广州恒运热电（C）厂有限责任公司小型SCR脱硝技改项目脱硝系统培训教材

文件编号 文件编号 GCL Eng TX033 TRAIN 001 广州恒运热电 广州恒运热电 C C 厂有限责任公司 厂有限责任公司 小型小型 SCRSCR 脱硝技改项目脱硝技改项目 脱硝系统培训教材脱硝系统培训教材 中环 中国 工程有限公司中环 中国 工程有限公司 2010 年年 06 月月 目 录 前前 言言 1 1 SCR 设计基础及性能指标设计基础及性能指标 2 1 1 工艺系统简介工艺系统简介 2 1 2 主要设计基础数据主要设计基础数据 2 2 SCR 反应系统的组成及工艺描述反应系统的组成及工艺描述 6 2 1 SCR 反应系统概述反应系统概述 6 2 2 选择性催化还原选择性催化还原 SCR 法法 6 2 3 稀释空气系统描述稀释空气系统描述 8 2 4 仪用空气系统描述仪用空气系统描述 8 2 5 吹灰系统描述吹灰系统描述 8 2 6 消防及安全系统描述消防及安全系统描述 9 3 工艺系统设计参数 工艺系统设计参数 12 3 1 脱硝系统工艺参数脱硝系统工艺参数 12 3 2 催化剂数据催化剂数据 12 4 SCR 脱硝系统的运行管理脱硝系统的运行管理 15 4 1 日常运行的防范措施及基本要求日常运行的防范措施及基本要求 15 4 2 定期检查的预防要求定期检查的预防要求 15 4 3 SCR 反应器系统基本运行操作反应器系统基本运行操作 16 4 4 SCR 反应器系统操作基本要求反应器系统操作基本要求 17 5 工艺控制说明 工艺控制说明 20 5 1 系统控制概述系统控制概述 20 5 2 烟气系统烟气系统 20 5 3 稀释风机系统稀释风机系统 20 5 4 SCR 反应器系统反应器系统 21 5 5 氨喷射系统氨喷射系统 21 5 6 吹灰系统和灰输送系统吹灰系统和灰输送系统 21 5 7 操作室控制系统操作室控制系统 21 6 控制逻辑描述 控制逻辑描述 22 6 1 控制原理简述控制原理简述 22 6 2 SCR 系统控制系统控制 25 6 3 稀释风机系统稀释风机系统 27 6 4 声波吹灰系统声波吹灰系统 28 7 设备平面布置说明 设备平面布置说明 30 7 1 设备一览表设备一览表 30 7 2 设备布置设备布置 32 8 电气系统简介 电气系统简介 32 8 1 设计依据设计依据 32 8 2 电气主接线电气主接线 32 8 3 电气设备布置与安装电气设备布置与安装 32 8 4 保护 测量及控制保护 测量及控制 33 8 5 过电压与接地过电压与接地 33 8 6 照明及检修系统照明及检修系统 33 8 7 电缆防火及阻燃电缆防火及阻燃 34 9 控制系统简介 控制系统简介 34 9 1 工程概况工程概况 34 9 2 SCR 控制方式及控制水平控制方式及控制水平 35 9 3 控制系统的可靠性控制系统的可靠性 36 9 4 热工自动化功能热工自动化功能 36 9 5 主要监控设备选型主要监控设备选型 38 9 6 电源和气源电源和气源 38 9 7 电缆及敷设电缆及敷设 39 9 8 电缆防火电缆防火 39 前前 言言 制定本培训教材的目的 加强广州恒运热电 C 厂有限责任 公司小型 SCR 脱硝技改项目脱硝装置标准化管理 保证脱硝装置 正常安全运行 使脱硝装置的运行维护操作程序化 规范化 本培训教材包含 SCR 调控管理 启停操作的基本要求 为确保 装置安全正常运行提供指导 因此操作员有必要对机械 设备以及 系统功能和工艺流程全面掌握和理解 包括设备 管道及管道附件 电气 在线检测仪表及控制等系统的结构及原理 安装 运行及维 护等 如果在长时间运行后 由于热电厂操作人员经验的不断积累 最终发现操作程序与目前的说明不同 应向承包商反馈此信息以便 修改操作说明 承包商保留修改和添加的权利 为保证系统的正常 运行 装置必须置于有效的监督之下 操作员必须明确操作人员必 须承担的责任 操作人员的主要任务 不仅要掌握操作本套 SCR 反应器脱硝装 置的安全正常运行技能 更重要的是能在系统发生故障时迅速正确 地采取措施消除故障 因此要求操作人员认真学习本培训教材 本培训教材对操作和 维护只能起指导作用 1 SCR 设计基础及性能指标设计基础及性能指标 1 1 工艺系统简介工艺系统简介 脱硝工艺采用选择性催化还原法 SCR 每台锅炉设置两个反 应器 催化剂装填采用 1 层 在锅炉燃料用设计燃料煤种 100 负荷 时脱硝装置的效率 38 入口 NOx 浓度 210 mg Nm3 脱硝装置 不设烟气旁路 本工程设置有声波吹灰装置 从锅炉高温省煤器出来的烟气 与喷氨格栅喷入的不超过 5 气 氨的稀释空气在进口烟道充分混合后从上部进入反应器 在催化剂 的催化作用下 NOX与 NH3进行还原反应生存 N2和 H2O 反应后 的烟气返回锅炉的低温省煤器 换热后去布袋除尘器 1 2 主要设计基础数据主要设计基础数据 1 2 1 主要设备参数表主要设备参数表 设计煤种 设计煤种 设备名称参数名称单 位参 数 制造厂东方锅炉厂 型式DG680 13 7 20 过热器蒸发量 BMCR t h 680 过热器出口蒸汽压力 BMCR MPa g 13 7 过热器出口蒸汽温度 BMCR 540 省煤器出口烟气温度 BMCR 369 空预器出口烟气温度 BMCR 