则逃逸NH3不但会使烟气中飞灰容易沉积在锅炉尾部受热面上，并且烟气中NH3遇到SO3会产生NH4HSO4易导致空气预热器堵塞，并有腐蚀危险。因而，SNCR工艺氨逃逸规定控制在8mg/Nm3如下。图3.1为典型SNCR脱硝工艺流程图。图3.1 SNCR工艺系统流程图SNCR烟气脱硝过程是由下面四个基本过程构成： 还原剂接受和溶液制备； 还原剂计量输出； 在锅炉恰当位置注入还原剂； 还原剂与烟气混合进行脱硝反映。SCR技术选取性催化剂还原（SCR）技术是在烟气中加入还原剂（最惯用是氨和氨水），在催化剂和适当温度等条件下，还原剂与烟气中氮氧化物（NOx）反映，而不与烟气中氧进行氧化反映，生成无害氮气和水。重要反映如下：4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2ONO + NO2 + 2NH3 2N2 + 3H2O6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2O在没有催化剂状况下，上述化学反映只是在很窄温度范畴内（8001250）进行。SCR技术采用催化剂，催化作用使反映活化能减少，反映可在更低温度条件（320400）下进行。对SCR系统制约因素随运营环境和工艺过程而变化。制约因素涉及系统压降、烟道尺寸、空间、烟气微粒含量、逃逸氨浓度限制、SO2氧化率、温度和NOx浓度，都影响催化剂寿命和系统设计。除温度外，NOx、NH3浓度、过量氧和停留时间也对反映过程有一定影响。SCR系统普通由氨或氨水储存系统、（氨水转化为氨系统）、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反映器系统、检测控制系统等构成。SCR脱硝反映器在锅炉尾部普通有三种不同布置方式，高尘布置、低尘布置和尾部布置，图3.2为当前广泛采用高尘布置SCR烟气脱硝系统工艺流程图。图3.2 SCR工艺系统流程(高尘布置)对于普通燃煤或燃油锅炉，SCR反映器多选取安装于锅炉省煤器与空气预热器之间，由于此区间烟气温度刚好适合SCR脱硝还原反映，氨被喷射于省煤器与SCR反映器间烟道内恰当位置，使其与烟气充分混合后在反映器内与氮氧化物反映，SCR系统商业运营脱硝效率约为80%90%。SNCR/SCR混合烟气脱硝技术SNCR/SCR混合技术是SNCR工艺还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺运用末反映氨进行催化反映结合起来，或运用SNCR和SCR还原剂需求量不同，分别分派还原剂喷入SNCR系统和SCR系统工艺有机结合起来，达到所需脱硝效果，它是把SNCR工艺低费用特点同SCR工艺高脱硝率进行有效结合一种扬长避短混合工艺。SNCR/SCR混合工艺脱硝效率可达到6080%，氨逃逸不大于4mg/Nm3。图3.3为典型SNCR/SCR混合烟气脱硝工艺流程。图3.3 SNCR/SCR联合工艺脱硝流程图重要烟气脱硝技术比较几种重要烟气脱硝技术综合比较状况如表3.2所列。表3.2 SCR、SNCR、SNCR/SCR技术综合比较项目SCR技术SNCR技术SNCR/SCR技术反映剂NH3 氨水或氨水NH3 反映温度3204008001250前段：8001000，后段：320400催化剂V2O5-WO3/TiO2不使用催化剂后段加少量催化剂脱硝效率8090%3060%5080%反映剂喷射位置SCR反映器入口烟道炉膛内喷射锅炉负荷不同喷射位置也不同SO2/SO3氧化SO2氧化成SO3氧化率1%不会导致SO2氧化，SO3浓度不增长SO2氧化较SCR低NH3逃逸2.5 mg/m38 mg/m34 mg/m3对空气预热器影响NH3与SO3易形成硫酸氢铵，需控制NH3泄漏量和SO2氧化率，并对空预器低温段进行防腐防堵改造。