脱硝资料

1 概述

1.1 原理介绍

本工程采用“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+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+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℃）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+O2→2SO2
NH3+H2O+SO3→NH4HSO4
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销。
1.2 主要设计参数

锅炉参数表

项目	单位	数据
过热蒸汽：
最大连续蒸发量(B-MCR)	t/h	1101.6
额定蒸汽压力（过热器出口）	MPa(g)	17.5
额定蒸汽温度（过热器出口）	℃	541
再热蒸汽：
蒸汽流量（B-MCR）	t/h	909.7
进口/出口蒸汽压力（B-MCR）	MPa(g)	3.797 / 3.617
进口/出口蒸汽温度（B-MCR）	℃	330/ 541
给水温度（B-MCR）	℃	280
给水压力（B-MCR）	MPa(g)	19.39

·脱硝装置进口烟气参数(计算值,设计煤种，BMCR)：
烟气量： 2591500 m3/h
烟气O2含量： 4.25 vol% (干基)
烟气NOx含量： 600 mg/Nm3 (标态、干基、6%O2 )
烟气粉尘含量： 12 g/Nm3 (标态、干基、6%O2 )
烟气温度： 373 ℃
·脱硝装置出口烟气参数(设计煤种)：
烟气NOx含量： 120 mg/ Nm3 (标态、干基、6%O2 )
·脱硝效率： ≥80 %
SO2/SO3转化率 ≤1%
氨逃逸率 ≤3ppm
·氨耗量： 440kg/h （2台炉）
·冷却水耗量： 12t/h（2台炉）
·压缩空气耗量： 15Nm3/min (2台炉)
·年利用小时数： 5500 小时
·主设备噪音(离设备1m远) ≤85 dB
·SCR装置可用率 ≥98 %

煤质分析数据

名 称 及 符 号		单位	设计煤种	校核煤种
工 业 分 析	收到基全水分 Mt	%	20	14.5
	干燥基水分 Mad	%	9	9
	收到基灰分 Aar	%	10	20
	干燥无灰基挥发分 Vdaf	%	35.0	28
	低位发热量 Qnet,ar	kJ/kg	21736	20691
	哈氏可磨指数 HGI		55	55
元 素 分 析	收到基碳 Car	%	55.1	50.4
	收到基氢 Har	%	3.5	3.5
	收到基氧 Oar	%	9.6	9.6
	收到基氮 Nar	%	0.8	0.8
	收到基硫 Sar	%	1	1.2

锅炉点火及助燃用油，采用0号轻柴油，油质的特性数据如下：
油种：0号轻柴油
运动粘度(20℃时)： 3.0～8.0m3/s
凝固点：≯0℃
闭口闪点：不低于65℃
机械杂质：无
含硫量：≤0.2%
水份：痕迹
灰分：≯0.025％
低位发热值Qnet,ar：41800 kJ/kg

灰成份分析数据

名 称 及 符 号		单位	设计煤种	校核煤种
灰 熔 融 性	变形温度 DT	℃	1120	1120
	软化温度 ST	℃	1150	1150
	溶化温度 FT	℃	1190	1190
灰 份 数 据	SiO2	%	32	32
	Al2O3	%	15	15
	TiO2	%	0.6	0.6
	Fe2O3	%	13.5	13.5
	CaO	%	23	23
	MgO	%	1.9	1.9
	K2O	%	0.5	0.5
	Na2O	%	0.6	0.6
	SO3	%	10	10
	其他	%	3.9	3.9

脱硝系统入口有关参数

负 荷 项 目	单位	设计煤种		校核煤种
		BMCR	30%BMCR	BMCR
过热器出口	t/h	1101.6	330.48	1101.6
再热器出口	t/h	909.7	290.51	909.7
2、烟气流量
脱硝装置进口	kg/s	396.88	135.56	396.15
3、烟气温度
省煤器出口	℃	373	272	373
4. 烟气压力
炉膛设计压力	kPa	±5.98	±5.98	±5.98
炉膛可承受压力	kPa	±9.98	±9.98	±9.98
5. 锅炉热效率
计算热效率（按低位发热量）	%	93.48	94.14	93.14
6. NOX排放浓度 （以O2=6%计）
脱硝装置前	mg/Nm3	600	600	600
脱硝装置后	mg/Nm3	120	120	120
脱硝效率	%	80	80	80
7.烟气含尘浓度（以O2=6%计）	g/Nm3	12	12	26