145 锅 炉 锅炉计算耗煤量 BMCR t h98 89 数量 每台炉 6 机组 一台 7 机组 二台 型式 6 机组 四室四电场 7 机组 双室五电场 除尘效率 6 机组 99 5 7 机组 99 8 除 尘 器 引风机出口灰尘浓度 6 O dry 6 机组 150 7 机组 200 设备名称参数名称单 位参 数 型式及型号 6 机组 动叶可调双级 轴流式引风机 SAF25 16 2 7 机组 动叶可调双级 轴流式引风机 SAF25 16 2 风量 BMCR m3 s 6 机组 196 7 机组投脱硫 TB1 176 B MCR1 147 18 风压Pa 6 机组 TB1 5016 7 机组投脱硫 TB1 8448 B MCR1 6400 进口烟温 投脱硫 145 引风机 电动机功率kW 6 机组 1700 7 机组投脱硫 TB1 1850 B MCR1 1034 高度m180烟囱 材质钢筋混凝土 1 2 2 燃料燃料 表表 1 2 2 1 煤质分析表煤质分析表 项项 目目符号符号单位单位设计煤种设计煤种校核煤种校核煤种 应用基全水份Mt 11 810 8 分析基水份Mad 2 313 05 收到基灰份Aar 17 89515 318 可燃基挥发份Vdaf 36 03537 98 收到基低位发热量QnetarKJ kg2148022700 收到基碳成分Car 57 1758 31 收到基氢成分Har 3 923 69 收到基氧成分Oar 7 5410 166 收到基氮成分Nar 0 790 966 收到基硫成分Sar 0 880 75 可磨系数 哈氏 HGI7053 BT 可磨系数KVTI1 29841 0962 灰熔点t1 1500 1500 灰软化温度t2 1500 1500 灰流动温度t3 1500 1500 表表 1 2 2 2 灰分分析表灰分分析表 项目项目符号符号单位单位设计煤种设计煤种校核煤种校核煤种 二氧化硅SiO2 52 7852 68 三氧化二铝AL2O3 36 6433 84 三氧化二铁Fe2O3 4 633 02 氧化钙CaO 2 143 25 氧化镁MgO 0 391 37 氧化钾K2O 0 830 7 三氧化硫SO3 0 821 14 氧化钠Na2O 0 280 8 1 2 3 脱硝设计基准参数 表 1 2 3 1 锅炉 BMCR 工况空预器出口烟气中污染物成分 项目 煤种单位 BMCR 75 EC R 50 EC R 40 EC R 设计煤种 标态 干态 Nm3 h 689814510533412929359720 设计煤种 质量流量 Kg s 273 8201 6160 6139 2 校核煤种 标态 干态 Nm3 h 675268500425404458352048 烟气量 校核煤种 质量流量 Kg s 268 9198 2157 7136 6 设计煤种 145145145 145 烟气温 度校核煤种 145145145 145 设计煤种mg Nm33548 23548 23548 23548 2SO2 6 O2 dry 校核煤种mg Nm34281 24281 24281 24281 1 SO3 6 设计煤种mg Nm317 817 817 817 8 O2 dry 校核煤种mg Nm321 521 521 521 5 设计煤种g Nm331 82631 82631 82631 826烟尘浓 度 6 O2 湿态 校核煤种 g Nm326 838 4 26 838426 838426 8384 设计煤种Vol 8 04887 75846 91316 6416含水量 H2O 湿态 校核煤种 Vol 8 37348 06877 18256 8964 设计煤种Vol 4 77155 53387 74588 4591含氧量 O2 湿态 校核煤种 Vol 4 74425 50447 71068 4226 设计煤种 Vol 74 147 6 74 303774 760974 7609 含氮量 N2 湿态 校核煤种 Vol 73 723 6 73 900074 413674 5792 根据空气预热器出口的烟气流量及烟气成分 按设计煤种 空 气预热器漏风率 6 省煤器出口温度 6 炉为 362 7 炉为 329 计算 SCR 反应器进口的烟气参数 参见下表 表表 1 2 2 2 SCR 反应器入口烟气参数反应器入口烟气参数 序号序号烟气参数烟气参数符号符号数值数值 1 烟气流量Nm3 h wet753022 2 计算干烟气流量Nm3 h dry684252 2 3 实际烟气流量m3 h wet1779625 5 4 烟气温度 369 5 烟气表压力Pa g 500 00 6 大气压力Pa a101325 7 H2Ovol wet9 13 8 CO2vol wet14 01 9 O2vol wet3 25 10 N2vol wet73 53 11 SO2vol wet0 07 12 100 13 Ashg Nm3 dry 6 O231 8 14 NOx mg Nm3 dry 6 O2 210 15 Cl HCl mg Nm3 dry 6 O2 0 16 F HF mg Nm3 dry 6 O2 0 17 SO2 mg Nm3 dry 6 O2 3548 18 SO3 mg Nm3 dry 6 O2 30 19 As Gas