SO3浓度低，导致堵塞或腐蚀机率低硫酸氢铵产生较SCR低，导致堵塞或腐蚀机率比SCR低系统压力损失新增烟道部件及催化剂层导致压力损失没有压力损失催化剂用量较SCR小，产生压力损失较低燃料及其变化影响燃料明显地影响运营费用，对灰份增长和灰份成分变化敏感，灰份磨耗催化剂，碱金属氧化物劣化催化剂，AS、S等使催化剂失活。基本无影响影响与SCR相似。由于催化剂较少，更换催化剂总成本较SCR低锅炉负荷变化影响SCR反映器布置需优化，当锅炉负荷在一定范畴变化时，进入反映器烟气温度处在催化剂活性温度区间。多层布置时，跟随负荷变化容易跟随负荷变化中档工程造价高低较高本项目脱硝方案选取本项目为1台75t/h锅炉脱硝项目，原始NOx排放浓度约为350mg/Nm3。为满足最新实行NOx排放规定，同步考虑到脱硝经济性，推荐采用SNCR/SCR混合法脱硝工艺，脱硝后NOx排放浓度低于100mg/Nm3，实现达标排放。SNCR/SCR混合法脱硝工艺长处如下：(1) 脱硝效率可达60%80%以上，保证NOx达标排放。(2) 脱硝系统运营灵活，调节余地大。(3) 投资省。(4) 占地小。(5) 对锅炉运营影响较小。(6) 运营维护以便。二、本项目SNCR+SCR方案设计2.1 锅炉SNCR+SCR总体方案设计燃煤锅炉生成NOx重要由NO、NO2及微量N2O构成，其中NO含量超过90%，NO2约占510%，N2O只占1%左右。项目1台蒸发量为10t/h蒸汽锅炉出口处NOx浓度均为450mg/Nm3,拟采用SNCR+SCR脱硝工艺能达到锅炉氮氧化物排放不大于100mg/Nm3排放规定。我方设计脱硝系统由7个模块构成：氨水溶液制备储存模块、在线稀释模块、计量分派模块、喷射模块、SCR反映模块、控制模块。本工程采用30%浓度氨水溶液，储存在氨水溶液储罐中，通过在线稀释成5%浓度左右浓度喷入烟道中。2.2 氨水溶液制备储存模块1) 氨水溶液储罐氨水溶液经由2台氨水溶液给料泵（1用1备）进入氨水溶液储罐。设立1 个氨水溶液储罐，罐容积满足3 天用量（30%浓度氨水溶液）规定，储罐容积为10m3。采用304不锈钢制造，储罐为立式平底构造，装有液位计、温度计、浓度计等测量设备，装有人孔、梯子及通风孔等。储罐露天放置时，四周加有隔离防护栏，并采用保温和蒸汽伴热使储罐内温度不低于30%浓度氨水溶液结晶温度18，并将考虑现场其她状况变量涉及地震带，风载荷、雪载荷和温度变化等。2) 溶液给料泵氨水溶液给料泵采用2台多级离心泵（1用1备），系统设有电磁流量计和压力变送器等设备。2.3 在线稀释模块当锅炉负荷或炉膛出口NOx浓度变化时，送入炉膛氨水溶液量也应随之变化，这将导致送入喷射器流量发生变化。若喷射器流量变化太大，将会影响到雾化喷射效果，从而影响脱硝率和氨残存。因而，设计了在线稀释模块，用来保证在运营工况变化时喷嘴中流体流量基本不变。30%浓度氨水溶液和稀释水通过静态混合器稀释成一定比例喷入炉膛。1）氨水溶液输送泵氨水溶液输送泵采用2台多级离心泵（1用1备），供1台炉脱硝使用。2）稀释水输送泵稀释水输送泵采用2台多级离心泵（1用1备），供1台炉脱硝使用。2.4计量与分派模块每台炉置一种计量分派模块，涉及氨水溶液计量分派模块和压缩空气计量分派模块。由在线稀释模块输送过来低浓度氨水溶液进入炉前氨水溶液计量分派模块。计量分派模块中安装有电磁流量计、压力变送器和电动阀等，通过流量计读数来控制调节阀开度，从而控制每台锅炉需要氨水溶液流量。通过计量后氨水溶液在由模块中分派母管分为6路，分别通向6支喷枪。在每个支路氨水溶液管上安装有调节阀、压力表等装置，用于调节每支喷枪所需氨水溶液流量。喷入炉膛氨水溶液时通过雾化后喷入。在每台锅炉计量分派模块中还设有电动阀，用来调节控制需要量。来自厂区压缩空气通过除水除油、调压解决后被分为6条支路通向炉前喷枪。在每条压缩空气支路管中也设有调节阀、压力表等装置，用于调节每只喷枪雾化所需压缩空气用量。