300MW机组SCR脱硝培训教程.doc

2 300MW2 300MW 机组脱硝工程机组脱硝工程 培训教程培训教程 山东圣杰能源环境工程有限公司山东圣杰能源环境工程有限公司 2010 年年 3 月月 1 46 目录目录 第一章第一章 脱硝介绍脱硝介绍 1 第一节 脱硝系统简单介绍 1 第二节 SNCR 选择性非催化还原法 技术原理 1 第三节 SCR 选择性催化还原法 技术原理 2 第二章第二章 临汾电厂脱硝系统介绍临汾电厂脱硝系统介绍 7 第一节第一节 设计资料设计资料 7 6 主要编制依据 7 7 主要技术原则 7 第二节第二节装置的生产原理装置的生产原理 8 第三节第三节装置的工艺流程装置的工艺流程 11 第三章第三章 设备规格设备规格 13 第一节第一节 氨区设备氨区设备 13 第二节第二节 SCR 区设备区设备 15 第四章第四章 装置开停工及正常操作装置开停工及正常操作 18 第一节 氨区运行 18 第二节 SCR 区运行 22 第五章第五章 检查保养检查保养 33 第一节 日常运行的监视项目 33 第二节 定期检修 35 第六章第六章 氨处置注意事项氨处置注意事项 37 第一节 概要 37 第二节 氨的性质及保护 37 第七章第七章 脱硝装置常见的异常现象脱硝装置常见的异常现象 40 第八章 图片第八章 图片 41 1 46 第一章第一章 脱硝理论介绍脱硝理论介绍 第一节 脱硝系统简单介绍第一节 脱硝系统简单介绍 氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一 通常所说的氮氧化物NOx 有 多种不同形式 N2O NO NO2 N2O3 N2O4 和 N2O5 其中NO 和NO2 是重要的大 气污染物 我国氮氧化物的排放量中70 来自于煤炭的直接燃烧 电力工业又 是我国的燃煤大户 因此火力发电厂是NOx 排放的主要来源之一 研究表明 煤中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解 继而进一步氧化而 生成NOx 控制NOx 排放的技术指标可分为一次措施和二次措施两类 一次措施 是通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOx 生成量 如采用低氮燃烧器 二 次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除 如SCR 烟气脱硝是目前发达国家普遍采用的减少 NOx排放的方法 应用较多的有 选择性催化还原法 Selective catalytic reduction 简称 SCR 选择性非 催化还原法 Selective non catalytic reduction 以下简称 SNCR SCR 的 脱硝率较高 SCR 的发明权属于美国 而日本率先于 20 世纪 70 年代实现其商 业化应用 目前该技术在发达国家已经得到了比较广泛的应用 日本有 93 以 上的烟气脱硝采用 SCR 运行装置超过 300 套 我国电厂普遍采用 SCR 技术进 行脱硝 烟气中 NOX 主要含量为 NO 有极少量的 NO2 环保监测以 NO2 的排放为重 点 对于SCR 工艺 选择的还原剂有尿素 氨水和纯氨 第二节第二节 SNCRSNCR 选择性非催化还原法 技术原理 选择性非催化还原法 技术原理 选择性非催化还原法 SNCR 是在无催化剂存在条件下向炉内喷入还原 剂氨或尿素 将NOx 还原为N2 和H2O 还原剂喷入锅炉折焰角上方水平烟道 900 1000 在NH3 NOx 摩尔比2 2 3 3 情况下 脱硝效率3030 5050 在950 左右温度范围内 反应式为 4NH3 4NO O2 4N2 6H2O 当温度过高时 会发生如下的副反应 又会生成NO 4NH3 5O2 4NO 6H2O 当温度过低时 又会减慢反应速度 所以温度的控制是至关重要的 该工 艺不需催化剂 但脱硝效率低 高温喷射对锅炉受热面安全有一定影响 存在 的问题是由于温度随锅炉负荷和运行周期而变化及锅炉中NOx 浓度的不规则性 2 46 使该工艺应用时变得较复杂 在同等脱硝率的情况下 该工艺的NH3 耗量要高 于SCR 工艺 从而使NH3 的逃逸量增加 第三节第三节 SCRSCR 选择性催化还原法 技术原理 选择性催化还原法 技术原理 1 1 技术原理 技术原理 有多种还原剂 CH4 H2 CO 和 NH3 可以将 NOx还原成 N2 尤其是 NH3可以 按下式选择性地和 NOx反应 4NH3 4NO O2 4N2 6H2O 1 2NO2 4NH3 O2 3N2 6H2O 2 通过使用适当的催化剂 上述反应可以在 200 450 的范围内有效进行 在 NH3 NOx为 1 摩尔比 的条件下 可以得到 80 90 的脱硝率 在反应过程 中 NH3有选择性地和 NOx反应生成 N2和 H2O 而不是被 O2所氧化 4NH3 5O2 4NO 6H2O 选择性反应意味着不应发生氨和二氧化硫的氧化反应过程 然而在催化剂 的作用下 烟气中的一小部分SO2 会被氧化为SO3 其氧化程度通常用SO2 SO3 转化率表示 在有水的条件下 SCR 中未参与反应的氨会与烟气中的SO3 反应 生成硫酸氢铵 NH4HSO4 与硫酸铵 NH4 2SO4 等一些不希望产生的副产品 其副反应过程为 2SO2 1 2O2 2SO3 2NH3 