mg Nm3 dry 6 O2 0 20 Pb mg Nm3 dry 6 O2 0 21 Hg mg Nm3 dry 6 O2 0 2 SCR 反应系统的组成及工艺描述反应系统的组成及工艺描述 2 1 SCR 反应系统概述反应系统概述 本工程 SCR 反应器布置在锅炉与除尘器之间 采用独立支撑结 构 目前 各主要工业发达国家用来控制电站锅炉 NOx 排放的技术 可以分为三大类 使用低 NOx 燃烧技术 低 NOx 燃烧器 烟气脱 硝 在各类燃料中 固体燃料的含氮量最高 0 5 2 5 原油次之 1 左右 气体燃料最低 天然气中几乎不含氮 因此 采用天然 气等气态燃料是最好选择 但是由于我国的能源结构和能源政策的 限制 使用固体燃料还占主导地位 低 NOx 燃烧控制主要是抑制和减少锅炉燃烧过程中的 NOx 的 产生 有以下几种形式 低氧燃烧 排气循环燃烧 注入水蒸气或 水 二级燃烧 浓淡燃烧 分段燃烧 降低空气比等 其中效果最 好的是二级燃烧和浓淡燃烧 燃烧控制能减少 20 50 的 NOx 生 成 技术简单 不占地 费用较低 但是进一步提高 NOx 的脱除率 很难 不能满足环保标准的提高 而且低 NOx 燃烧通常伴随的是燃 烧效率降低 不完全燃烧损失增加 煤耗增加 同时会使飞灰特性 发生变化 影响灰渣的凝硬性及烧失量 给电厂灰渣的综合利用带 来影响 要进一步降低烟气中 NOx 的浓度 当前脱氮最有效 技术 最成熟的方法就是燃烧后控制 即烟气脱氮 2 2 选择性催化还原选择性催化还原 SCR 法法 选择性催化还原 SCR 技术是目前应用最多而且最有成效的烟气脱硝技术 SCR 技术是在钒催化剂作用下 以 NH3作为还原剂 将 NOx 还原成 N2和 H2O NH3不和烟气中的残余的 O2反应 而如果采用 H2 CO CH4等还原剂 它们在还原 NOx 的同时会与 O2作用 因此称这种方法为 选择性 示意图如 图 1 所示 主要反应方程式为 4NH3 4NO O2 4N2 6H2O 1 NO NO2 2NH3 2N2 3H2O 2 催化剂 图图 1 催化反应示意图催化反应示意图 选择适当的催化剂上述反应可以在 300 400 的温度范围内有效进行 脱 硝率可达到 80 90 目前 世界各国采用的 SCR 系统有数百套之多 技术 成熟 运行可靠 NOx 脱除率高 SCR 系统在电厂的布置方式有 3 种 第 1 种是高尘布置方式 即将 SCR 布 置在省煤器与空预器之间 该方式是应用最广泛的布置方式 温度在 300 420 范围内 是大多数催化剂的最佳反应温度区 但催化剂处于高尘烟 气中 条件恶劣 寿命会受到影响 第 2 种布置方式是将电除尘器布置在空气 预热器之前 而 SCR 反应器布置在电除尘器和空气预热器之间 该布置方式可 防止烟气中飞灰对催化剂的污染和对反应器的磨损与堵塞 但其缺点是电除尘 器在 300 400 的高温下无法正常运行 第 3 种是尾部布置方式 SCR 反应器 布置在除尘器和烟气脱硫系统之后 催化剂不受飞灰和 SO2 的影响 但由于烟 气温度较低 一般需要气气换热器或采用加设燃油或燃天然气的燃烧器将烟气 温度提高到催化剂的活性温度 势必增加能源消耗和运行费用 SCR 技术在国内已逐步开始推广应用 目前已建成或正在建设的 SCR 脱硝 装置约有几十套 脱硝反应系统流程简图见附图 1 2 3 稀释空气系统描述稀释空气系统描述 氨和空气在混合器和管路内借流体动力原理将二者充分混合 再将混合物导入气氨分配总管内 氨喷射系统包括供应箱 喷雾格 栅和喷孔等 喷射系统配有手动调节阀来调节氨的合理分布 在对 NOX浓度进行连续分析的同时 调节必要的氨量从喷氨格栅中喷出 通过格栅使氨与烟气混合均匀 2 4 仪用空气系统描述仪用空气系统描述 压缩 仪用空气由旺隆热电有限公司厂区管网仪用空气总管接 出 SCR 反应器声波吹灰器仪用空气接自锅炉系统声波吹灰器仪用 空气总管 仪用空气在反应区 直接供管道吹扫和仪表用气 2 5 吹灰系统描述吹灰系统描述 广州恒运热电 C 厂 2 210MW 燃煤发电供热机组 6 锅炉 7 锅炉配有 4 台 SCR 反应器 每台 SCR 反应器配有 2 台声波吹灰 器 合计 8 台声波吹灰器 本技改脱硝系统声波吹灰空气参数 0 8 MPa 左右 仪用气源品质 本工程压缩空气接自锅炉目前的声波吹 灰系统 供方需充分考虑和分析本工程 SCR 反应器的实际工况 设计出 有针对性的高效的声波吹灰器 需考虑的因素 a SCR 反应器处于省煤器和空预器之间 含尘量高 b SCR 反应器的尺寸 结构和催化剂的布置位置 c 烟气温度 300 400 d 烟气平均流速 2 5 4 2m s e 催化剂为 江苏龙源催化剂有限公司蜂窝式催化剂 技术要求如下 1 声波吹灰器用于清除 SCR 反应器催化剂表面及其附件表 面等处的积灰 2 声波作用范围宽 在要求作用范围内 能均匀的除去烟气 中的灰尘 不留死角 3 声波对催化剂和 SCR 反应器本体不能造成不利影响 使 用寿命长 4 制作声波吹灰器的材料必须耐高温 最高耐温 500 抗 腐蚀 耐磨性能好 5 从操作简便性 节约的角度出发 并考虑到电厂机组有 DCS 系统 供方声波清灰系统相关信号直接连到 DCS 系统上即可 DCS 系统为每台声波吹灰器提供一路 DO 信号输出 对声波吹灰器 配备的电磁阀进行控制 