2.5喷射模块由各个计量分派模块输送过来氨水溶液进入炉前喷枪，通过喷枪雾化后送入炉膛或烟道。雾化用喷枪采用二流体喷枪，二流体喷枪重要由枪体和喷嘴构成，枪体分为内管和外管两个某些，溶液走内管，压缩空气走外管，压缩空气在外管中呈螺旋装迈进，在喷嘴出口处呈涡流装高速喷出与溶液充分混合，通过调节压缩空气用量与氨水溶液用量比例使之达到完全雾化效果。2.6雾化气体选用雾化介质作用是加强氨水溶液与炉内烟气混合，充分混合有助于保证脱硝效果、提高氨水溶液运用率减少尾部氨残存。雾化介质重要是提高还原剂喷射速度、增长喷射动量，而不规定把氨水溶液所有雾化成很小液滴，而是一定比例不同尺寸液滴。小液滴在喷入口炉壁附近低温区就挥发反映，而大液滴则可以进一步炉膛才析出反映。雾化介质重要作用是提高液滴喷射动量。喷射动量取决于喷射速度和喷射物质量，显然靠增长雾化介质用量来提高喷射动量是不经济。为了提高喷射动量，则重要集中在提高喷射速度上。本项目雾化介质可采用压缩空气，到喷射器前压力应在0.50.7MPa。压缩空气参数规定详见下表：压缩空气数据表使用材料及化学药剂名称压缩空气目压缩空气用于仪表空气或工艺空气。规格压力 0.6 0.8 MPa(G)压缩空气用量（单台炉，0.6MPa）2.1m3/h压力下露点温度（工艺用）3压力下露点温度（仪表用）-40最大残油量 0.01 mg/Nm3最大含尘量（工艺用） 0.1 mg/Nm3最大含尘量（仪表用） 0.01 mg/Nm3备注2.7稀释水选用喷入炉膛氨水是溶液状，溶解氨水溶剂选取最便宜易得且溶解能力较强水。作为氨水溶解剂水应是具备软化水质量纯水，满足下列规格：生活用水数据表使用材料及化学药剂名称生活用水（自来水）目用于溶解无催化剂脱硝设备中氨水颗粒和稀释氨水溶液规格水种类:自来水备注1. 为了上述目，用河水或工艺用水代替自来水场合，因硬度物质，也许会引起配管、设备结垢。2.8 冷却风喷枪一旦装上，只要不断炉，需持续向喷枪外套管内通如冷却风，以保护喷枪。2.8 设备材料清册一氨水溶液储存模块氨水溶液储存罐容积2m3，不锈钢个1绿能过滤器个-止回阀个-压力表个-温度表个2天康上仪川仪液位计个2天康上仪川仪手动球阀个7中核苏阀上海第二阀门厂气动调节阀个-管道及附件304批1绿能二氨水溶液输送模块氨水喷射泵多级SS离心泵，扬程100m，流量0.5m3/h/台台2KSB苏尔寿格兰富高质泵手动球阀DN15， 个9中核苏阀上海第二阀门厂过滤器个2wika止回阀DN25个3中核苏阀上海第二阀门厂气动开关阀台1E+H罗斯蒙特压力表只3天康上仪川仪压力传感器个-电磁流量计1E+H罗斯蒙特就地操作箱个-管路及附件304套1绿能三除盐水输送模块稀释水泵离心泵，扬程50m，流量1m3/h/台台2KSB苏尔寿格兰富高质泵手动球阀个20中核苏阀上海第二阀门厂过滤器个1wika气动开关阀个1E+H罗斯蒙特止回阀个3中核苏阀上海第二阀门厂压力表个3天康上仪川仪压力传感器个1天康上仪川仪电磁流量计个1E+H罗斯蒙特就地操作箱个-管道及附件304套1绿能四混合模块氨水浓度计个-手动球阀个31中核苏阀上海第二阀门厂气动开关阀个-压力传感器个1天康上仪川仪电磁流量计个-分派管组12绿能气动调节阀台-转子流量计个6天康上仪川仪压力表个 13天康上仪川仪接线箱个-附件304套1绿能六还原剂喷射模块喷枪及其附件台6SPARYLECHLER喷嘴6SPARYLECHLER喷枪（质保期1.5年）6SPARYLECHLER伸缩机构-金属软管12SPARYLECHLER附件套1绿能七压缩空气模块气动调压阀个1中核苏阀上海第二阀门厂手动调节阀个2中核苏阀上海第二阀门厂手动球阀个10中核苏阀上海第二阀门厂止回阀个1中核苏阀上海第二阀门厂压力表个2天康上仪川仪压力传感器个-涡接流量计个-管道、附件304套1绿能压缩空气罐V=3m31申江八