SO3 H2O NH4 2SO4 NH3 SO3 H2O NH4HSO4 2 2 工艺流程 工艺流程 SCR 烟气脱硝装置的工艺流程主要由氨区系统 氨喷射系统 催化剂 烟 气系统 反应器等组成 核心区域是反应器 内装催化剂 外运来的液氨储存 在氨储存罐内 通过氨蒸发槽蒸发为氨气 并将氨气通过喷氨格栅 AIG 的喷 嘴喷入烟气中与烟气混合 再经静态混合器充分混合后进入催化反应器 当达 到反应温度且与氨气充分混合的烟气气流经 SCR 反应器的催化层时 氨气与 NOx发生催化氧化还原反应 将 NOx还原为无害的 N2和 H2O 3 46 3 3 运行控制运行控制 在 SCR 系统设计中 最重要的运行参数是烟气温度 烟气流速 氧气浓 度 SO3 浓度 水蒸汽浓度 钝化影响和氨逃逸等 烟气温度是选择催化剂的 重要运行参数 催化反应只能在一定的温度范围内进行 同时存在催化的最佳 温度 这是每种催化剂特有的性质 因此烟气温度直接影响反应的进程 而烟 气流速直接影响 NH3 与 NOx 的混合程度 需要设计合理的流速以保证 NH3 与 NOx 充分混合使反应充分进行 同时反应需要氧气的参与 当氧浓度增加催化 剂性能提高直到达到渐近值 但氧浓度不能过高 氨逃逸是影响 SCR 系统运行 的另一个重要参数 实际生产中通常是多于理论量的氨被喷射进入系统 反应 后在烟气下游多余的氨称为氨逃逸 NOx 脱除效率随着氨逃逸量的增加而增加 在某一个氨逃逸量后达到一个渐进值 另外水蒸气浓度的增加使催化剂性能下 降 催化剂钝化失效也不利于 SCR 系统的正常运行 必须加以有效控制 4 4 催化剂催化剂 催化剂是 SCR 技术的核心 SCR 装置的运行成本在很大程度上取决于催化 剂的寿命 其使用寿命又取决于催化剂活性的衰减速度 催化剂的失活分为物 理失活和化学失活 典型的 SCR 催化剂化学失活主要是碱金属 如 Na K Ca 等 和重金属 如 As Pt Pb 等 引起的催化剂中毒 碱金属吸附在催化剂的 毛细孔表面 金属氧化物 如 MgO KaO 等 中和催化剂表面的 SO3生成硫化物 而造成催化剂中毒 砷中毒是废气中的三氧化二砷与催化剂结合引起的 催化 剂物理失活主要是指高温烧结 磨损和固体颗粒沉积堵塞而引起催化剂活性破 坏 SCR 催化剂类型及其使用温度范围 氧化钛基催化剂 270 400 氧化 铁基催化剂 380 430 沸石催化剂 300 430 活性碳催化剂 100 150 SCR 催化剂的选取是根据锅炉设计与燃用煤种 SCR 反应塔的布置 SCR 入口的烟气温度 烟气流速与NOx 浓度分布以及设计脱硝效率 允许的氨逃逸 量 允许的SO2 SO3 转化率与催化剂使用寿命保证值等因素确定的 氧化钛基催化剂的基体成分为活性TiO2 同时添加增强活性的V2O5 金属氧 化物 在需要进一步增加活性时通常还要添加WO3 此外 还需添加一些其他组 分以提高抗断裂和抗磨损性能 根据烟气中SO2 的含量 氧化钛基催化剂中 V2O5 组分的含量通常为1 5 在燃用高硫煤时 为了控制SO2 向SO3 的转化 率 V2O5 的含量通常不超过2 TiO2 具有较高的活性和抗SO2 的氧化性 V2O5 是重要的活性成分 催化剂的V2O5 含量较高时其活性也高 因此脱硝效 率较高 但V2O5 含量较高时SO2 向SO3 的转化率也较高 添加WO3 则有助于抑 制SO2 的转化 可将SO2 的转化率控制在1 以下 目前 燃煤电厂锅炉SCR 催化剂的主流结构形式有平板式和蜂窝式2 种 见 4 46 图 平板式催化剂通常采用金属网架或钢板作为基体支撑材料 制作成波纹 板或平板结构 以氧化钛 TiO2 为基体 加入氧化钒 V2O5 与氧化钨 WO3 活性组分 均匀分布在整个催化剂表面 将几层波纹板或波纹板与平板相互交 错布置在一起 蜂窝式催化剂则是将氧化钛粉 TiO2 与其他活性组分以及陶 瓷原料以均相方式结合在整个催化剂结构中 按照一定配比混合 搓揉均匀后 形成模压原料 采用模压工艺挤压成型为蜂窝状单元 最后组装成标准规格的 催化剂模块 目前采用日本技术生产的以TiO2 V2O5 WO3 作为活性成分的蜂窝式催化 剂 约占德国与日本火电厂SCR 烟气脱硝市场的70 平板式与蜂窝式催化剂通 常是制作成独立的催化剂单元 见图5 由若干个催化剂单元组装成标准化模 块结构 便于运输 安装与处理 平板式催化剂的板间距与蜂窝式催化剂的孔 径主要根据飞灰特性确定 与蜂窝式催化剂相比 平板式催化剂不易发生积灰 与腐蚀 常用于高飞灰烟气段布置 但平板式催化剂由多层材料构成 涂在其外层的活性材料在受到机械或热 应力作用时容易脱落 此外 其活性表层也容易受到磨损 SCR 系统所出现的磨损和堵塞可以通过反应器的优化设计 设置烟气整流 器 加以缓解 为了扰动烟气中的粉尘 保证催化剂表面的洁净 在反应器上 面安装声波吹灰器 SCR 反应塔中的催化剂在运行一段时间后其反应活性会降低 导致氨逃 逸量增大 SCR 催化剂活性降低主要是由于重金属元素如氧化砷引起的催化剂 5 46 中毒 飞灰与硫酸铵盐在催化剂表面的沉积引起的催化剂堵塞 飞灰冲刷引起 的催化剂磨蚀等3 方面的原因 为了使催化剂得到充分合理利用 一般根据设计脱硝效率在SCR 反应塔中 布置2 4 层催化剂 工程设计中通常在反应塔底部或顶部预留1 2 层备用层 空间 即2 1 或3 1 方案 采用SCR 反应塔预留备用层方案可延长催化剂更换 