只需控制电磁阀的开闭即可 电磁阀无须向 DCS 系统提供反馈信号 按照每台炉 2 台 SCR 反应器 每台反应器 现在安装催化剂 1 层 每层安装声波吹灰器 2 台 每台锅炉共 4 个声波吹灰器 每台机组需预留 DCS 控制点 4 个 DO 2 个 DI 2 6 消防及安全系统描述消防及安全系统描述 2 6 1 还原剂安全及消防 本技改脱硝系统所用的还原剂气氨来自于主体液氨站 主体液 氨站的液氨安全性措施 消防措施由主体考虑 在此不再赘述 2 6 2 劳动安全与职业卫生 根据中华人民共和国劳动部令第 3 号文 建设项目 工程 劳 动安全卫生监察规定 1996 10 17 以及国务院令 393 号 建设工 程安全生产管理条例 的要求 以及劳动部针对火力发电厂薄弱环 节所制定和颁发的一系列预防事故的措施 本工程设计严格按照 火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程 DL5053 1996 中 的要求作相应考虑 以保证本工程的安全生产和维护职工的身心健 康 广州恒运热电 C 厂有限责任公司小型 SCR 脱硝技改项目 在主 体 SCR 反应器设计中已经遵照 电业安全工作规程 的要求 对电 气设备爆炸 各种转动机械 各类建筑物的火灾 平台楼梯 吊装 孔洞的坠落伤害等均考虑采取了安全措施 以保障职工的生命安全 本项目工程在劳动安全卫生方面主要考虑的是存在有化学伤害物质 的场所及本项目工程投入运行时制氨过程中的风机 泵 加热器及 压缩机的噪声 根据 工业企业设计卫生标准 GBZ1 2002 和 工业企业 噪声卫生标准 试行 的要求 对本项目工程存在有化学伤害物 质以及噪声和振动均将采取保护措施 对高温区域采取降温通风措 施 对一些封闭式的建筑物注意防暑 降温和通风 对各类重点防 火建筑物应考虑重点消防措施 以保障安全和文明生产 2 6 2 1 防电伤及防机械伤害 为确保电气设备以及运行 维护 检修人员的人身安全 电气 设备的选用和设计应符合现行国家标准 电气设备安全设计导则 GB4064 84 等有关规程 规定 导则 本工程所有电力设备的 外壳均考虑接地 本项目工程的转动机械伤害主要发生在检修作业中的重物起吊和运 行中的转动设备脱挂等 工程设计中将严格按照规程规范的要求 采取一定的防护措施 对转动机械设置保护罩壳 严禁以运行的管 道 设备或平台等作为起吊重物的承力点 以防损坏 降低其强度 造成不测 2 6 2 2 防噪声及防振动 本项目工程的设备噪声相对于本厂主体来说较低 但仍需采取 控制噪声的措施 根据工业企业噪声卫生标准和本厂各类地点的噪 声标准的要求 在设备定货时 向供货商提出设备运行的噪声限制 要求 对噪声级较高的设备将考虑采用消声 隔声等措施 在总平 面布置时考虑生产 辅助建筑物的合理布局 本项目工程设计严格按照规程规范的要求 对设备的基础及平台考 虑减振措施 2 6 2 3 防暑 本项目工程设计中严格遵照 工业企业设计卫生标准 火力 发电厂采暖通风与空气调节设计规定 等规程规范 在工艺流程设 计中 使运行操作人员远离热源并根据具体条件采取隔热 通风和 空调等措施 以保证运行和检修生产人员的良好工作环境 除采取 保温隔热措施外 在建筑物内还应采取加强通风的措施 2 6 2 4 其他劳动安全及卫生措施 根据 火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程 DL5053 1996 广州恒运热电 C 厂有限责任公司统一考虑设 置劳动安全及工业卫生基层监测站及安全教育室 本脱硝工程不另 设置 工业卫生设施的设计按 工业企业设计卫生标准 GBZ1 2002 中的要求进行 本项目工程利用厂方现有设置的生 产卫生用室 生活卫生用室等各种辅助卫生设施 3 工艺系统设计参数 工艺系统设计参数 3 1 脱硝系统工艺参数脱硝系统工艺参数 表 3 1 设计参数表 序 号 项目单位规范 1 型式选择性催化还原 SCR 2 SCR 反应器数量套2 2 1 炉配 2 反应器 3 催化剂类型蜂窝式 板式 波纹板式 4 烟气流量 干烟气 Nm3 h684252 1 单台炉 烟气温度 369 SO2浓度mg Nm3 6 O2dry3548 NOx 浓度mg Nm3 6 O2dry 210 5 反应器入口 烟气参数 烟尘浓度g Nm3 6 O2dry31 8 6 反应器出口 NOx 浓度mg Nm3 6 O2dry130 7 反应器设计压力Pa 5000 8 脱硝系统压降 1 层催化剂 Pa250 9 脱硝效率 38 10 氨消耗量 单台炉 kg h20 93 11 每个反应器尺寸 长 宽 高 m5 990 9 980 7 920m 12 脱硝剂液氨 13 氨的逃逸率ppmvd 6 O2 5 0 14 NH3 NOxmol mol0 3322 15 SO2 SO3转化率 1 0 16 烟气速度m s 15 17 消耗品 液氨 规定品质 99 6 压缩空气 仪用 Nm3 h60 压缩空气 声波吹扫 Nm3 h300 瞬时 电耗 所有连续运行设备轴功率 kW56 7 3 2 催化剂数据催化剂数据 3 2 1 催化剂设计数据 项目参数单位数量 机组数量2 每一机组的反应器数量2 催化剂床层数1 催化剂类型蜂窝式 催化剂基材TiO2 V2O5 wt0 5 