2 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，液氨卸料、储存、蒸发等为公用系统。
主要工艺流程：
公用系统制备的氨气输送至炉前，通过混合器与稀释风混合稀释后进入烟道，稀释风通过烟道内的涡流混合器与烟气进行充分、均匀的混合后进入反应器，在催化剂的作用下，氨气与烟气中的NOX反应生成氮气和水从而达到除去氮氧化物的目的。氨气的喷入量应根据出口浓度及脱硝效率通过调节门进行调节，喷氨量少会使脱硝效率过低，过大容易导致氨逃逸率上升造成尾部烟道积灰。
脱硝系统的反应器是布置在省煤器与空气预热器之间，锅炉燃烧产生的飞灰将流经反应器。为防止反应器积灰，每层反应器入口布置有吹灰器，通过吹灰器的定期吹扫来清除催化剂上的积灰。
公用系统氨气的制备过程实际上是液氨的气化过程，液氨存储在液氨储罐中，引自机组的蒸汽通过氨站蒸发器的加热器对液氨进行加热；液氨受热蒸发气化成氨气，通过蒸发器后的调节阀可控制缓冲罐内的压力；蒸发器内的压力和温度可通过调节液氨调节门和蒸汽调节门来控制。
脱硝系统构成：
（1）烟气系统；
（2）SCR反应器和催化剂；
（3）催化剂的吹灰系统；
（4）液氨的存储和卸料系统；
（5）液氨的蒸发系统；
（6）氨的空气稀释和喷射系统；
（7）烟气取样系统；
（8）工业水系统；
（9）其他由主系统接出的水、蒸汽等辅助系统的设计。
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。
烟道壁厚按6mm设计。
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。
2.2 SCR反应器

SCR反应器的设计将充分考虑与周围设备布置的协调性及美观性。每台锅炉配置2台SCR反应器，反应器尺寸为11.6X6.9X16m，反应器设计成烟气竖直向下流动。反应器入口将设气流均布装置，反应器入口及出口段将设导流板，对于反应器内部易于磨损的部位将设计必要的防磨措施。反应器内部各类加强板、支架将设计成不易积灰的型式，同时将考虑热膨胀的补偿措施。
反应器将设置足够大小和数量的人孔门。
反应器设计还将考虑内部催化剂维修及更换所必须的起吊装置。
SCR反应器将能承受运行温度450℃不少于5小时的考验，而不产生任何损坏。

2.3 催化剂

反应器内催化剂层按照两层，并预留一层设计。催化剂的型式可采用蜂窝式或平板式，卖方将根据自身的特点以及设计条件合理选型，需经过买方确认后使用。
卖方将根据锅炉飞灰的特性合理选择孔径大小并设计有防堵灰措施，以确保催化剂不堵灰。同时，催化剂设计将尽可能的降低压力损失。
（1） 当采用平板式催化剂时：
a. 平板式催化剂将采用不锈钢作为基材
b.平板式催化剂孔径一般将大于6.0 mm，卖方将根据自身的特点以及设计条件合理确定
（2） 当采用蜂窝式催化剂时：
a. 蜂窝式催化剂将整体成型
b. 蜂窝式催化剂孔径一般将大于7.0 mm，卖方将根据自身的特点以及设计条件合理确定
c. 蜂窝式催化剂壁厚一般将大于0.7 mm
催化剂模块必须设计有效防止烟气短路的密封系统，密封装置的寿命不低于催化剂的寿命。
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。
在加装新的催化剂之前，催化剂体积将满足性能保证中关于脱硝效率和氨的逃逸率等的要求。同时，卖方考虑预留加装催化剂的空间。
催化剂将能承受运行温度450℃不少于5小时的考验，而不产生任何损坏。
2.4 吹灰系统

根据本工程灰份高的特性，设置吹灰器，采用声波式吹灰系统，按每一层催化剂设置4台吹灰器进行设计，预留层吹灰器只预留吹灰器接口。
声波吹灰器的频率为75HZ，有效辐射范围为13米，内部能量输出水平为147dB，外部噪音水平为85dB，建议的吹扫频率为10秒/10分钟，每个反应器从最上层开始吹扫，每层的吹灰器同时动作。声波式吹灰器工作介质为压缩空气，压缩空气由电厂提供。
2.5 氨的空气稀释和喷射系统