SCR反映器内部支撑、密封等构造吨5绿能催化剂m312.8浙江盛旺无锡华光框架吨15绿能催化剂小车台1绿能耙式吹灰器台2绿能电葫芦2t,H=20m1江阴宏达备用加热装置台-差压变送器个1天康上仪川仪吹灰阀门和管路系统套1绿能九电气模块控制箱个1国产优质检修电源箱只2国产优质现场操作箱只2国产优质照明配电箱只2国产优质工程师站套1国产优质电缆批1远东宝胜电缆桥架批1远东宝胜照明具批1国产优质十仪器仪表模块流量计只-氨泄漏检测仪个2霍尼韦尔梅思安CEMS客户自配十一保温、油漆钢构造油漆kg200保温材料及外护板（仅SCR）280mm厚硅酸铝纤维板m2807.4备品备件清单序号名称技 术 规 格 参 数单位数 量品牌手动阀DN15个3中核苏阀上海第二阀门厂过滤器个1中核苏阀上海第二阀门厂止回阀个1中核苏阀上海第二阀门厂安全阀个-催化剂备用加热装置台-管道m30绿能法兰个50绿能三、专项阐明1 氮氧化物脱除率修正曲线11 烟气中氧含量与NOx脱除率关系1.2 烟气温度与NOx脱除率关系1.3 NOx入口浓度与脱除率关系2 SO2 /SO3转换率函数曲线2.1 SO2 /SO3转换率随烟温函数曲线2.2 SO2 /SO3转换率随催化剂入口SO2浓度函数曲线2.3 SO2 /SO3转换率随相对流速函数曲线2 脱硝系统阻力变化随时间变化状况阐明依照从往运营经验，在系统设计合理，吹灰系统运营正常前提下，脱硝系统阻力变化随时间变化不大，为了保证上述规定，设计过程中必要慎重考虑下列因素：高含尘状况下，催化剂应当采用垂直布置方式，气流由上向下流动，这样烟气可以自动清理催化剂表面，使得催化剂表面积灰不会过厚，孔内径变化不大，总体阻力变化不大，对于粘性较高灰，可以恰当提高烟气流速；催化剂孔径选取必要合理，防止大颗粒灰搭桥，堵塞催化剂孔，在选取催化剂孔径时，应当考虑灰尘含量，灰粒径分布等诸多因素；对于高含尘布置方案，烟气中含尘量较高状况下，需要考虑装设吹灰装置，本项目初步考虑每层催化剂设立声波吹灰器，并预留声波吹灰器安装接口。烟道流速分布必要合理，应当考虑机组平均负荷率，烟道布置应当避免积灰死角形成，在无法避免死角位置应当装设必要清灰装置。如果上述规定都可以满足，SCR系统阻力随运营时间延长虽然略有增长，但不会发生明显变化。3 催化剂装载方式催化剂模块安装前应保证外包装完整，且始终保持水平状态，在装入反映器之前必要保持模块处在干燥状态。1、催化剂模块翻转催化剂安装时，必要先撤去包装并翻转。当使用叉车、吊索或其她专用翻转工具进行翻转时，将已经拆包装模块用叉车叉起，吊具固定在模块烟气进口方向，将吊车挂钩固定在吊具上，启动吊机完毕翻转，吊车提高速度不应超5m/min。操作必要谨慎，避免模块激烈震动或机械碰撞，避免模块意外“掉下”。2、催化剂模块起吊使用起吊工具把催化剂模块从地面起吊到加料门或加料平台上。起吊工具设计目在于减少位于反映器内部时高度净空，并起到连接滑轮，手拉葫芦，吊车和模块作用。起吊工具重量为115.58kg，最大起重量为2.5t。起吊催化剂时，必要保持缓慢平稳速度，防止模块掉下或突然移动。起吊速度不应超过12米/分钟，下降速度不应超过浮现7.5米/分钟。如使用起重机提高，须对详细起吊速度上限做出规定。起吊模块时，应使用适当起重机，并按照相应起吊程序进行操作。用起重机或吊车把模块起吊到加料台上。使用吊车或起重机，把模块平稳地放在加料门前面平台上。把模块放在平台上。把模块下落到加料门前面平台上，直接放于叉车上。用叉车将模块推至加料门口。用手拉葫芦吊钩与起吊吊具连接在一起。把模块推动反映器催化剂模块在反映器内安装3、催化剂模块密封安装模块时规定在模块框架之间、模块框架与SCR反映器壳体之间加设密封件或添加陶瓷纤维密封材料，防止发生泄漏，详细细节操作参照模块和反映器图纸。