WO3 wt 15 TiO2 wt80 90 催化剂组 分 other wt10 15 外壁厚mm1 7 内壁厚mm1 1 开孔 opening mm7 1 孔间距 pitch mm8 2 催化剂单元截面尺寸mm mm150 150 尺寸 催化剂单元长度mm715 孔数18 18 孔 几何比表面积m2 m3409 空隙率 72 6 密度kg m3 550 每模块的比表面积m2 module473 75 轴向 MPa 3 0 抗压强度 径向 MPa 0 9 模块截面尺寸mm mm1912 974 孔容ml g0 3 0 03 BET 比表面积m2 g 50 模块高度mm935 前端耐磨长度mm20 耐磨强度 质量损失方式 kg0 06 物理性质 每一层的模块阵列5 6 催化剂反应器最初脱硝效率 52 氨逃逸率 5ppmv 模块重量吨 模块0 93 每台反应器中的催化剂量m334 749 每台机组中的催化剂量m369 498 初装一层催化剂的压降Pa 125 催化剂寿命期内的最大压降Pa 150 比速度 SV h 110835 STP 进入催化剂前线速度 LV m s4 12 催化剂内线速度 LV m s6 97 面速度 AV Nm h26 49 STP 密封材料 上密封 碳钢防灰罩 下密封 陶瓷纤维棉 箱体材料碳钢 模块 钢丝网 16Mn 钢丝网为方形孔 网 孔边长 12 5mm 丝径 1 6mm 操作温度 369 最高连续运行允许温度 400 最低连续运行允许温度 300 3 2 2 性能保证性能保证 催化剂在干基 6 的含氧量时 不小于 38 1 的脱硝效率 氨的 逃逸率不大于 5ppmv SO2 SO3的转化率小于 1 以上三项在以下的 脱硝装置入口条件下均保证 锅炉 50 BMCR 100 BMCR 负荷 脱硝装置入口烟气 NOx 含量为 210 mg Nm3 催化剂层能接受烟气含尘量不大于 31 83 g Nm3 干基 6 的含 氧量 项目单位保证值 催化剂化学寿命小时24000 首次喷氨开始 机械寿命小时 50000 NH3 NOx 摩尔比0 3322 出口的 NOxmg Nm3130 最终氮氧化物脱除率 38 1 最终 NH3逃逸率 ppmv 干基 O2 6 5 最终 SO2 SO3 转化率 1 氨耗量kg h20 85 每台炉 4 SCR 脱硝系统的运行管理脱硝系统的运行管理 4 1 日常运行的防范措施及基本要求日常运行的防范措施及基本要求 在日常运行过程中 必需考虑以下的防范措施及基本要求 4 1 1 在运行中 身体和衣服的任何部分都不得靠近风机的联轴器或 任何其它转动部件 4 1 2 检查或修理设备之前 即使设备不在运行中 也必须关断电源 而且还要关闭并锁住运行开关 并注意与烟气脱硝控制室保持 密切的联系 4 1 3 在对气体 液体取样时 按要求穿戴好防护用具 了解气体 液 体的各种属性 4 1 4 注意观察避免物体从上面落下 4 1 5 开启沟盖 井盖和人孔门时 要采取绳索捆绑等适当的措施 对已经打开的盖子 应设置醒目标志 4 2 定期检查的预防要求定期检查的预防要求 在定期检查的预防要求 除遵照必要的规定外 还需注意以下 几点 4 2 1 进入反应器 烟道或罐体 坑内部检查时 外部必须有人负责监 护和联系 还要确保通风充分 并检查氧气表上的 O2浓度值是 否符合要求 4 2 2 系统内部的湿度 温度较高 注意防止短路 电击 并确保有 足够的通风 4 2 3 进入 SCR 反应器或系统的烟道壁上如果积有灰尘或粘有凝结水 时 必须穿戴防护服 携带防护用具 4 2 4 特别注意要与锅炉运行人员和现场检查人员保持密切联系 制 订明确的命令制度 避免意外启动设备 在每次例行检查之前 建议配合锅炉侧 预先吹扫烟气脱硝 SCR 反应器系统和进出口 烟道 4 3 SCR 反应器系统基本运行操作反应器系统基本运行操作 4 3 1 在保证人身设备安全的基础上 SCR 反应器系统的操作管理包 括以下内容 运行操作基本原理 为顺利进行日常检查维护 为保持最佳运行状态 通过分析运行数据及测量数据 提高运行管理水平 4 3 2 运行操作前的准备 4 3 2 1 检查 SCR 反应系统所必需物料的有效余量 确认必需物料 如液氨 气氨 稀释空气等 的有效余量 当所剩容量很少 时需重新充装 确保系统设备正常运行 对所剩余量及所耗量 作相应的记录 4 3 2 2 检查每台设备的润滑状态 检查每台设备的润滑状态 如稀释风机 加入润滑油至规定容 量 若润滑油量不够 会对设备造成损伤 对每台设备的月耗 及年耗量进行记录 以便于以后管理及采购 4 3 2 3 动设备的联轴器和三角形传动 V 型 皮带的检查 转动设备的联轴器和 V 型皮带是动力传动中介 所以应检查其 连接或绷紧状态 若连接松动或皮带较松驰 参照供应商提供 的手册将其调紧 4 3 2 4 电源的管理 当开 关电源时应检查以下事项 已完成每台设备的检修 有没有第三个人在工作 检查警示牌 如 检修期间严禁运行 是否拿走 4 4 SCR 反应器系统操作基本要求反应器系统操作基本要求 4 4 1 SCR 反应器系统单元操作 常规操作 如 SCR 反应器的启停 通过脱硫控制室 DCS 顺序 控制实现 单元操作方法如下 按喷氨系统 闭环调节 进行 4 4 2 SCR 反应器系统运行操作的转换 4 4 2 1 