周期 一般节省高达25 的需要更换的催化剂体积用量 但缺点是烟道阻力损失 有所增大 SCR 反应塔一般初次安装2 3 层催化剂 当催化剂运行2 3 a 后 其反 应活性将降低到新催化剂的80 左右 氨逃逸也相应增大 这时需要在备用层空 间添加一层新的催化剂 在运行6 7 a 后开始更换初次安装的第1 层 运行约 10 a 后才开始更换初次安装的第2 层催化剂 更换下来废弃催化剂一般可进行再生处理 回收再利用或作为垃圾堆存填 埋 一般对催化剂进行再生处理后得到的催化剂的脱硝效果和使用寿命接近于 新催化剂 再生处理费用约为新催化剂的40 50 5 5 反应温度 反应温度 不同的催化剂具有不同的适用温度范围 当反应温度低于催化剂的适用温 度范围下限时 在催化剂上会发生副反应 NH3与 SO3和 H2O 反应生成 NH4 2SO4或 NH4HSO4 减少与 NOx 的反应 生成物附着在催化剂表面 堵塞催化剂的 通道和微孔 降低催化剂的活性 另外 如果反应温度高于催化剂的适用温度 催化剂通道和微孔发生变形 导致有效通道和面积减少 从而使催化剂失活 温度越高催化剂失活越快 6 6 供氨与喷氨系统 供氨与喷氨系统 还原剂 NH3的用量一般根据期望达到的脱硝效率 通过设定 NH3和 NOx 的 摩尔比来控制 催化剂的活性不同 达到相同转化率所需要的 NH3 NOx摩尔比不 同 各种催化剂都有一定的 NH3 NOx摩尔比范围 当摩尔比是较小时 NH3和 NOx的反应不完全 NOx的转化率低 当摩尔比超过一定范围时 NOx的转化率不 再增加 造成还原剂 NH3的浪费 泄漏量增大 造成二次污染 NH3与烟气的混合程度也十分重要 如混合不均 即使输入量大 NH3和 NOx也不能充分反应 不仅不能到达有效脱硝的目的 还会增加 NOx的泄漏量 当速度分布均匀 流动方向调整得当时 NOx转化率 液氨泄漏量及催化剂的寿 命才能得到保证 采用合理的喷嘴格栅 并为 NH3和废气提供足够长的混合通 道 是使 NH3和废气均匀混合的有效措施 SCR 烟气脱硝系统以氨作为还原介质 供氨系统包括氨的储存 蒸发 输 6 46 送与喷氨系统 氨的供应有3 种方式 液氨 纯氨NH3 也称无水氨或浓缩氨 氨水 氨的水溶液 通常为25 32 的氢氧化铵溶液 与尿素 40 50 的尿 素颗粒溶液 目前 电厂锅炉SCR 装置普遍使用的是液氨 液氨属化学危险物质 对液 氨的运输与卸载等处理有非常严格的规程与规定 欧洲很多电厂的液氨供应仅 允许使用铁路运输 采用氨水就可以避开适用于液氨的严格规定 虽然氨水可 在常压下运输和储存 但经济性差 需要额外的设备和能量消耗 并需采用特 殊的喷嘴将氨水喷入烟气 德国仅有个别电厂使用氨水作为SCR 的还原剂 采用液氨作为还原剂时 在喷入烟气管道前需采用热水或蒸汽对液氨进行 蒸发 氨被蒸发为氨气后 通常从送风机出口抽取一小部分冷空气 约占锅炉 燃烧总风量的0 5 1 0 作为稀释风 对其进行稀释混合 形成浓度均匀的 氨与空气的混合物 通常将氨体积含量控制在5 以内 通过布置在烟道中的 网格状氨喷嘴均匀喷入SCR 反应塔前的烟气管道 大型燃煤电厂锅炉烟气管道尺寸非常庞大 如前所述 SCR 喷氨系统设计 与运行中的关键技术之一 是如何保证SCR 反应塔入口的烟气流速和NOx浓度的 分布与喷入氨的浓度分布相一致 以得到较高的脱硝效率并避免氨逃逸 为了提高SCR 装置的运行性能 同时防止飞灰腐蚀与堵塞问题 要求烟气 均匀进入SCR 反应塔 采取的技术措施是采用烟气导流挡板与均流装置尽可能 使反应塔入口烟气的温度 速度与NOx 浓度均匀分布 SCR 反应塔的最佳形状 与烟气导向挡板和均流装置的最佳结构 通常是通过烟气冷态流动模型试验并 结合三维两相流动数值模拟计算结果来确定的 同时 根据烟气速度分布与NOx 的分布 需要采用覆盖整个烟道截面的网 格型多组喷嘴设计 把氨与空气的混合物均匀地喷射到烟气中 并采用多组阀 门以尽量单独控制各喷嘴的喷氨量 为使氨与烟气在SCR 反应塔前有较长的混 合区段以保证充分混合 应尽可能使氨从远离反应塔入口处喷入 SCR脱硝效率 是通过喷氨量来调整的 因此喷氨部位的选取同NH3 NOx 比摩尔比一样重要 加氨部位应在NOx 浓度及烟气流速分布均匀的地方 加氨量是根据SCR 入口NOx 浓度和允许的NOx 排放浓度 通过反馈信号来修正喷氨量 NH3 NOx 摩尔比表 示需要的喷氨量的多少 脱硝效率一般随NH3 NOx 摩尔比的增大而增大 但当 NH3 NOx 摩尔比大于1 0 时 氨逃逸量会急剧增大 同时 氨氧化等副反应的 反应速率也将增大 所以 实际运行中通常将NH3 NOxNH3 NOx 摩尔比控制在 0 50 1 000 50 1 00 7 7 NONOx x的在线监测的在线监测 由于喷氨量及 NOx排放浓度均根据 NOx在线监测仪表的指示值来控制 因此 NOx在线监测仪表的准确性至关重要 直接关系到催化脱硝装置的运行效益 NOx的排放浓度等指标的高低 为此 NOx在线监测仪表需要设置专业人员进行 维护 保养 校验与检修 7 46 8 8 氨逃逸的危害氨逃逸的危害 SCR 反应塔出口烟气中未参与反应的氨 NH3 称为氨逃逸 氨逃逸量一般随 NH3 NOx 摩尔比的增大与催化剂的活性降低而增大 因此 氨逃逸量的多少可 反映出SCR 系统运行性能的好坏及催化剂活性降低的程度 在很多情况下 可 