某公司20吨锅炉SNCR烟气脱工程技术方案

某公司20吨锅炉SNCR烟气脱硝工程技术方案

********20t/h燃煤锅炉烟气脱硝工程

LNBs+SNCR

烟气脱硝装置技术方案

低设备投资、低运行本钱

高性价比、高可靠性

睿能源智系统技术〔北京〕

2021年4月

1

目录

1睿能源智系统技术〔北京〕.....................................................................................3

2烟气脱硝工艺技术的选择.........................................................................................................3

3LNBs+SNCR脱硝工艺简介.......................................................................................................4

3.1降低NOx燃烧技术〔LNBs〕.................................................................................4

3.2选择性非催化复原法〔SNCR〕.............................................................................5

4设计根底...................................................................................................................................6

4.1工程背景....................................................................................................................6

4.2设计依据....................................................................................................................6

4.2.1锅炉参数..................................................................................................................6

4.2.2锅炉烟气主要污染物含量......................................................................................6

4.3装置规模及组成........................................................................................................7

4.4复原剂.........................................................................................................................7

4.5强化反响剂.................................................................................................................7

4.6LNBs+SNCR脱硝装置总体性能指标......................................................................7

5系统配置...................................................................................................................................8

5.1复原剂制备系统...............................................................................................................8

5.2锅炉燃烧工况监测系统.................................................................................................10

5.3复原剂喷射装置.............................................................................................................10

5.4逃逸NOx脱除装置.......................................................................................................11

5.5低NOx燃烧控制装置...................................................................................................11

5.6SCADA监测与控制系统...............................................................................................12

5.7电气系统..........................................................................................................................12

6工艺流程.................................................................................................................................13

6.1LNBs工艺流程...............................................................................................................13

6.2SNCR工艺流程..............................................................................................................14

7主要工艺设备表.......................................................................................................................15

8LNBs+SCR系统原料及公用工程消耗....................................................................................17

9运行费用估算...........................................................................................................................17

10报价单.....................................................................................................................................182

1睿能源智系统技术〔北京〕

睿能源智系统技术〔北京〕主要研究开发能源、环保相关工程，经营相关冶金设备、环保设备，拥有多个相关工程的研究开发团队，其中供氧工程组是国内最具实力和影响力的研究开发团队，其供氧技术具有国际领先水平。

集研发、工程咨询、工程设计界先进技术同步，并自主创新实现技术和装备的国产化，完成了多项国家重点工程设计、设备成套和工程总承包，获得国家及省地创造奖、科技进步奖多项，完成国家重大科研课题10余项，拥有多项专有技术、创造专利，其中供氧工程组是国内最具实力和影响力的研究开发团队，其供氧技术具有国际领先水平。

公司会聚了大量的专业人才，现有职工85人，其中教授、副教授25人，高级工程师15人，博士、硕士25人、各类工程人员20。科研人员配置齐全，研究设计开发经验丰富，分别为冶金工艺、机械设备、自动化、能源动力、环境工程等专业的技术专家。同时拥有现代化的211国家重点燃烧实验室。可以根据用户的生产及工艺特点进行设计、制造，使工程到达预定的工艺技术指标。公司具备国内一流的技术力量，完善的实验、试验设备。获国家、省部级科技进步奖和高技术水平产品均占国内领先地位。

以新面貌、新机制走上良性开展的快车道，竭力打造技术持续进步的驱动力，将公司建设成为以研发、技术诊断为根底，以钢铁、节能环保为主行业，以工程总承包和具有自主知识产权的设备成套和制造为核心业务，国际知名、用户首选的科技型工程公司。

泰以“务实、创新、开展、共赢〞为核心价值观，竭诚为顾客提供最优质的技术、装备及工程效劳。

2烟气脱硝工艺技术的选择

氮氧化物是通常公认的三种主要的大气污染物之一〔即烟尘、二氧化硫、氮氧化物〕，它的危害程度比二氧化硫有过之而无不及，甚至更为深广。随着经济的开展，有效控制燃煤造成的大气污染形势已经刻不容缓，特别是控制燃煤过程中的氮氧化物，烟气脱硝技术显得相当重要。

目前通行的烟气脱硝技术大致可分为两类，一是控制燃烧过程中NOx的生成，即低NOx燃烧技术〔LNBs〕；二是对生成的NOx进行处理，即烟气脱硝技术。其中烟气脱硝技术主要有选择性非催化复原法(SNCR)、选择性催化复原法(SCR)两种。

结合北京紫竹药业公司的20t/h链条炉现状，对其采取各类脱硝工艺的经济技术比拟如下：

3

根据北京紫竹药业公司20t/h锅炉的根本状况，选用降低Nox燃烧与选择性非催化复原法(SNCR)烟气脱硝相结合的工艺技术方案，即LNBs+SNCR技术，其经济指标与技术性能最优。

