SNCRSCR专项方案.doc

锅炉烟气SNCR+SCR脱硝技术投标文件绿能环境保护工程二零一四年二月目录一、烟气脱硝技术介绍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计量和分配模块102.5喷射模块102.6雾化气体选择102.7稀释水选择112.8 冷却风112.8 设备材料清册12三、专题说明18 一、烟气脱硝技术介绍现在主流烟气脱硝技术有选择性非催化还原技术（SNCR）、选择性催化还原技术（SCR）和SNCR/SCR联合脱硝技术。SNCR技术研究发觉，在8001250这一温度范围内、无催化剂作用下，氨水等还原剂可选择性地还原烟气中NOx生成N2和H2O，基础上不和烟气中O2作用，据此发展了SNCR脱硝技术。SNCR烟气脱硝关键反应为：NH3为还原剂 4NH3 + 4NO + O2 4N2 + 6H2OSNCR通常采取还原剂有氨水、氨水和液氨，不一样还原剂比较如表3.1所列。表3.1 不一样还原剂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 溶解要消耗一定热量氨水 运输成本较大 需要较大储存罐 脱硝有效温度窗口窄液氨 高危险性原料 运输和存放安全性低从SNCR系统逃逸氨可能来自两种情况，一是喷入还原剂过量或还原剂分布不均匀，一是因为喷入点烟气温度低影响了氨和NOx反应。还原剂喷入系统必需能将还原剂喷入到炉内最有效部位，假如喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上氨不均匀，则会出现分布较高氨逃逸量。在较大尺寸锅炉中，因为需要覆盖相当大炉内截面，还原剂均匀分布则更困难。为确保脱硝反应能充足地进行，以最少喷入NH3量达成最好还原效果，必需设法使喷入NH3和烟气良好地混合。若喷入NH3不充足反应，则逃逸NH3不仅会使烟气中飞灰轻易沉积在锅炉尾部受热面上，而且烟气中NH3碰到SO3会产生NH4HSO4易造成空气预热器堵塞，并有腐蚀危险。所以，SNCR工艺氨逃逸要求控制在8mg/Nm3以下。图3.1为经典SNCR脱硝工艺步骤图。图3.1 SNCR工艺系统步骤图SNCR烟气脱硝过程是由下面四个基础过程组成： 还原剂接收和溶液制备； 还原剂计量输出； 在锅炉合适位置注入还原剂； 还原剂和烟气混合进行脱硝反应。SCR技术选择性催化剂还原（SCR）技术是在烟气中加入还原剂（最常见是氨和氨水），在催化剂和适宜温度等条件下，还原剂和烟气中氮氧化物（NOx）反应，而不和烟气中氧进行氧化反应，生成无害氮气和水。关键反应以下：4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2ONO + NO2 + 2NH3 2N2 + 3H2O6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2O在没有催化剂情况下，上述化学反应只是在很窄温度范围内（8001250）进行。SCR技术采取催化剂，催化作用使反应活化能降低，反应可在更低温度条件（320400）下进行。对SCR系统制约原因随运行环境和工艺过程而改变。制约原因包含系统压降、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，全部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应过程有一定影响。SCR系统通常由氨或氨水储存系统、（氨水转化为氨系统）、氨和空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、检测控制系统等组成。SCR脱硝反应器在锅炉尾部通常有三种不一样部署方法，高尘部署、低尘部署和尾部部署，图3.2为现在广泛采取高尘部署SCR烟气脱硝系统工艺步骤图。图3.2 SCR工艺系统步骤(高尘部署)对于通常燃煤或燃油锅炉，SCR反应器多选择安装于锅炉省煤器和空气预热器之间，因为此区间烟气温度刚好适合SCR脱硝还原反应，氨被喷射于省煤器和SCR反应器间烟道内合适位置，使其和烟气充足混合后在反应器内和氮氧化物反应，SCR系统商业运行脱硝效率约为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工艺利用末反应氨进行催化反应结合起来，或利用SNCR和SCR还原剂需求量不一样，分别分配还原剂喷入SNCR系统和SCR系统工艺有机结合起来，达成所需脱硝效果，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个扬长避短混合工艺。SNCR/SCR混合工艺脱硝效率可达成6080%，氨逃逸小于4mg/Nm3。图3.3为经典SNCR/SCR混合烟气脱硝工艺步骤。