烟气脱硝方案

1、20t/h链条锅炉SNCR脱硝工程技术方案1 概述1.1 项目概况近年来，随着我国火电装机容量的急速增长，火电NOx排放量逐年增加，NOx已成为目前我国最主要的大气污染物之一。随着我国对SOx排放控制的加强，NOx对酸雨的影响将逐步赶上甚至超过SOx。14年5月16日，环境保护部、国家质量监督检验检疫总局联合发布锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2014），据此标准为控制火电厂的NOx排放，此锅炉执行重点地区燃煤锅炉NOx排放浓度限值，即最终烟气NOx排放浓度200 mg/Nm3（标态，干基，9%氧）。本工程为1台20t/h以煤为燃料的链条锅炉，原始NOx排放浓度按450 mg/Nm3，

2、为了满足排放要求，本工程考虑对其进行SNCR脱硝改造。还原剂用20%浓度的氨水设计，脱硝后NOx排放浓度小于200 mg/Nm3，锅炉脱硝效率为56。1.2 主要设计原则(1) 脱硝设计效率满足用户要求。(2) 采用的脱硝工艺具有技术先进、成熟，设备可靠，性能价格比高，对锅炉工况有较好的适用性。(3) 脱硝系统能持续稳定运行,系统的启停和正常运行不影响主机组的安全运行。(4) 脱硝装置的可用率应98%,且维护工作量小,不影响电厂的文明生产；脱硝装置设计寿命按30年。(5) 脱硝工艺的选择应利于电厂的管理和降低运行管理费用。1.3 推荐设计方案（1）由于本锅炉炉膛温度较高，拟采用SNCR烟气脱硝

3、技术，锅炉脱硝设计效率为56。（2）还原剂为20%氨水。（3）NH3逃逸量（烟囱出口处测量）控制在8ppm以下。如有更高的排放要求可在烟道尾部增加催化剂，采用混合法脱硝技术。2、SNCR法NOx控制机理 在高温没有催化剂的条件下，氨基还原剂（如氨气、氨水、尿素）喷入炉膛，热解生成NH3与其它副产物，在8001100温度窗口，NH3与烟气中的NOx进行选择性非催化还原反应，将NOx还原成N2与H2O。 SNCR脱硝反应对温度条件非常敏感，受制于停留时间、NH3/NO摩尔比（NSR）、混合程度等因素，并对锅炉效率造成一定的影响（通常在0.20.5%）。（1）反应温度 NH3与NOx反应过程受温度的

4、影响较大：反应温度超过1100时，NH3被氧化成NOx，氧化反应起主导；反应温度低于1000时，NH3与NOx的还原反应为主，但反应速率降低，易造成未反应的NH3逃逸过高。选择性非催化还原烟气脱硝过程是上述两类反应相互竞争、共同作用的结果，如何选取合适的温度条件是该技术成功应用的关键。4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O采用氨水或尿素溶液作为脱硝还原剂时，还原剂溶液经雾化器雾化成液滴喷入炉内，雾化液滴蒸发热解成NH3之后，才进入合适的温度区域进行还原反应。基于氨水与尿素雾化液滴蒸发热解速度的不同，其喷入炉膛的合适温度窗口也有差别：氨水为还原剂时，窗口温度约为8001,100；尿素为还原剂

5、时，窗口温度约为8501,150。由于炉内烟气温度的分布受到锅炉负荷、煤种、锅炉受热面布置等多种因素的影响，合适的脱硝还原反应温度区间以及喷射器的具体喷射位置，需要在CFD模拟计算以后才能最终确定。在锅炉实际运行时，随着负荷的变化，适合脱硝还原剂温度的区间位置也会发生变动，在实际应用时，常采用下述措施：（a）在线调整雾化液滴的粒径大小与含水量，缩短或延长液滴的蒸发与热解时间，使热解产物NH3投送到合适的脱硝还原反应区域。（b）布置多点区域喷射器，在不同运行状态，采用不同的喷射点进行喷射。（2）停留时间国外研究表明，NH-NO非爆炸性反应时间仅约100ms。停留时间指的是还原剂在炉内完成与烟气的