顺序控制开关 In CRT SCR 启停操作可以划分成各个模块 每个模块设有连续总开关 1 单个设备运行开关 In CRT 设有 开 关 启 停 手动 等运行命令的设备如下 a 顺序控制中包含的设备 b 包含在启 停程序内的单个设备 c 设有多种启动方式的设备 设有 启 停 等运行命令 不设 手动 自动 命令 的设备如下 a 不包含在任何程序中的设备 b 只有一种启动方式的设备 2 正常使用设备的选择性开关 In CRT 多于两台 并包含在顺序控制中的设备 设有选择开关 可指 定应运行的设备 当顺序控制启动时 被选定的设备通过 DCS 启动 若指定运行的设备由于电气故障等原因停运了 备用设备将被开启 3 紧急状态按钮 SCR 反应器系统设有紧急状态按钮 本章描述了 SCR 反应器系 统的紧急停机按钮 为了保护 SCR 系统 故设置了紧急停机 通过各个因子的保护性联锁命令 自动实现紧急停机 当保护性联锁生效 或运行人员判断应紧急停机时 应准确估 计当时的情况 找出事故原因 果断采取措施 密切联系炉侧工况 尤其是因为设备停机而造成的液氨管线 气氨管线 缓冲罐 液氨蒸发器的压力升高 会产生二次问题 因此 有必要对问题设 备和管线进行排空 在紧急停机后重启 SCR 系统之前 就地检查每个单元是否正常 启动时应紧密联系锅炉侧 当 SCR 系统紧急停机后 烟气还将通过 SCR 反应器及进出烟道排至烟囱 因此当 SCR 反应器紧急停机及停 机后重启时 一定要密切关注锅炉侧情况 4 4 2 2 紧急停机后相应措施 当 SCR 系统紧急停机后 检查事故原因及规模 而后在适合当 时情况的条件下运行系统 另外 如有必要进行修复工作 如果修复工作要花很长时间 将 SCR 系统设定在长期关闭状态 紧急停机后重启 在确定已排除了紧急停机原因后 SCR 系统可以顺利重启 准 备通烟气 系统可以按正常启动程序启动 启动操作主板 将系统设置在中期停机状态 重设紧急停机状态 准备通烟气 密切关注炉侧情况 保护性联锁停机 SCR 系统设有闭环 保护性联锁 为保护环境及系统本身 可 协调炉侧情况 安全关闭 SCR 系统 在理解系统的保护性联锁及独 立联锁的基础上运行 SCR 系统 设备之间的联锁 每个设备都有各种适合自身特点的联锁 当联锁单元激活后 首先应尽快检查故障原因 然后采取修复措施 4 4 3 分项系统操作开关的安装位置 主体单元操作开关的安装位置见热控图 4 4 3 1 原则上说所有的操作可以在控制室的 DCS 上面完成 4 4 4 6 7 锅炉系统 SCR 反应区监控方法 4 4 4 1 监察项目 启停时间 监察 显示过程数量 显示顺序控制进程及连续控制条件 显示各单元的操作执行情况 显示紧急状况 操作人员的就地确认 监察装置的构成 4 4 4 2 CRT 发出局部警报 使操作人员清楚当时的运行条件 4 4 4 3 备用板 设在脱硫控制室的备用板 可在 DCS 失灵时发出 SCR 反应区 警报 备用板可发出如下警报 SCR 系统故障 紧急停机 SCR 系统紧急停机 气氨调节阀故障警报 稀释风机警报 跳闸 反应器入口烟道温度过低 300 以下 警报 5 工艺控制说明 工艺控制说明 5 1 系统控制概述系统控制概述 本脱硝技改项目工艺系统主要为 SCR 脱硝反应系统 SCR 脱 硝反应系统由 SCR 反应器 氨喷射系统 空气供应系统所组成 脱 硝反应系统流程简图见图 5 1 1 图 5 1 1 脱硝反应系统流程简图 5 2 烟气系统烟气系统 由于 SCR 系统所要求的烟气温度为 300 420 故本项目工程 SCR 反应器放置在锅炉高温省煤器出口和高温空气预热器之间 此 处烟气温度为 369 满足 SCR 反应要求 气氨与空气均匀混合后 通过喷氨格栅与烟气均匀混合后进入反应器 烟气经过烟气脱硝过 程后经空气预热器热回收后进入静电除尘器和 FGD 系统后排入大气 5 3 稀释风机系统稀释风机系统 稀释空气对氨 空气混合比在调试期 利用手动阀门来操作调整 一旦空气调整后则空气流就不需随锅炉负荷而调整 稀释后的混合 气体含 5 氨气 一台稀释风机流量低和稀释风机出现故障时 报 警 并切换至另外一台稀释风机 两台风机流量均低时或均出现故 障时 关闭本台系统气氨供给阀门 停止供氨 5 4 SCR 反应器系统反应器系统 反应器的上部安装有导流板 整流装置 在反应器的竖直段装 有催化剂床 反应器采用固定床平行通道型式 安装一层 每台炉 设 2 个反应器 平行布置 每层催化剂前端有耐磨层 减弱飞灰对 催化剂的冲刷作用 反应器为直立式焊接钢结构容器 内部设有催 化剂支撑结构 能承受内部压力 地震负荷 烟尘负荷 触媒负荷 和热应力等 反应器壳外部设有加固肋及保温层 触媒层顶部装有 密封装置 防止未处理过的烟气短路 催化剂通过反应器外的催化 剂填装系统从侧门放入反应器内 5 5 氨喷射系统氨喷射系统 氨和空气在氨 空气混合器和管路内借流体动力原理将二者充分 混合 再将混合物导人气氨分配总管内 氨喷射系统包括供应箱 喷雾格栅和喷孔等 喷射系统配有手动调节阀来调节氨的合理分布 在对 NOX浓度进行连续分析的同时 调节必要的氨量从喷氨格栅中 喷出 通过格栅使氨与烟气混合均匀 5 6 吹灰系统和灰输送系统吹灰系统和灰输送系统 根据本工程灰的特性 在每层催化剂之前设置吹灰器 可随时将 沉集于催化剂入口处的飞灰吹除 