图3.3 SNCR/SCR联合工艺脱硝步骤图关键烟气脱硝技术比较多个关键烟气脱硝技术综合比较情况如表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技术反应剂NH3 氨水或氨水NH3 反应温度3204008001250前段：8001000，后段：320400催化剂V2O5-WO3/TiO2不使用催化剂后段加少许催化剂脱硝效率8090%3060%5080%反应剂喷射位置SCR反应器入口烟道炉膛内喷射锅炉负荷不一样喷射位置也不一样SO2/SO3氧化SO2氧化成SO3氧化率1%不会造成SO2氧化，SO3浓度不增加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和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，造成堵塞或腐蚀机率低硫酸氢铵产生较SCR低，造成堵塞或腐蚀机率比SCR低系统压力损失新增烟道部件及催化剂层造成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改变影响燃料显著地影响运行费用，对灰份增加和灰份成份改变敏感，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。基础无影响影响和SCR相同。因为催化剂较少，更换催化剂总成本较SCR低锅炉负荷改变影响SCR反应器部署需优化，当锅炉负荷在一定范围改变时，进入反应器烟气温度处于催化剂活性温度区间。多层部署时，跟随负荷改变轻易跟随负荷改变中等工程造价高低较高本项目脱硝方案选择本项目为1台75t/h锅炉脱硝项目，原始NOx排放浓度约为350mg/Nm3。为满足最新实施NOx排放要求，同时考虑到脱硝经济性，推荐采取SNCR/SCR混正当脱硝工艺，脱硝后NOx排放浓度低于100mg/Nm3，实现达标排放。SNCR/SCR混正当脱硝工艺优点以下：(1) 脱硝效率可达60%80%以上，确保NOx达标排放。(2) 脱硝系统运行灵活，调整余地大。(3) 投资省。(4) 占地小。(5) 对锅炉运行影响较小。(6) 运行维护方便。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关键由NO、NO2及微量N2O组成，其中NO含量超出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,拟采取SNCR+SCR脱硝工艺能达成锅炉氮氧化物排放小于100mg/Nm3排放要求。我方设计脱硝系统由7个模块组成：氨水溶液制备储存模块、在线稀释模块、计量分配模块、喷射模块、SCR反应模块、控制模块。本工程采取30%浓度氨水溶液，储存在氨水溶液储罐中，经过在线稀释成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。设置1 个氨水溶液储罐，罐容积满足3 天用量（30%浓度氨水溶液）要求，储罐容积为10m3。采取304不锈钢制造，储罐为立式平底结构，装有液位计、温度计、浓度计等测量设备，装有些人孔、梯子及通风孔等。储罐露天放置时，四面加有隔离防护栏，并采取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，并将考虑现场其它情况变量包含地震带，风载荷、雪载荷和温度改变等。2) 溶液给料泵氨水溶液给料泵采取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浓度改变时，送入炉膛氨水溶液量也应随之改变，这将造成送入喷射器流量发生改变。若喷射器流量改变太大，将会影响到雾化喷射效果，从而影响脱硝率和氨残余。所以，设计了在线稀释模块，用来确保在运行工况改变时喷嘴中流体流量基础不变。30%浓度氨水溶液和稀释水经过静态混合器稀释成一定百分比喷入炉膛。1）氨水溶液输送泵氨水溶液输送泵采取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取2台多级离心泵（1用1备），供1台炉脱硝使用。2.4计量和分配模块每台炉置一个计量分配模块，包含氨水溶液计量分配模块和压缩空气计量分配模块。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配模块。计量分配模块中安装有电磁流量计、压力变送器和电动阀等，经过流量计读数来控制调整阀开度，从而控制每台锅炉需要氨水溶液流量。经过计量后氨水溶液在由模块中分配母管分为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整阀、压力表等装置，用于调整每支喷枪所需氨水溶液流量。喷入炉膛氨水溶液时经过雾化后喷入。在每台锅炉计量分配模块中还设有电动阀，用来调整控制需要量。