依据氨逃逸量确定是否需要添加或更换SCR 反应塔中的催化剂 SCR 系统日常 运行中监测氨逃逸量的经济实用方法是对飞灰氨含量进行测试分析 氨逃逸会 导致 生成硫酸铵盐造成催化剂与空气预热器沾污积灰与堵塞腐蚀 烟气阻力 损失增大 飞灰中的氨含量增大 影响飞灰质量 FGD 脱硫废水及空气预热器 清洗水的氨含量增大 对于燃煤电厂锅炉 当SCR 布置在空气预热器前时 硫酸铵盐会沉积在空 气预热器的受热面上而产生堵塞 沾污积灰与腐蚀问题 早期设计的SCR要求逃 逸控制在5 10 6 以下 但目前的设计要求是将氨逃逸控制在3 103 10 6 6 以内 目的是尽量减少硫酸铵盐的形成 以减少氨逃逸对SCR 下游设备的影响 硫酸铵盐的生成取决于NH3 NOx 摩尔比 烟气温度与SO3 浓度以及所使用 的催化剂成分 烟气中SO3的生成量取决于2个因素 锅炉燃烧形成的SO3 以及 SCR 反应塔中SO2 在催化剂的作用下氧化形成的SO3 SCR 设计中通常要求SO2 SO3 转化率小于1 对于硫酸铵盐造成的堵塞问题 大多数电厂使用吹灰器进 行清洗 经验表明 硫酸氢铵容易用水清除 安装SCR 后空气预热器的清洗次 数要增加 必要时空气预热器低温段受热面采用搪瓷材料以避免酸腐蚀 9 9 脱硝效率定义 脱硝效率定义 C1 C2 脱硝率 C1 100 式中 C1 脱硝系统运行时脱硝入口处烟气中NOx含量 设计煤种 干 基 6 O2 mg Nm3 C2 脱硝系统运行时脱硝出口处烟气中NOx含量 设计煤种 干 基 6 O2 mg Nm3 第二章第二章 临汾电厂脱硝系统介绍临汾电厂脱硝系统介绍 第一节第一节 设计资料设计资料 1 1 主要编制依据主要编制依据 1 山西临汾热电 300MW 工程脱硝装置采购合同 8 46 2 山西临汾热电 300MW 工程脱硝装置技术协议 3 山西临汾热电 300MW 工程脱硝装置第一次设计联络会会议纪要 4 火力发电厂设计技术规程 DL5000 2000 5 有关专业现行有效的中华人民共和国电力行业标准 DL 系列 6 各有关专业所涉及的现行有效的中华人民共和国国家标准 GBJ 系列 7 山东三融环保工程有限公司引进的脱硝技术文件 资料 主要设计原则主要设计原则 1 设计的 SCR 装置保证其性能并符合如下条件 技术先进 成熟 能安全 可靠 稳定 连续运行 装置与锅炉运行相匹配 在负荷调整时适应性强 能满足各种运行工 况的需求 可快速投运 设备利用率高 节省能源 运行费用低 操作维护简便 劳动强度低 运行人员少 在设计上留有足够的通道 包括施工 检修需要的吊装及运输通道 2 在下列条件下 脱硝装置在性能考核试验时的 NOx脱除率不小于 50 氨的逃逸率不大于 3ppm SO2 SO3转化率小于 1 脱硝装置在附加层催化剂投运前 NOx脱除率不小于 50 含 50 氨的逃 逸率不大于 3ppm SO2 SO3转化率小于 1 a 锅炉 50 THA 100 BMCR 负荷 b 烟气中 NOx含量 450mg Nm3 c 脱硝系统入口烟气含尘量不大于 32 78 g Nm3 干基 6 O 2 d NH3 NOx摩尔比不超过保证值 0 516 时 第二节第二节装置的生产原理装置的生产原理 山西临汾热电 2 300MW 机组脱硝工程采用选择性催化还原法 SCR 脱硝 系统 采用的脱硝还原剂液氨有效成份为 NH3 1脱硝的基本反应方程式 4NO 4NH3 O2 4N2 6H2O 9 46 NO NO2 2NH3 2N2 3H2O 2影响 SCR 脱硝因素 2 1 烟气温度 脱硝一般在 300 420 范围内进行 催化剂在此温度范围内才具有活性 所以 SCR 反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间 2 2飞灰特性和颗粒尺寸 烟气组成成分对催化剂产生的影响主要是烟气粉尘浓度 颗粒尺寸和重金 属含量 粉尘浓度 颗粒尺寸决定催化剂节距选取 浓度高时应选择大节距 以防堵塞 同时粉尘浓度也影响催化剂量和寿命 某些重金属能使催化剂中毒 例如 砷 汞 铅 磷 钾 钠等 尤以砷的含量影响最大 烟气中重金属组 成不同 催化剂组成将有所不同 2 3 烟气流量 NOx的脱除率对催化剂影响是在一定烟气条件下 取决于催化剂组成 比表 面积 线速度 LV 和空速 SV 在烟气量一定时 SV 值决定催化剂用量 LV 决定 催化剂反应器的截面和高度 因而也决定系统阻力 2 4中毒反应 在脱硝同时也有副反应发生 如 SO2氧化生成 SO3 氨的分解氧化 450 和在低温条件下 320 C SO2与氨反应生成 NH4HSO3 而 NH4HSO3是一种类似 于 鼻涕 的物质会粘附着在催化剂上 隔绝催化剂与烟气之间的接触 使得 反应无法进行并造成下游设备 主要是空预器 堵塞 催化剂能够承受的温度不得高于 430 超过该限值 会导致催化剂烧结 2 5氨逃逸率 氨的过量和逃逸取决于 NH3 NOx摩尔比 工况条件 和催化剂的活性用量 氨过量会造成逃逸量增加和氨的浪费 氨逃逸率通常控制在 3ppm 以内 2 6SO3转化率 SO2氧化生成 SO3的转化率应控制在 1 以内 2 7防爆 SCR 脱硝系统采用的还原剂为氨 NH3 其爆炸极限 在空气中体积 10 46 15 7 27 4 为保证氨 NH3 注入烟道的绝对安全以及均匀混合 需要引 入稀释风 将氨浓度降低到爆炸极下限以下 一般应控制在 5 以内 3 3 