6、混合、液滴蒸发、热解成NH3、NH3转化成游离基NH2、脱硝化学反应等全部过程所需要的时间。延长反应区域内的停留时间，有助于反应物质扩散传递和化学反应，提高脱硝效率。当合适的反应温度窗口较窄时，部分还原反应将滞后到较低的温度区间，较低的反应速率需要更长的停留时间以获得相同脱硝效率。当停留时间超过1s时，易获得较高的脱硝效果，停留时间至少应超过0.3秒。（3）化学当量比（NSR）NH3-NO理论化学反应当量比为1:1，但由于还原剂有小部分未反应的NH3随烟气排入大气，因此，需要比理论化学当量比更多的还原剂喷入炉膛才能达到较理想的NOx 还原率。此外，当原始NOx浓度较低时，脱硝还原化学反应动力降

7、低，为达到相同的脱硝效率，需要喷入炉内更多的还原剂参与反应。运行经验显示，脱硝效率在50%以内时，NH3/ NOx 摩尔比一般控制在1. 02.0 之间。（4）还原剂与烟气的混合脱硝还原剂与烟气充分均匀混合，是保证在适当的NH3/NO摩尔比下获得较高脱硝效率的重要条件之一。为将还原剂准确送到炉膛内合适的脱硝还原反应温度区间，并与烟气充分混合，通常采用如下措施：l 优化雾化器的喷嘴，控制雾化液滴的粒径、喷射角度、穿透深度及覆盖范围。l 强化喷射器下游烟气的湍流混合，增加反应温度区域内的NH3/NOx扩散，提高反应速率。（5）对锅炉效率的影响还原剂水溶液喷入炉膛高温烟气中，雾化液滴的蒸发热解是一个

8、吸热过程，需要从烟气中吸收部分热量，这可能会增加锅炉的热损失。通常应尽可能控制还原剂的喷入量，使SNCR装置对锅炉热效率的影响小于0.5%。（6）氨逃逸SNCR脱硝反应过程中，部分未参与反应的NH3随烟气进入下游烟道。在146207温度区间，气态氨与烟气中SO3反应生成粘性较强的NH4HSO4，容易造成空预器低温段受热面堵塞和腐蚀。图1-1是空预器入口烟气中NH3与SO3浓度对空预器的影响：区域I，不需要任何措施，为安全运行区域；区域II，可能会发生轻微的堵塞和腐蚀，不需要经常的水冲洗；区域III，硫酸氢氨的堵塞和腐蚀非常危险，需要频繁的水冲洗；区域IV，将随时导致机组停运。图1-2是美国EP

9、A对多个SNCR工程的氨逃逸浓度与脱硝效率的统计，脱硝效率约3040%时，氨逃逸浓度不超过5L/L。通常，SNCR的氨逃逸浓度控制在10L/L时，对空预器影响轻微。由于SNCR不使用催化剂，无额外的SO3产生，对空预器的影响程度会比采用SCR小。 图1-1 NH3与SO3对空预器的影响 图1-2 氨逃逸与脱硝效率的关系3 主要设计参数表3-1 锅炉基础数据序号名称数据单位备注1锅炉类型链条锅炉2装机容量20t/h4烟气量（干基9%氧)30000Nm3/h估算5N0x初始排放浓度450mg/Nm3干态9%含氧6N0x脱硝排放浓度200mg/Nm3干态9%含氧表2-2 主要设计参数和性能指标序号项