来自厂区压缩空气经过除水除油、调压处理后被分为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整阀、压力表等装置，用于调整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配模块输送过来氨水溶液进入炉前喷枪，经过喷枪雾化后送入炉膛或烟道。雾化用喷枪采取二流体喷枪，二流体喷枪关键由枪体和喷嘴组成，枪体分为内管和外管两个部分，溶液走内管，压缩空气走外管，压缩空气在外管中呈螺旋装前进，在喷嘴出口处呈涡流装高速喷出和溶液充足混合，经过调整压缩空气用量和氨水溶液用量百分比使之达成完全雾化效果。2.6雾化气体选择雾化介质作用是加强氨水溶液和炉内烟气混合，充足混合有利于确保脱硝效果、提升氨水溶液利用率降低尾部氨残余。雾化介质关键是提升还原剂喷射速度、增加喷射动量，而不要求把氨水溶液全部雾化成很小液滴，而是一定百分比不一样尺寸液滴。小液滴在喷入口炉壁周围低温区就挥发反应，而大液滴则能够深入炉膛才析出反应。雾化介质关键作用是提升液滴喷射动量。喷射动量取决于喷射速度和喷射物质量，显然靠增加雾化介质用量来提升喷射动量是不经济。为了提升喷射动量，则关键集中在提升喷射速度上。本项目标雾化介质可采取压缩空气，到喷射器前压力应在0.50.7MPa。压缩空气参数要求详见下表：压缩空气数据表使用材料及化学药剂名称压缩空气目标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稀释水选择喷入炉膛氨水是溶液状，溶解氨水溶剂选择最廉价易得且溶解能力较强水。作为氨水溶解剂水应是含有软化水质量纯水，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）目标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. 为了上述目标，用河水或工艺用水替换自来水场所，因硬度物质，可能会引发配管、设备结垢。2.8 冷却风喷枪一旦装上，只要不停炉，需连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整阀个-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-分配管组12绿能气动调整阀台-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整阀个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反应器内部支撑、密封等结构吨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用户自配十一保温、油漆钢结构油漆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、专题说明1 氮氧化物脱除率修正曲线11 烟气中氧含量和NOx脱除率关系1.2 烟气温度和NOx脱除率关系1.3 NOx入口浓度和脱除率关系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 脱硝系统阻力改变随时间改变情况说明依据从往运行经验，在系统设计合理，吹灰系统运行正常前提下，脱硝系统阻力改变随时间改变不大，为了确保上述要求，设计过程中必需慎重考虑下列原因：高含尘情况下，催化剂应该采取垂直部署方法，气流由上向下流动，这么烟气能够自动清理催化剂表面，使得催化剂表面积灰不会过厚，孔内径改变不大，总体阻力改变不大，对于粘性较高灰，能够合适提升烟气流速；催化剂孔径选择必需合理，预防大颗粒灰搭桥，堵塞催化剂孔，在选择催化剂孔径时，应该考虑灰尘含量，灰粒径分布等很多原因；对于高含尘部署方案，烟气中含尘量较高情况下，需要考虑装设吹灰装置，本项目初步考虑每层催化剂设置声波吹灰器，并预留声波吹灰器安装接口。烟道流速分布必需合理，应该考虑机组平均负荷率，烟道部署应该避免积灰死角形成，在无法避免死角位置应该装设必需清灰装置。假如上述要求全部能够满足，SCR系统阻力随运行时间延长即使略有增加，但不会发生显著改变。3 催化剂装载方法催化剂模块安装前应确保外包装完整，且一直保持水平状态，在装入反应器之前必需保持模块处于干燥状态。1、催化剂模块翻转催化剂安装时，必需先撤去包装并翻转。当使用叉车、吊索或其它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，开启吊机完成翻转，吊车提升速度不应超5m/min。操作必需谨慎，避免模块猛烈震动或机械碰撞，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。