主要参数 主要参数 3 1 1 煤质 灰份和点火油资料 本期工程按电厂提供的煤质分析资料设计 设计煤种和校核煤种煤质及灰 份分析资料见表 煤质及灰成份分析资料 项 目符号单位设计煤种校核煤种1校核煤种2 1 收到基碳 Car 57 0359 1147 69 2 收到基氢 Har 3 003 322 78 3 收到基氧 Oar 4 215 064 56 4 收到基氮 Nar 0 940 990 58 5 收到基硫 Sar 0 371 560 78 6 收到基灰分 Aar 28 4527 2639 61 7 空气干燥基水分 Mad 0 971 430 87 8 收到基水分 Mar 6 02 74 0 9 干燥无灰基挥发分 Vdaf 26 2233 8428 42 10 收到基低位发热量 Qnet arKJ kg209932300218581 Kcal kg501454944438 11 哈氏可磨性指数 HGI679549 12 冲刷磨损指数 Ke 13 变形温度 DT 150015001500 14 软化温度 ST 1500 1500 1500 15 熔融温度 FT 1500 1500 1500 二氧化硅 SiO2 48 06 三氧化二铁 Fe2O3 2 68 三氧化二铝 Al2O3 35 41 氧化钙 CaO 4 73 氧化镁 MgO 1 34 氧化钛 TiO2 1 27 氧化钾 K2O 0 25 氧化钠 Na2O 0 24 五氧化二磷 P2O5 0 04 三氧化硫 SO3 2 22 灰成 分分 析 其他 3 76 锅炉点火及助燃用油 采用 0 号轻柴油 油质的特性数据见下表 油种0 号轻柴油 GB252 2000 十六烷值 45 运动粘度3 0 8 0 厘沱 残碳 0 3 灰份 0 01 11 46 水份痕迹 硫份 0 2 机械杂质无 酸度不大于 7mgKOH 100mL 比重0 80 0 83t m3 凝固点 0 闪点 闭口 55 低位发热值 41863kJ kg 3 1 2 脱硝系统入口烟气参数及锅炉 BMCR 工况脱硝系统入口烟气中污染物成分 BMCR 设计煤校核煤 1校核煤 2 1 体积流量 湿态 Nm3 h10415339879811000642 2 质量流量 t h1389 341320 151351 44 3 温度 374374373 4 压力 Pa1005985995 5 含水量 H2O Vol 7 0396 747 25 6 含氧量 O2 Vol 3 5873 603 58 7 含氮量 N2 Vol 74 93675 2374 84 8 NOx 6 O2 dry 以 NO2 计 mg Nm3450450450 9 含尘浓度 6 O2 dry g Nm332 7830 0354 98 10 二氧化硫 6 O2 dry mg Nm31062 584317 002674 64 11 三氧化硫 6 O2 dry mg Nm317 8517 8517 85 3 1 3 纯氨分析资料 脱硝系统用的反应剂为纯氨 其品质符合国家标准 GB536 88 液体无水氨 技术指标的要求 如下表 表 2 2 3 1 液氨品质参数 指标名称指标名称单位单位合格品合格品备备 注注 氨含量 99 6 残留物含量 0 4 重量法 水分 油含量 mg kg 重量法 红外光谱法 铁含量 mg kg 密度 kg L 25 时 沸点 标准大气压 3 1 4 工艺水 本期脱硝工程工艺用水为深度处理后的中水 12 46 2 2 5 水源参数 水水 源源 参参 数数 表表 工艺水 压力 Mpa 0 2 0 3 消防水 压力 Mpa 1 0 关闭压力 Mpa 1 5 生活水 压力 Mpa 0 5 第三节第三节 装置的工艺流程装置的工艺流程 1 脱硝剂制备区工艺流程 液氨通过卸车管由罐车内进入液氨贮罐 罐车的气相管接口通过卸车管接气 相阀门组后 接至液氨贮罐 卸车时 贮罐内的气体经压缩机加压后至卸车管 入罐车 使罐车内的液体通过压差压入液氨贮罐 为确保安全 当液氨贮罐液 位到达高位时自动报警并与进料阀及压缩机电动机联锁 切断进料阀及停止压 缩机运用 液氨贮罐内的液氨通过出料管至气化器 液氨蒸发所需要的热量采用电加 热器来提供热量 蒸发器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 在氨气出口管线上装有温度检测器 当 温度过低时切断液氨 使氨气至缓冲罐维持适当温度及压力 蒸发器也装有安 全阀 可防止设备压力异常过高 设置两台液氨蒸发器 一用一备 液氨的进 料阀采用连锁保护 稳压罐温度联锁 稳压罐压力连锁 整个站区内的所有安全放空及手动放空气体均进入氨吸收罐 通过氨吸收 罐内的水将氨气吸收成氨水 当氨水到达一定浓度后送至污水处理站 氨吸收 罐的液位与氨水泵相联锁 当液位到达低位时停止氨水泵的运用 而无压力的 所有设备排放的液体和罐区场地废水均排放至废水池 经废水泵送至污水处理 站 废水池的液位与废水泵联锁 当废水罐池的液位为高位时开废水泵 而当 其为低位时停废水泵 2 SCR 区工艺流程 自脱硝剂制备区域来的氨气与稀释风机来的空气在氨 空气混合器内充分混 合 氨的爆炸极限 在空气中体积 15 7 27 4 为保证安全和分布均匀 13 46 稀释风机流量按 100 负荷氨量的 1 15 倍对空气的混合比为 5 设计 氨的注入 量控制是由 SCR 进出口 NOx O2监视分析仪测量值 