防止堵塞催化剂通道 吹灰采用 声波吹灰系统 每台反应器催化剂布置声波吹灰器 4 只 5 7 操作室控制系统操作室控制系统 DCS 控制室显示 控制 SCR 反应系统现场设备和阀门按预先设置 的程序进行动作 6 控制逻辑描述 控制逻辑描述 脱硝控制系统分为供氨系统 主要包括氨供应 和 SCR 控制系 统 主要包括喷氨系统 SCR 吹灰系统 采用控制室 DCS 的控制 手段 6 1 控制原理简述控制原理简述 SCR 烟气脱硝控制系统依据确定的 NH3 NOx 摩尔比来提供所需 要的气氨流量 进口 NOx 浓度和烟气流量的乘积产生 NOx 流量信 号 此信号乘上所需 NH3 NOx 摩尔比就是基本氨气流量信号 前馈 信号 根据烟气脱硝反应的化学反应式 一摩尔氨和一摩尔 NOx 进行反应 摩尔比对应关系的决定是在现场调试期间来决定并记录 在气氨流量控制系统的程序上 所计算出的气氨流量需求信号送到 DCS 控制器并和真实气氨流量的信号相比较 所产生的误差信号经 比例加积分动作处理送氨气流量控制阀进行定位 同时根据设计脱硝 38 0 依据入口 NOx 浓度和设计中要求的 最大 5 0ppm 的氨逃逸率计算出修正的摩尔率 反馈信号 并输入 在气氨流量控制系统的程序上 SCR 控制系统根据计算出的氨气流 量需求信号去定位气氨流量控制阀 实现对脱硝的自动控制 通过 在不同负荷下的对气氨流量的调整 找到最佳的喷氨量 稀释风机系统 稀释空气对氨 空气混合比在调试期 利用风门 来手动操作调整 一旦空气调整后则空气流量就不需随锅炉负荷而 调整 氨气和空气流量设计稀释比为 5 控制风机之间切换 气氨从已有的 2 300MW 机组的液氨蒸发器出口总管接出 液氨 蒸发器控制全部由 2 300MW 机组的 DCS 控制 手动 开 关气氨总管入口管阀门 指示 气氨管道压力 温度 SCR 控制原理概念图 6 1 1 启动顺序系统 启动顺序 准备 打开 D 厂氨蒸发器出口的手动阀门 氨 空气混合器前气 氨管道上的气动阀门 SCR 反应器进口烟道上喷氨口阀门组 观察 各设备状态是否正常 准备启动 开稀释风机 开气氨调节阀 61 62 71 72QAP10AA001 开气氨调节阀后气动阀门 61 62 71 72QAP10AA201 启动完成 开 D 厂氨站供应阀门 A0QAP10 BA001 004 各设备正常启动和停止过程中 要合理设置时间间隔 延时 启动延时统一设定为 12s 停车延时按设备的不同要求而设定 紧急 停车时不再有延时要求 6 1 2 正常停车顺序 稀释风机 关 D 厂氨站供应阀门A0QAP10 BA001 004 关气氨调节阀 6 7 61 62 71 72QAP10 AA001 关气氨调节阀后气动阀门 61 62 71 72QAP10 AA201 停车完成 注 锅炉正常运行而仅停止脱硝时 稀释风机不可关闭 6 1 3 紧急停车顺序 当锅炉发生故障时或稀释风机故障备用风机启动失败时 稀释风机紧急停车完成 关气氨调节阀后气动阀门 61 62 71 72QAP10 AA201 关气氨调节阀 61 62 71 72QAP10 AA001 关 D 厂氨站供应阀门A0QAP10 BA001 004 总之当系统需要正常停车及氨区故障时 最先停供液氨 后停 其它系统 再停 SCR 供气氨 最后停稀释风机 一是为了防止过量 液氨蒸发 使系统压力升高 二是为了防止喷氨系统中空气中氨量 升高 接近极限 可在线选择启动备用设备 可显示各机电设备运行状况 并对 供氨和 SCR 过程有关情况 报警 自动停机等 做出实时纪录 6 1 4 联锁 稀释风机关气氨调节阀后气动阀关门 延时 稀释风机前风门关稀释风机关 延时 稀释风机关 非 气氨调节阀后气动阀开 稀释空气流量低气氨调节阀后气动阀关 非 烟气温度低低系统停车 与 锅炉负荷低系统停车 与 催化剂压降高 与 系统停车 6 2 SCR 系统控制系统控制 6 2 1 启动 运行条件控制 6 2 1 1 烟气温度 烟气温度对脱硝性能有很大影响 烟气温度范围在 300 400 6 2 1 2 催化剂压降 初装一层催化剂的压降 125Pa 催化剂寿命期内的最大压降 150Pa 压降高于设计值 系统报警 等待停车清扫 6 2 1 3 喷氨流量 喷氨是 SCR 反应的原料 只有正常喷氨 标志 SCR 脱硝运行 6 2 1 4 氨逃逸率 氨的逃逸率与烟气温度 烟气流量 脱硝率 运行期等有关 控制氨逃逸率 5 0ppmvd 6 02 防止 NH3HSO4沉积和腐蚀 6 2 2 SCR 控制系统 6 2 2 1 烟气 NOx 控制 6 2 2 2 气氨流量控制 6 2 2 3 CEMS 系统 连续排放监视系统 CEMS 必需不仅用于监视排放量 而且 还用于喷氨流量控制 下表介绍了位于 SCR 入口和出口的 CEMS 概 况 分析仪 实测含量 计算含量 入口 NOx 含量 ppmvd ppmvd O2含量达 6 时 入口 O2含量 体积 干态 干态 出口 NOx 含量 ppmvd ppmvd O2含量达 6 时 6 2 2 4 喷氨系统 喷氨系统设备控制 6 炉 7 炉相同 自动 开 关 6 炉 SCR 反应器 A B 喷氨系统进口管阀门 61 62QAP10AA201 6 炉 SCR 反应器 A B 喷氨系统调节阀 61 62QAP10AA001 开度控制 启动 