起吊工具设计目标在于降低在反应器内部时高度净空，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，必需保持缓慢平稳速度，预防模块掉下或忽然移动。起吊速度不应超出12米/分钟，下降速度不应超出出现7.5米/分钟。如使用起重机提升，须对具体起吊速度上限做出要求。起吊模块时，应使用适宜起重机，并按摄影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。用手拉葫芦吊钩和起吊吊具连接在一起。把模块推进反应器催化剂模块在反应器内安装3、催化剂模块密封安装模块时要求在模块框架之间、模块框架和SCR反应器壳体之间加设密封件或添加陶瓷纤维密封材料，预防发生泄漏，具体细节操作参考模块和反应器图纸。（1）部分模块在安装到SCR反应器后，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应室之间，这些密封材料能够是和模块配套供给，也能够是单独供给，安装时能够用螺丝刀，小液压千斤顶等其它工具拆卸模块。（2）一些反应器要求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应器中位置固定后再进行安装，安装密封件像一顶帽子一样扣在模块缝隙顶部，密封件能够采取安置、紧固或焊接定位。4、催化剂模块现场焊接催化剂模块通常不需要焊接装配，不过一些安装过程能够经过焊接来达成模块防护和密封效果。假如在催化剂模块上或是周围进行焊接请做好催化剂防护方法。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，火花和烟气全部会毒化催化剂。假如实际情况许可，能够用风机将焊接烟气吹离催化剂。5、SCR反应器中加载和卸载（1）安装催化剂模块之前，应先将SCR反应器、入口通道及电厂装置中灰尘、铁锈、油污、废钢料、碎布料、废填充料及其它杂质清除洁净。（2）当脱硝系统安装完成开启脱硝装置之前，或脱硝装置长时间未使用重新开启之前，应对反应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，应在高温或运行温度下通烟气进行试运行，以清除可能由油或耐火材料带来杂质。4 性能修正曲线8 模型试验说明脱硝系统关键是流场分布，世界上各个厂家对此全部花费了大量精力致力于这方面研究，现在伴随计算机手段提升，采取数值分析软件来模拟流场分布情况已成为一个关键辅助设计手段。数值模拟能够有效降低试验次数，对工程设计进行科学指导，我们将利用超算中心计算平台对脱硝系统流场情况进行数值模拟，依据我企业本身和技术支持方经验，为本项目标设计提供强大技术支持。我企业对方案进行了初步模拟，下图为锅炉SCR烟气脱硝项目流场模拟结果。 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）同时，我企业将按一定百分比为本项目建立物理试验模型，关键试验内容以下： 评定装置在锅炉整个负荷范围内运行情况； 优化省煤器出口部分烟道和导流板设计； 优化喷氨格栅、静态混合器设计； 优化反应器入口设计，确保首层催化剂入口截面烟气分充满足要求； 优化空预器入口部分烟道设计，确保进入空预器气流均匀； 积灰试验，避免出现影响脱硝系统运行积灰现象。模型制作范围以下： 省煤器出口烟道（含部分省煤器，内部支撑结构）； 氨混合段烟道（包含静态混合器）； 反应器（包含壳体，入口整流器和催化剂模型）； 反应器出口烟道（包含导向叶片，内部支撑结构等）； 空气预热器入口部分烟道（包含导向叶片，内部支撑结构等）。我企业依靠清华大学、东南大学等技术支持， 现在已经完成多个脱硝项目标模型试验，试验过程和结果全部得到了用方认可。下图为某脱硝项目试验系统图，能够开展包含流场分布测量，气体追踪测量，积灰试验等试验研究工作。9 锅炉开启时，烟气中微量油滴、煤粉对催化剂影响及应对方法锅炉采取小油枪点火节油点火装置对催化剂影响及预防催化剂燃烧及损坏方法锅炉点火投油燃烧阶段，会有部分未燃烬油滴和积炭聚集在不锈钢丝网和催化剂表面，但伴随温度升高 ，油滴和积炭会逐步降低，另外飞灰冲刷也降低了油滴和积炭，所以对催化剂影响较少。锅炉点火投油燃烧阶段，会有部分未燃烬油滴和积炭聚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可能在更高温度下燃烧，造成催化剂烧结。本装置没有设置脱硝旁路，就要在设计和运行时采取有效方法，预防事故发生。1、油枪如能采取蒸汽雾化，油雾化效果会比很好；2、严格根据锅炉开启手册开启锅炉，确保雾化压力和合适燃油流量，确保油燃烧雾化质量和燃烧效率；3、适时吹灰，降低催化剂表面灰和油污染；4、若发觉较长时间内燃油雾化和燃烧效果较差，或已经发觉催化剂表面受到油粘污，就需要采取分段升温方法，缓慢加热催化剂，使催化剂表面油滴各成份分段蒸发。采取以上方法后，就能确保不会发生油粘污造成恶性事故发生。