烟气温度测量值 稀释风机 流量 烟气流量 由燃煤流量换算求得 来控制的 混合气体进入位于烟道内的氨注入格栅 在注入格栅前设有手动调节和流 量指示 在系统投运初期可根据烟道进出口检测 NOx浓度来调节氨的分配量 调节结束后可基本不再调整 混合气体进入烟道通过氨 烟气混合器再与烟气充分混合 然后进入 SCR 反 应器 SCR 反应器操作温度可在 320 420 SCR 反应器的位置位于省煤器 与空预器之间 温度测量点位于 SCR 反应器前的进口烟道上 出现 320 420 温度范围以外的情况时 温度信号将自动连锁关闭氨进入氨 空气 混合器的快速切断阀 在 SCR 反应器内氨与氧化氮反应生成氮气和水 反应方 程式如下 4NO 4NH3 O2 6H2O 4N2 NO NO2 2NH3 3H2O 2N2 反应生成水和氮气随烟气进人空气预热器 在 SCR 进口设置 NOx O2 温度 监视分析仪 在 SCR 出口设置 NOx O2 NH3监视分析仪 NH3监视分析仪监视 NH3的逃逸浓度小于 3ppm 超过则报警 在氨气进装置分管阀后设有氮气预留阀及接口 在停工检修时用于吹扫管 内氨气 SCR 内设置吹灰器 吹扫介质为蒸汽 脱硝装置的吹灰器采用耙式吹灰器 吹扫根据 SCR 压差以及运行周期决定 根据本工程实际情况和本公司经验一般 推荐周期为 2 次 星期 第三章第三章 设备规格设备规格 第一节第一节 氨区设备氨区设备 1 1 系统概述 液氨储存 制备 供应系统包括液氨卸料压缩机 储氨罐 液氨蒸发器 液氨泵 氨气缓冲罐 稀释风机 氨 空气混合器 氨气稀释罐 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 14 46 液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入储氨罐内 用液氨泵将储槽中的液氨输送到 液氨蒸发器内蒸发为氨气 经氨气缓冲罐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 排入氨气稀释罐中 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 液氨的储罐和氨站的设计满足国家对此类危险品罐区的有关规定 液氨具 有一定的腐蚀性 在材料 设备存在一定的应力情况下 可能造成应力腐蚀开 裂 液氨容器除按一般压力容器规范和标准设计制造外 同时注意选用合适的 材料 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 氨气蒸发罐 氨气缓冲罐等都配备有氮气吹扫系统 防止泄漏氨气和 空气混合发生爆炸 氨存储和供应系统配有良好的控制系统 1 2 主要设备 1 卸料压缩机 选择的卸料压缩机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 在选择压缩机排气量时 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 设卸料压缩机 2 台 1 用 1 备 2 储氨罐 液氨的储槽容量 按照 2 台锅炉 BMCR 工况 在设计条件下 每天运行 24 小时 连续运行 7 天的消耗量考虑 本工程设置 2 台 50M3液氨储罐 储槽上安 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 储槽有防太阳辐射措施 四周安装 有消防水喷淋管线及喷嘴 当储槽槽体温度过高时自动淋水装置启动 对槽体 15 46 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 液氨供应泵 液氨进入氨蒸发罐 可以使用压差和液氨自身的重力势能实现 也可以采 用液氨泵来供应 液氨泵选择专门输送液氨的泵 为保证氨的不间断供应 氨 泵采用一用一备 4 液氨蒸发器 液氨蒸发所需要的热量采用电加热器来提供热量 蒸发器上装有压力控制 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 氨气出口管线上装有温度检测器 当温度过低时切断液氨 使氨气至缓冲罐维 持适当温度及压力 蒸发器也装有安全阀 可防止设备压力异常过高 设置两 台液氨蒸发器 一用一备 液氨蒸发器按照在 BMCR 工况下 2 100 容量设计 每台液氨蒸发器蒸发能力为 330Kg h 5 氨气缓冲罐 从蒸发器蒸发的氨气流进入氨气缓冲罐 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 氨气缓冲罐应能满足为 SCR 系统供 应稳定的氨气 避免受蒸发器操作不稳定所影响 缓冲罐上也设置有安全阀保 护设备 6 氨气稀释罐 氨气稀释罐为一定容积水槽 水槽的液位应由满溢流管线维持 稀释罐设 计连结由槽顶淋水和槽侧进水 液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后 从稀释罐低部进入 通过分散管将氨气分散入稀释罐水中 利用大量水来吸收 安全阀排放的氨气 7 稀释风机 喷入反应器烟道的氨气应为空气稀释后的含 5 左右氨气的混合气体 所 选择的风机应该满足脱除烟气中 NOx 最大值的要求 并留有一定的余量 每台 锅炉设三台稀释风机 两用一备 风机风量为 2100Nm3 h 