停止 6 炉稀释风机 A B 开 关 6 炉稀释风机 A B 出口管阀门 60QGP10AA101 102 手动 开 关 6 炉 SCR 反应器 A B 喷氨系统进口管阀门 6 炉 SCR 反应器 A B 喷氨调节阀门开度控制 启动 停止 6 炉稀释风机 A B 稀释风机停止条件 机组锅炉反应器引风机完全停机后 指示 6 炉 SCR 反应器 A B 喷氨进口管阀门 61 62QAP10AA201 已开 已关 进出口 NOx 含量 进口 O2含量 出口 NOX含量 6 炉 SCR 反应器 A B 喷氨调节阀 61 62QAP10AA001 阀位反馈 6 炉 SCR 反应器 A B 喷氨流量 6 炉稀释风机 A B 状态信号 6 炉稀释风机 A B 稀释风流量 报警 出 NOx 含量高 6 炉反应器 A B SCR 系统进出口 CEMS 系统故障 连锁 6 炉稀释风机 A B 同时停止 关 6 炉反应器 A SCR 系统喷氨进口管阀门 61QAP10AA201 关闭进口调节阀 61QAP10AA001 6 炉稀释风机 A B 同时停止 关 6 炉反应器 B SCR 系统喷氨进口管阀门 62QAP10AA201 关闭进口调节阀 62QAP10AA001 SCR 进口烟气温度低 6 炉 SCR 系统 A B 稀释风流量低 低 出口 NH3含量高高 在发生至少上述某种情况时 关 6 炉 SCR 系统喷氨进口管阀门 61 62QAP10AA201 关闭喷氨进口调节阀 61 62QAP10AA001 6 3 稀释风机系统稀释风机系统 6 3 1 启动 运行条件控制 稀释风机启动条件是将风机前风门关闭 稀释风机停运条件是当喷氨阀 气氨流量调节阀后 关闭 稀 释风机才能关闭 6 3 2 稀释风机控制系统 自动 启动 停止 手动 启动 停止 指示 运行 停止状态 风机温度 电流 电压 风机前风门位置状态 风机出口流量 风机出口压力 报警 风机温度高 风机出口压力低 风机出口流量低 6 3 3 切换 当风机温度过高时或工作周期的正常切换 启动备用风机 首 先关闭风机前风门 然后启动风机 当风机出口流量达正常范围 停过热风机 A 或 B 6 4 声波吹灰系统声波吹灰系统 声波吹灰器运行方案 由DCS系统控件制 6 机组声波吹灰气吹灰方案 每个声波吹灰器每 10 分钟发声 10 秒 单台反应器每层安装 2 个声波吹灰器 同层内 2 个声波吹 灰器为一组 组内的声波吹灰器同时发声 6 机组 4 台声波吹灰器 共 2 层 分 2 组 第一组发声 10 秒后 间隔 290 秒 下一组开始发 声 依次进行 循环反复 7 机组声波吹灰器吹灰方案与 6 机组相同 7 机组第一组声 波吹灰器在 6 机组第一组声波吹灰器发生 140 秒后开始发声 自动 启动 停止 指示 正在工作的喇叭开 关状态 正在工作的喇叭工作时间 仪用空气压力高 低 手动喇叭开 关 电磁阀 报警仪用空气压力高 低 7 设备平面布置说明 设备平面布置说明 7 1 设备一览表设备一览表 数量 台 重量 t 序号KKS 编号 设备 编号 设备名称设备规格及技术数据 运行 备用 总计 主要材料 单重总重 备注 一 一 SCR 系统系统 1 61 62 71 72 HTS10 AR001 6 7 SCR 反应器 A B 反应温度 300 400 长 宽 高 5 990 9 980 7 920m 44碳钢8 8335 32 1 1催化剂 均匀蜂窝式 18 孔 每个反应器 30 个催化剂模块 催化剂体积 34 749 m3 有效表面积 12270m2 44TiO2 M0O2 V2O527 9111 6 1 2喷氨格栅DN804 套4 套304 2 60 70 QGP10AN001 2 6 7 稀释风机 A B 离心式 8 09 5A Q 560Nm3 h 湿 P 6100Pa 电机型号 Y112M 4 N 4 0kW 224 壳体 Q235A 叶轮 16MnR 底板 Q235A 0 2501 0 3 61 62 71 72 QGP10AM001 6 7 氨 空气混合 器 A B SK25 150 L 100044 管道 20 单元 0Cr18Ni9 法兰 Q235 序号KKS 编号 设备 编号 设备名称设备规格及技术数据 数量 台 主要材料 重量 t 备注 运行 备用 总计单重总重 4 61 62 71 72 HCU10 AX001 2 6 7 SCR 反应器 A B 声波吹灰器 A B GE PowerwaveTM DC 75 型 声压级 147 db 作用范围 前方 0 12m 作用范围 两侧 3 4 5m 耗气量 1 14 2 28 Nm3 min 88 A B 段 喇叭筒铸铁 C 段 不锈钢 发生头 碳钢 发生头内部膜 片 钛金属 0 0590 472 二 起吊设备二 起吊设备 1 61 62 71 72 HTS10 AE001 6 7SCR 催化剂检 修电动葫芦 型号 CD1 3t 27m N 4 5 0 4kW 起重量 3t 起升高度 24m 440 481 92 2 61 62 71 72 HTS10 AE002 6 7SCR 催化剂检 修手拉葫芦 型号 HSZ2t 5m 起重量 2t 起升 高度 5m 440 0150 06 7 2 设备布置设备布置 SCR 反应器布置于锅炉之后 其优点是进入反应器的烟气温度