（1）某些模块在安装到SCR反映器后，需要直接靠在密封件上，而有些模块则需要将密封材料填充到模块和反映室之间，这些密封材料可以是和模块配套供应，也可以是单独供应，安装时可以用螺丝刀，小液压千斤顶等其她工具拆卸模块。（2）某些反映器规定在模块啮合面上填充密封材料，然后再放入下一块模块。（3）有些密封系统是在模块在反映器中位置固定后再进行安装，安装密封件像一顶帽子同样扣在模块缝隙顶部，密封件可以采用安顿、紧固或焊接定位。4、催化剂模块现场焊接催化剂模块普通不需要焊接装配，但是某些安装过程可以通过焊接来达到模块防护和密封效果。如果在催化剂模块上或是周边进行焊接请做好催化剂防护办法。用防火毯紧密地盖在催化剂表面，以避免焊接产生副产物接触到催化剂，焊渣，火花和烟气都会毒化催化剂。如果实际状况容许，可以用风机将焊接烟气吹离催化剂。5、SCR反映器中加载和卸载（1）安装催化剂模块之前，应先将SCR反映器、入口通道及电厂装置中灰尘、铁锈、油污、废钢料、碎布料、废填充料及其她杂质清除干净。（2）当脱硝系统安装完毕启动脱硝装置之前，或者脱硝装置长时间未使用重新启动之前，应对反映器等脱硝设备进行清洁，如：使用吸尘装置移除残留在催化剂内部杂质。（3）脱硝系统建成后，在装填催化剂之前，应在高温或运营温度下通烟气进行试运营，以清除也许由油或者耐火材料带来杂质。4 性能修正曲线8 模型实验阐明脱硝系统核心是流场分布，世界上各个厂家对此都耗费了大量精力致力于这方面研究，当前随着计算机手段提高，采用数值分析软件来模仿流场分布状况已成为一种重要辅助设计手段。数值模仿可以有效减少实验次数，对工程设计进行科学指引，咱们将运用超算中心计算平台对脱硝系统流场状况进行数值模仿，依照我公司自身以及技术支持方经验，为本项目设计提供强大技术支持。我公司对方案进行了初步模仿，下图为锅炉SCR烟气脱硝项目流场模仿成果。 喷氨装置以上mm截面第一层催化剂入口界面速度分布（单位：m/s）同步，我公司将按一定比例为本项目建立物理实验模型，重要实验内容如下： 评估装置在锅炉整个负荷范畴内运营状况； 优化省煤器出口某些烟道和导流板设计； 优化喷氨格栅、静态混合器设计； 优化反映器入口设计，保证首层催化剂入口截面烟气分布满足规定； 优化空预器入口某些烟道设计，保证进入空预器气流均匀； 积灰实验，避免浮现影响脱硝系统运营积灰现象。模型制作范畴如下： 省煤器出口烟道（含某些省煤器，内部支撑构造）； 氨混合段烟道（涉及静态混合器）； 反映器（涉及壳体，入口整流器和催化剂模型）； 反映器出口烟道（涉及导向叶片，内部支撑构造等）； 空气预热器入口某些烟道（涉及导向叶片，内部支撑构造等）。我公司依托清华大学、东南大学等技术支持， 当前已经完毕各种脱硝项目模型实验，实验过程和成果都得到了用方承认。下图为某脱硝项目实验系统图，可以开展涉及流场分布测量，气体追踪测量，积灰实验等实验研究工作。9 锅炉启动时，烟气中微量油滴、煤粉对催化剂影响及应对办法锅炉采用小油枪点火节油点火装置对催化剂影响及防止催化剂燃烧及损坏办法锅炉点火投油燃烧阶段，会有某些未燃烬油滴和积炭汇集在不锈钢丝网和催化剂表面，但随着温度升高 ，油滴和积炭会逐渐减少，此外飞灰冲刷也减少了油滴和积炭，因而对催化剂影响较少。锅炉点火投油燃烧阶段，会有某些未燃烬油滴和积炭汇集在不锈钢丝网和催化剂表面，附着在催化剂表面油滴就有也许在更高温度下燃烧，导致催化剂烧结。本装置没有设立脱硝旁路，就要在设计和运营时采用有效办法，防止事故发生。1、油枪如能采用蒸汽雾化，油雾化效果会比较好；2、严格按照锅炉启动手册启动锅炉，保证雾化压力和恰当燃油流量，保证油燃烧雾化质量和燃烧效率；3、适时吹灰，减少催化剂表面灰和油污染；4、若发现较长时间内燃油雾化以及燃烧效果较差，或者已经发现催化剂表面受到油粘污，就需要采用分段升温办法，缓慢加热催化剂，使催化剂表面油滴各成分分段蒸发。采用以上办法后，就能保证不会发生油粘污导致恶性事故发生。