3LNBs+SNCR脱硝工艺简介

3.1降低NOx燃烧技术〔LNBs〕

为了控制燃烧过程中NOx的生成量所采取的措施原那么为：〔1〕降低过量空气系数和氧气浓度，使煤粉在缺氧条件下燃烧；〔2〕降低燃烧温度，防止产生局部高温区；〔3〕缩短烟气在高温区的停留时间等。

燃烧区的氧浓度对各种类型的NOx生成都有很大影响。将过量空气系数适当降低〔不

4

影响锅炉正常燃烧〕，燃烧区处于“微过氧燃烧〞状态时，对于抑制在该区中NOx的生成量有明显效果。根据这一原理，在不影响锅炉正常燃烧的前提下，应用先进的自动化控制技术〔MFA无模型自适应控制〕结合烟气再循环，适当降低燃烧区的空气量，NOx生成量可降低10%左右。

3.2选择性非催化复原法〔SNCR〕

SNCR工作原理：

用NH3、尿素等复原剂喷入炉内与NOx进行选择性反响，不用催化剂，因此必须在高温区参加复原剂，复原剂喷入炉膛温度为800℃-1100℃的区域，该复原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反响生成N2，该方法是以炉膛为反响器。尿素溶液复原吸收法利用复原剂尿素在酸性条件下与NOx发生氧化复原反响，最终产物为N2、CO2、和H20，且无副反响，不会造成二次污染，能到达无毒排放。反响机理如下：

用尿素作为复原剂复原NOx的主要反响为：

用NH3作为复原剂复原NOx的主要反响为：

SNCR的主要影响因素：

1〕温度：NOx的复原反响发生在一特定的温度范围内〔最正确的反响温度870℃-1100℃〕；

2〕停留时间：指反响物在反响器内停留的总时间；在此时间内，NH3、尿素等复原剂与烟气的混合、水的蒸发、复原剂的分解和NOx的复原等步骤必须完成；停留时间大小取决于锅炉的气路的尺寸和烟气流经锅炉气路的气速；SNCR系统中，停留时间0.001s～10s；

3〕混合程度：要发生复原反响，复原剂必须与烟气分散和混合均匀；混合程度取决于锅炉的形状与气流通过锅炉的方式；

4〕NH3/NOx摩尔比〔化学当量比〕

SNCR优点：

此法的脱硝效率约为40%-60%，SNCR建设周期短、投资少、脱硝效率中等，比拟适合于中小型燃煤锅炉脱硝改造工程，SNCR技术是已投入商业运行的比拟成熟的烟气脱硝技术。

5

4设计根底

4.1工程背景

北京紫竹药业现有容量为20t/h链条炉1台，主要用于提供生产用汽。目前锅炉烟气中的NOx含量为400mg／Nm3造成超标排放，需要进行脱硝处理，以使处理后的烟气中NOx含量降至200mg／Nm3，以满足北京市?大气污染物综合排放标准?〔DB11/501-2007〕的要求。

4.2设计依据

4.2.1锅炉参数

锅炉采用江苏无锡锅炉厂的SHL20—2.45/400型锅炉。设计燃用燃煤。锅炉年运行时间8000h。锅炉主要技术参数见下表：

4.2.2锅炉烟气主要污染物含量

6

4.3装置规模及组成

本工程的LNBs+SNCR烟气脱硝装置处理能力为100%BMCR工况下的烟气，设计处理烟气量37,000Nm3/h，年运行时间为8000小时，系统主要包括：复原剂制备系统、锅炉燃烧工况监测系统、复原剂喷射装置、逃逸Nox脱除装置，低Nox燃烧控制装置、SCADA监测与控制系统、配套管道及仪表等。

本装置以尿素〔或液氨、氨水〕作为主要复原剂，配一定比例〔1-2%〕的强化反响剂，脱除烟气中的NOx。不产生产品、中间产品、副产品等，烟气处理后直接排入大气。

4.4复原剂

本装置的复原剂确定为尿素，液氨及氨水也可选用。以下是三种复原剂优缺点分析：

4.5强化反响剂

为了强化选择性非催化复原反响，提高复原剂与Nox的反响速率，以保证系统的脱硝效果，按复原剂〔尿素〕用量的1-2%配比强化反响剂。

4.6LNBs+SNCR脱硝装置总体性能指标

本工程的LNBs+SNCR脱硝装置保证满足以下的性能指标：

(1)烟气脱硝采用低Nox燃烧与选择性非催化复原反响结合的技术工艺路线；(2)烟气处理能力37,000Nm3/h；

(3)处理前烟气中的氮氧化物含量按400mg／Nm3〔氧含量6%，干基〕计算，处理后烟气中的氮氧化物含量≤150mg/Nm3，满足北京市?大气污染物综合排放标准?〔DB11/501-2007〕的要求。