风压 5000Pa 8 氨气泄漏检测器 液氨储存及供应系统周边设有氨气检测器 以检测氨气的泄漏 并显示大 气中氨的浓度 当检测器测得大气中氨浓度过高时 在机组控制室会发出警报 16 46 操作人员采取必要的措施 以防止氨气泄漏的异常情况发生 电厂液氨储存及 供应系统设在炉后 采取措施与周围系统作适当隔离 9 排放系统 供方在氨制备区设有排放系统 使液氨储存和供应系统的氨排放管路为一 个封闭系统 将经由氨气稀释罐吸收成氨废水后排放至废水池 再经由废水泵 送到废水处理站 10 氮气吹扫系统 液氨储存及供应系统保持系统的严密性防止氨气的泄漏和氨气与空气的混 合造成爆炸是最关键的安全问题 基于此方面的考虑 供方在本系统的卸料压 缩机 储氨罐 氨气蒸发器 氨气缓冲罐等都备有氮气吹扫管线 在液氨卸料 之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别要进行严格的系统严密性检查和氮气吹 扫 防止氨气泄漏和系统中残余的空气混合造成危险 第二节第二节 SCR 区设备区设备 1 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 炉配有两个反应器 其中单个反应器尺寸为 12m 8 76m 12 6m 设计成烟气 竖直向下流动 反应器是安装催化剂的容器 为全封闭的钢结构设备 反应器 入口设气流均布装置 反应器入口及出口段根据需要设导流板 对于反应器内 部易于磨损的部位设计必要的防磨措施 反应器内部各类加强板 支架设计成 不易积灰的型式 同时考虑热膨胀的补偿措施 反应器设置足够大小和数量的人孔门 反应器设计还应考虑内部催化剂维修及更换所必须的起吊装置 SCR 反应器应能承受运行温度 430 不少于 5 小时的考验 而不产生任何损 坏 1 1反应器本体 1 1 1反应器是脱硝装置最重要的部分 外型为矩形立方体 四壁为侧板 并形成壳体 催化剂分 2 层布置在壳体内 另外设置了一个预备层 1 1 2烟气中的氮氧化物 NOx 与在反应器的上游注入的氨气 NH3 一起通过催化剂层 并将 NOx 还原为水汽 H2O 和氮气 N2 1 1 3为了使反应器内的烟气均匀流过催化剂层 在烟气进口处设置了导 17 46 流板 在催化剂层的上方设整流装置 1 1 4反应器内的催化剂框架底部 设有烟气密封的结构 1 1 5反应器本体有足够的强度 可充分地承受催化剂重量 自重和内部 压 力等负荷 1 1 6反应器会因烟气温度升高而引起热膨胀 所以在支承反应器的钢支 架上 设有可滑动的支座 以消除膨胀引起的内应力 1 2 催化剂搬出入装置 1 2 1 催化剂预先在催化剂供应商工厂装入框篮内 成组件后运到现场 催化剂框篮用专用吊具搬运 1 2 2 催化剂框篮运到触媒起吊口下部时 先用电动葫芦将催化剂框篮运 至反应器出入口所在的平台 再用临时设置的水平滚道送到壳体出入口的内侧 通过反应器内单轨横行的手动葫芦 将催化剂框篮送进反应器内指定的位置 2 吹灰系统 脱硝装置设置吹灰系统 吹灰系统的型式暂按蒸汽吹灰考虑 每台锅炉设置一套吹灰系统 供方根据 SCR 反应器本体内设置的催化剂层 数及数量来设置吹灰装置 按每一层催化剂设置一层吹灰器进行设计 吹灰器 数量按 50 脱硝效率时所需催化剂的层数和数量来配置 每只反应器布置三层 催化剂 其中两层为预留层 每层催化剂布置三台吹灰器 催化剂预留层初装 时不安装吹灰器 但预留以后安装同样的原配置的吹灰器的位置及蒸汽管道接 口 方便用户增加备用层催化剂安装吹灰器 每台锅炉共用一路蒸汽管路系统 两路疏水管路系统 吹灰蒸汽汽源接自锅炉吹灰蒸汽管道减压站之后 吹灰器 的数量和布置将催化剂中的积灰尽可能多地吹扫干净 尽可能避免因死角而造 成催化剂失效导致脱硝效率的下降和反应器烟气阻力的增加 3 催化剂 催化剂按 1 2 层设计 初装 1 层 预留 2 层 供方应根据自身的特点以及 设计条件合理选型 供方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 催化剂设计尽可能的降低压力损失 催化剂配有可拆卸的催化剂测试元件 18 46 催化剂模块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 催化剂各层模块规格统一 具有互换性 催化剂设计考虑燃料中含有的任何微量元素可能导致的催化剂中毒 并应 采取防止催化剂中毒的有效措施 在加装新的催化剂之前 催化剂体积满足性能保证中关于脱硝效率和氨的 逃逸率等的要求 同时考虑预留两层加装催化剂的空间 催化剂采用模块化设计以减少更换催化剂的时间 催化剂模块采用钢结构框架 并便于运输 安装 起吊 催化剂能满足烟气温度不高于 430 的情况下长期运行 同时催化剂应能 承受运行温度 430 不少于 5 小时的考验 而不产生任何损坏 4 氨喷射 AIG 系统 供方根据烟道的截面 长度 SCR 反应器本体的结构型式等 设计提供每 台锅炉 2 套完整的氨喷射系统 保证氨气和烟气在进入 SCR 反应器本体之前混 合均匀 喷射系统具有良好的热膨胀性 抗热变形性和抗振性 供方为本项目设计的喷射系统 将喷入的氨划分为若干个独立的区域 每 个区域的喷氨量都由一个手动阀在系统调试时进行精确调整 5 稀释风机 每个锅炉设置两台稀释空气风机 其中备用机一台 稀释风机满足将注入 氨稀释到 5 以下的要求 风机具体参数如下 