10、目内容单位数值备注1脱硝前烟气NOx基准浓度mg/Nm34502SNCR脱硝效率%563SNCR运行后NOx浓度mg/Nm32004NH3逃逸浓度ppm105SNCR系统对锅炉效率影响%0.56NSR1.57氨水浓度208氨水稀释后浓度2.99氨水消耗量kg/h3820%浓度10除盐水耗量kg /h500稀释水11杂用压缩空气耗量Nm3/min 1.3注：以上消耗量是初步数据，待初步设计完成后提供最终数据。4 工艺系统说明4.1 氨水存储和供应系统本项目的还原剂采用20%浓度的氨水。外购的氨水由槽车运至电厂，氨水罐车中氨水经卸载泵打入氨水储罐中。储存罐体积要满足业主用量要求，可按照7天的消耗量

11、进行设计。储罐材料采用SS304。储罐为立式平底结构，装有液位、温度显示仪，装有人孔、梯子，通风孔。储罐基础为混凝土结构。该设备的布置应符合国家有关危化品安全、防火、卫生要求。通常布置在较为独立的场地。本项目设置1台氨水储罐，容量按1台机组7天消耗量设置。4.2还原剂供给系统专为用来提供氨水动力的系统。主要功能包括：为还原剂提升压头，提供喷射系统动力；按照控制系统的要求提供足量的还原剂流量；对还原剂液体内的杂质进行过滤；该装置布置在氨水储存罐附近，配置一套。4.3 稀释水系统SNCR系统设置一套稀释水系统。根据还原剂喷射量以及喷射器的特性，向还原剂混合装置提供足够的稀释压力，以保证喷射装置处理

12、良好的工作状态。入除盐水压力不稳定采用稀释水箱。稀释水装置布置在锅炉附近。2.4计量分配系统为每台锅炉的SNCR系统设置一套氨水稀释计量分配系统。喷射区计量模块是一级模块，根据锅炉负荷、燃料、燃烧方式、NOx水平、脱硝效率等参数的变化，调节进入锅炉喷射区的反应剂流量。同时，该模块在还原剂计量后，对各喷射区各喷射器的还原剂喷射流量进行逐个分配。雾化空气和冷却空气从该装置注入。2.5喷射器组件每一个喷射器组件都具有还原剂和空气的接入口，以达到NOx减排所需流量和压力。喷射器由不锈钢材料制造。本项目为每台机组左右墙各设置1层喷射器，每层每侧各2支喷射器，共4支墙式喷射器（具体位置根据锅炉实际情况确定

13、）。2.6控制系统 烟气脱硝设置一套独立的PLC系统，实现对氨水供应系统设备的控制和操作界面，并通过PID调节实现氨水喷量的自动控制。2.7电气系统脱硝系统供电电压为380/220V三相四线制。业主为氨区及每台SNCR区各提供一路电源到卖方柜内。氨区照明灯具采用工厂三防灯形式；氨区及SNCR区不设置检修箱。SNCR装置电耗和还原剂制备系统的电耗见下表。序号用电设备名称台数单台（kW）装机容量（kW）电 压（VAC）相数备注1氨水储存区1.1氨水卸载泵12238031.2氨水输送泵21.12.238031.4照明系统14422022炉区2.1稀释水装置21.11,。138032.2炉区热控用电1

14、222202 5 主要设备表表 主要设备表工艺设备清单序号设备名称形式、规范单位数量备 注一氨水区1卸氨泵卧式离心式泵,过流部分材质304,15m3/h,15m台12氨水储罐立式，2.2m2.3mH，材质：304SS， V=7m3台13氨水输送泵立式多级离心泵（0.3m3/h,100m）台24喷淋及洗眼器套1二炉区SNCR1稀释水箱立式，1.5m2mH，材质：304SS， V=3.5m3台12稀释水泵立式多级离心泵（0.8m3/h,100m）台23计量装置LCSNCR-MM-1套14分配装置LCSNCR-MM-4套15墙式喷射器LCSNCR-INJ，4支/炉支46氨水软管及接头套4雾化空气软管及接头套4三管道阀门1管道、支吊架等材料套12仪表、阀门套1四平台扶梯1脱硝平台SNCR模块平台吨0.5五其他1锅炉开孔、套管含水冷壁开孔套42喷枪密封盒套43氨水遮阳棚4m5.5m5m（高），轻钢彩板结构1