每台锅炉设两台100%容量的离心式稀释风机，一用一备。设二套氨/空气混合系统，分别用于两台SCR反应器的氨与空气的混合。
为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，将氨浓度降低到爆炸极限（其爆炸极限(在空气中体积％)为 15％～28％）下限以下，控制在5％以内。卖方将按此要求以脱硝所需最大供氨量为基准设计氨稀释风机及氨/空气混合系统。
氨/烟气混合均布系统按如下设计：每台SCR反应器设置6台涡流混合器。由氨/空气混合系统来的混合气体喷入位于烟道内的涡流混合器处，在注入涡流混合器前将设手动调节阀，在系统投运时可根据烟道进出口检测出的NOx浓度来调节氨的分配量，调节结束后可基本不再调整。

2.6 烟气取样系统

每台炉设置4台烟气取样风机，2台为原烟气取样风机，2台为净烟气取样风机，皆为一用一备。原烟气取样风机从喷氨点前的烟道抽取原烟气经风机后注入反应器出口，净烟气取样风机从反应器出口抽取净烟气经风机后注入反应器出口烟道。位于烟道抽取烟气处的管道都设置了过滤元件以过滤烟气中的烟尘，在每台反应器抽取烟气入口管道上安装有NOx及O2分析仪。
2.7 冷却水系统

烟气取样风机轴承冷却采用锅炉房区域闭式冷却水，排水至闭式水回水管。氨站区卸料压缩机冷却水取自工业水，排水至氨区地坑。
2.8 仪表压缩空气系统

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。
2.9 液氨储存蒸发系统

液氨储存、制备、供应系统包括液氨卸料压缩机、储氨罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽、稀释风机、混合器、氨气稀释槽、废水泵、废水池等。此套系统提供氨气供脱硝反应使用。液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入储氨罐内，将储槽中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气，经氨气缓冲槽来控制一定的压力及其流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送达脱硝系统。氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释槽中，经水的吸收排入废水池，再经由废水泵送至废水处理厂处理。
设计的氨制备及其供应系统中，氨的供应量能满足锅炉不同负荷的要求，调节方便灵活，可靠；存氨罐与其他设备、厂房等要有一定的安全防火防爆距离，并在适当位置设置室外防火栓，设有防雷、防静电接地装置；氨存储、供应系统相关管道、阀门、法兰、仪表、泵等设备选择时，其必须满足抗腐蚀要求，采用防爆、防腐型户外电气装置。氨液泄漏处及氨罐区域应装有氨气泄漏检测报警系统；系统的卸料压缩机、储氨罐、氨气蒸发槽、氨气缓冲槽及氨输送管道等都备应有氮气吹扫系统，防止泄漏氨气和空气混合发生爆炸。氨存储和供应系统应配有良好的控制系统。
（1）选择的卸料压缩机应能满足各种条件下的要求。卸料压缩机抽取储氨罐中的氨气，经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨储罐中。卖方在选择压缩机排气量时，要考虑储氨罐内液氨的饱和蒸汽压，液氨卸车流量，液氨管道阻力及卸氨时气候温度等。卸料压缩机2台，1用1备。
（2）储氨罐每台炉液氨的储氨罐容量，应按照锅炉BMCR工况，在设计条件下，每天运行20小时，连续运行10天的消耗量考虑。储槽上应安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀为储槽液氨泄漏保护所用。储槽还装有温度计、压力表、液位计、高液位报警仪和相应的变送器将信号送到脱硝控制系统，当储槽内温度或压力高时报警。储槽应有保温层和遮阳棚防太阳辐射措施，四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当储槽槽体温度过高时自动淋水装置启动，对槽体自动喷淋减温；当有微量氨气泄露时也可启动自动淋水装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。
（3）液氨蒸发所需要的热量采用蒸汽来提供热量。蒸发槽上装有压力控制阀将氨气压力控制在一定范围，当出口压力达到过高时，则切断液氨进料。在氨气出口管线上应装有温度检测器，当温度过低时切断液氨，使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力，蒸发槽也应装有安全阀，可防止设备压力异常过高。液氨蒸发槽应按照在BMCR工况下2×100％容量设计。
（4）从蒸发槽蒸发的氨气流进入氨气缓冲槽，通过调压阀减压成一定压力，再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。液氨缓冲槽应能满足为SCR系统供应稳定的氨气，避免受蒸发槽操作不稳定所影响。缓冲槽上也应设置有安全阀保护设备。

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