(4)烟气氮氧化物含量按照400mg/Nm3设计时，设计脱硝效率≥62.5%；

7

(5)氨的逃逸率≤10ppm；

(6)年运行时间为8000小时；

(7)复原剂采用尿素〔二等品以上级〕；

(8)不设置反响器旁路；

(9)复原剂耗量：尿素10kg/h按锅炉负荷100计

(10)NH3与NOx摩尔比为1/1至3/1

(11)在锅炉的正常负荷范围系统配置

本工程的LNBs+SNCR烟气脱硝装置主要包括：复原剂制备系统、锅炉燃烧工况监测系统、复原剂喷射装置、逃逸Nox脱除装置，低Nox燃烧控制装置、SCADA监测与控制系统、配套管道及仪表等。

局部子系统/装置的设备参数与工况涉及技术机密，暂时保密，待工程合同确定后即可全部提供。

5.1复原剂制备系统

复原剂制备系统由复原剂贮仓、复原剂溶解池、复原剂溶液贮罐、星型卸料阀、复原剂输送泵、配套管道及仪表组成，其具体设备工艺参数如下：

复原剂贮仓：封闭式贮仓，防腐内壁，容积3-5立方米，贮存复原剂量可满足连续一星期的满负荷用量，配套料位监测仪。

复原剂溶解池：半封闭式设计，防腐内壁，容积70升，不锈钢材质，配套液位开关。复原剂溶液贮罐：封闭式设计，防腐内壁，容积600升，不锈钢材质，可满足连续8小时的满负荷用量，配套液位监测仪。

星型卸料阀：定量卸料，额定功率<200W，每小时工作3分钟。

复原剂输送泵：特殊防腐隔膜泵，额定功率<100W。

8

复原剂制备系统工艺流程图

不同类型的复原剂贮仓

9

复原剂溶液贮罐

5.2锅炉燃烧工况监测系统

锅炉燃烧工况监测系统由热电偶、氧化镐镐传感器、信号采集器、锅炉燃烧工况分析终端以及相关辅件组成。

热电偶：多台热电偶分层布置，实时监测炉膛温度变化情况，温度上限1700℃。氧化镐传感器：设置于省煤器前，实时监测锅炉烟气含氧量。

信号采集器：模/数转换设备，16位精度。

锅炉燃烧工况分析终端：采用先进的模糊控制技术，专用分析软件，多变量炉膛温度分析，炉膛温度场呈像，氧气含氧量与炉膛温度合理性分析〔此终端为关键技术〕。

5.3复原剂喷射装置

复原剂喷射装置由空压机、输液泵〔计量泵〕、喷射装置、以及相关管道与仪表组成，用于将复原剂均匀地喷入炉膛窗口温度区，以保证复原剂与烟气中的NOx充分接触。

10

炉内喷射复原剂分布状况三维模拟效果图

SNCR局部复原剂喷射装置

5.4逃逸NOx脱除装置

逃逸Nox脱除装设置于脱除锅炉烟气〔省煤器后〕，用于复原逃逸的NOx，以解决SNCR技术较SCR技术NOx逃逸率高的问题。为保证脱硝效果而配置〔特殊技术，设备配置及工艺能数暂保密〕。

5.5低NOx燃烧控制装置

低Nox燃烧控制装置由引风烟道、专用风机及配套仪表等设备组成，本装置受燃烧工况监测系统控制，在保证锅炉效率和燃烧工况的前提下，适当降低烟气含氧量。

11

烟气含氧量与NOx生成量的关系示意图

5.6SCADA监测与控制系统

SCADA监测与控制系统由数据效劳器、操作站、数据采集器、DCS集散控制器、以及设备于其它分系统/装置的温度、压力、流量、PH值、液位、料位、气态污染物含量等传感器组成。用于实时监测各子系统/装置的各类模拟量参数，并全面监测与控制LNBs+SNCR脱硝装置的各设备运行状况；可实现对各子系统/装置设备的远程启/停及运行调整。关键控制回路可实现全自动控制，防止人为操作对系统效率的影响。

SCADA监测与控制系统设置于锅炉操作间，以便于根据锅炉运行工况变化及时调整。

5.7电气系统

电气系统设备MCC配电柜三台，外接电源种类有AC380V、AC220V两种，内设交直流转模块、空气开关、继电器、熔断器、综合保护器等装置，为LNBs+SNCR装置各子系统/装置提供动力电源。

12

6工艺流程

6.1LNBs工艺流程

低NOx燃烧控制区示意图

在煤斗给煤链条炉炉排上，燃料从炉排的入口端进入炉室，沿炉排的长度方向，燃烧过程的各个步骤十清楚显，即沿链条的传送方向依次出现预热、枯燥、挥发分析出，引燃、燃烧和焦炭燃尽阶段。在沿着燃料层的厚度方向上，燃烧过程也很明显，燃烧从煤层外表开始逐渐向煤层内部推进。

该链条炉的主要缺点是过剩空气系数较高〔引风机前烟气含氧量监测值为10.2〕。特别是在低负荷范围内，过剩空气系数更高。该锅炉一次风分段送入炉室，对于这样的燃烧过程，煤的挥发分含量显然具有决定性的作用。

链条炉的平均燃烧温度约为1000-1200℃，在此温度范围内，所生成的热力型NO份额还不大，而燃煤中的挥发份所生成的NO占到了绝大局部。消除温