Q 2100m3 h H 5000Pa 第四章第四章 装置开停车及正常操作装置开停车及正常操作 第一节第一节 氨区运行氨区运行 1 1 工艺流程简介工艺流程简介 液氨自外部槽车送至本装置 利用液氨卸料压缩机提高槽车罐内压力将液 氨通过卸车输送管压入液氨储罐内 储槽还装有温度计 压力表 液位计 高 液位报警器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 靠系统压力差将液液氨压入液氨蒸发槽 液氨在蒸发槽内通过电加热 19 46 后变为氨气 储槽有防太阳辐射措施 罐上安装有喷淋管线及喷嘴 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 当有微量氨气泄漏时 也可启动自动淋水装置 对氨气进行吸收 控制氨气污染 氨气经氨气缓冲槽缓冲后通过减压为稳定压力送入脱硝系统 根据脱硝系 统操作条件的要求 5 的氨气和 95 的空气在氨 空气混合器中混合均匀后进 入反应器 系统中所有紧急排放的氨气都汇集到氨气稀释槽中 经水吸收后排 入废水池 再经由废水泵送至废水处理系统 2 2 控制系统控制系统 液氨自外部槽车送至本装置 液氨卸料压缩机上设有开停信号显示在PLC控 制盘上 液氨储罐装有远传液位计显示在PLC控制盘上 可在控制室监控液氨卸 料压缩机的工作状态 并能监控液氨储罐的液位 液氨储罐进出料设有自动控 制阀 两罐之间设有切换和倒罐控制阀 液氨经管道靠液位差进入液氨蒸发槽 液氨在液氨蒸发槽内通过电加热水 浴来加热液氨 管内液氨经温水加热后瞬时蒸发气化并过热 输配至氨气缓冲 槽 液氨蒸发槽为瞬时蒸发气化的电加热水浴式气化器 该气化器采用管式蒸 发器 管内介质为液氨 管外介质为温水 温水的热能由电加热器提供 并通 过控制系统将水温自动控制在用户设定的工作范围内 蒸发槽设置带远传报警 功能的液位面计 当气化器出现水位低限报警时 无论水温高低 电加热器均 自动停止加热以防止干烧 当水温高于用户设定的高限时 电加热器也停止加 热 氨气缓冲槽内的氨气通过压力调节阀稳压后 进入外管网 氨气经管道送入脱硝反应系统 自氨区来的氨气 经计量后 通过由锅炉 机组DCS发出指定信号控制的调节阀控制氨气流量 与风机提供的空气 在氨气 空气混合器中混合 根据脱硝反应器的要求5 的氨气和95 的空气在氨气 空 气混合器中混合均匀 后 再经过现场安装的管道流量计观察 由手动控制喷 入量 进入脱硝反应器 3 3 系统启动前的准备与检查工作系统启动前的准备与检查工作 系统检修结束后 必须经有关部门及专业技术人员全面检查 验收 合格后 方可投入运行使用 启动前的准备及检验工作可按下列步骤进行 1 检查所有设备 管道的安装 试验 检验 验收结果是否符合相关 规定 20 46 2 检查所有管道进行冲刷 清洗 吹扫 去除污物是否完成 3 检查所有设备及管道的安装 支撑是否合理 4 检查管道系统试压盲板是否拆除 5 检查各类阀门是否灵活可靠 连接螺栓是否拧紧 密封是否严 6 检查所有机械传动机构是否按需要注入润滑脂 液 各单元设备 的运转是否正常 7 检查控制系统的仪器 仪表安装是否符合要求 8 检查用户系统是否准备完毕 9 检查技术文件是否齐全 操作人员必须经专业技术培训 4 4 启动步骤启动步骤 1 卸料压缩机启动 当启动前的准备与检查工作就绪后 按卸料压缩机的操作 使用 说明书 进行空气状态单机试运行 保持系统连续运行达到额定条件时 可认为试运行 结束 单机试运时要随时检查各个法兰 阀门是否有漏气 漏油现象 发现问题 及时排除 2 液氨蒸发槽单机试运 当启动前的准备与检查工作就绪后 按液氨蒸发槽的操作 使用 说明书 进行空气状态单机试运行 保持系统连续运行达到额定条件时 可认为试运行 结束 单机试运时要检查远传仪表的显示是否正确 筒体内的水是否充满 液面 计计量是否准确 并随时检查各个法兰 阀门是否有漏气 漏油现象 发现问 题及时排除 3 稀释风机单机试运 当启动前的准备与检查工作就绪后 按稀释风机的操作 使用 说明书 进行试运 保持系统连续运行达到额定条件时 可认为试运行结束 单机试运时要随时检查各个法兰 阀门是否有漏气现象 发现问题及时排 除 3 3 正常运行正常运行 整个氨供应系统在试运结束且经检验合格后 方可投入正常运行 根据工 21 46 艺各用户设备要求来调节系统各有关阀门的开度直接投入正常运行 在运行过 程中注意观察温度 压力 流量 等有关参数是否正常 1 卸氨 a 氮气置换 氨储存系统经验收合格 且单机试运行 经氮气置换后 三次置换 第一 次压力为0 5MPa 第二次压力为1 0MPa 第三次压力为1 5MPa 检测合格后 放净氮气 可以开始充液氨 开始充液氨前 要检查所用设备是否作好准备 各管道阀门是否处于正常状态 各项准备工作是否完善 抢修 检修 堵漏等 工具是否齐备 b 卸车 液氨自外部槽车送至本装置 连接液相和气相卸车管道 打开液氨储罐的 气相阀门 打开液氨储罐的液相阀门 确保接收氨的储罐操作阀门处于正常状 态 打开卸料压缩机的进气阀 卸料压缩机的排气阀 打开通往槽车的气相管 道阀门 打开通往液氨储罐的液相阀门 确保接收氨的储罐操作阀门处于正常 状态 开启液氨卸料压缩机使其压力达到卸车操作压力 利用液氨卸料压缩机 提高槽车罐内压力将液氨通过卸车输送管压入液氨储罐内 待液氨卸净后 关 闭液相阀门 采取抽出槽车的气相氨压入