中国华电集团公司火电厂烟气脱硝设计导则

中国华电集团公司火电厂烟气脱硝设计导则1总则1.1目的与依据为规范中国华电集团公司（以下简称“集团公司”）所属火电厂烟气脱硝工程的设计工作，确保脱硝系统安全、稳定、高效、经济运行，满足国家及地方环保排放标准要求，推动火电机组的清洁生产，特制定本导则。本导则依据国家现行法律、法规、标准及集团公司相关规定编制。1.2适用范围本导则适用于集团公司所属新建、改建、扩建火电厂燃煤发电机组的烟气脱硝系统设计。燃气、燃油机组及其他类型机组的脱硝设计可参照执行。1.3基本原则1.3.1合规性原则：脱硝系统设计必须严格遵守国家及地方最新的环境保护法律法规、排放标准及相关技术政策。1.3.2可靠性原则：脱硝系统应具备较高的运行可靠性，确保机组在各种负荷工况下能稳定达到脱硝效率要求，减少非计划停运。1.3.3高效性原则：在满足环保要求的前提下，优化设计参数，提高脱硝效率，降低能耗和物耗。1.3.4经济性原则：综合考虑初投资、运行成本、维护费用及寿命周期成本，进行多方案技术经济比较，选择最优方案。1.3.5安全性原则：充分考虑系统运行、检修、维护过程中的安全风险，特别是涉及氨、还原剂等危险化学品的储存、输送和使用环节，采取有效的安全防护措施。1.3.6先进性与成熟性相结合原则：积极采用技术成熟、性能可靠、节能环保的先进技术和设备，同时兼顾技术的前瞻性。1.3.7整体性原则：脱硝系统设计应与锅炉、汽轮机、电气、热控等系统统筹考虑，确保接口匹配、系统协调。2规范性引用文件下列文件对于本导则的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。（此处应列出相关的国家、行业标准，如《火电厂大气污染物排放标准》、《燃煤电厂烟气脱硝技术导则》等，具体标准编号需根据实际情况填写）集团公司相关技术标准及管理规定3术语和定义3.1烟气脱硝（DeNOx）：去除烟气中氮氧化物（NOx）的过程。3.2选择性催化还原法（SCR）：在催化剂作用下，利用还原剂（如氨、尿素）将烟气中的NOx还原为无害的氮气（N₂）和水（H₂O）的方法。3.3选择性非催化还原法（SNCR）：在高温条件下，不使用催化剂，直接向烟气中喷入还原剂（如氨、尿素）将NOx还原为N₂和H₂O的方法。3.4脱硝效率（DenitrationEfficiency）：脱硝系统去除的NOx量与入口NOx量的百分比。3.5氨逃逸率（AmmoniaSlip）：脱硝反应器出口烟气中氨的浓度。3.6还原剂（ReducingAgent）：在脱硝反应中用于还原NOx的物质，如液氨、氨水、尿素等。4设计基础与条件4.1原始资料收集4.1.1锅炉参数：型号、蒸发量、蒸汽参数、燃料种类及成分（收到基低位发热量、元素分析、工业分析）、燃烧方式、炉膛出口烟温、设计煤种及校核煤种。4.1.2烟气参数：设计工况及典型变工况下的烟气量（湿基、干基，标态）、烟气成分（O₂、CO₂、H₂O、SO₂、SO₃、粉尘浓度等）、烟气温度（脱硝装置入口、出口）、烟气压力。4.1.3环保要求：当地环保部门对机组NOx排放浓度（基准氧含量下）、排放总量的要求，以及氨逃逸、噪声、废水等环保指标的限制。4.1.4场地条件：脱硝系统布置区域的可用空间、地形地貌、工程地质、水文气象条件。4.1.5公用工程条件：电源（电压等级、容量）、水源（种类、水质、水量）、压缩空气（压力、流量、品质）、蒸汽（参数、用量）。4.1.6还原剂供应条件：还原剂种类（液氨、氨水、尿素等）的可获得性、供应方式、运输条件。4.2设计边界条件4.2.1脱硝系统设计应满足机组在BMCR、BRL、75%THA、50%THA等主要负荷工况下的脱硝要求，并校核最低稳燃负荷工况。4.2.2设计脱硝效率应根据入口NOx浓度和出口排放浓度要求计算确定，并留有一定余量。4.2.3系统可用率应不低于机组的可用率。5脱硝系统设计5.1技术路线选择5.1.1根据机组容量、燃料特性、锅炉型式、烟气参数、环保要求、场地条件、还原剂供应及经济性等因素，综合比选SCR、SNCR或SCR+SNCR联合脱硝技术。5.1.2对于新建大型机组，宜优先采用SCR脱硝技术。对于特定条件下的机组，可考虑SNCR或SCR+SNCR联合脱硝技术，并进行充分的技术论证。5.2SCR脱硝系统设计5.2.1系统组成SCR脱硝系统主要由还原剂制备与储存系统、还原剂输送与喷射系统、SCR反应器系统、烟气系统、吹灰系统、控制系统等组成。5.2.2还原剂选择与制备5.2.2.1还原剂可选用液氨、氨水或尿素。选择时应综合考虑安全性、经济性、运输储存条件及当地政策要求。5.2.2.2液氨制备系统：应包括液氨储存、蒸发、减压、缓冲等环节。液氨储罐的设计、布置及安全设施应符合相关规范要求。5.2.2.3尿素制备系统：应包括尿素储存、溶解、计量、水解或热解等环节。水解或热解系统的设计应保证氨的转化率和稳定性。5.2.3SCR反应器设计5.2.3.1反应器布置：根据锅炉型式和烟气流程，可采用高含尘布置、低含尘布置或尾部烟道布置等方式。应充分考虑催化剂的工作温度窗口，避免烟气温度过高或过低对催化剂性能的影响。5.2.3.2反应器内烟气流场设计：应通过数值模拟和模型试验优化内部构件（如导流板、整流格栅、均流板），确保烟气流速分布均匀，避免局部涡流和偏流，以提高催化剂利用率和脱硝效率。5.2.3.3催化剂选择与布置：a)催化剂型式（蜂窝式、板式、波纹板式）的选择应综合考虑烟气流速、粉尘特性、抗磨损性能、性价比等因素。b)催化剂活性、选择性、抗中毒能力、机械强度、使用寿命等性能应满足设计要求。c)催化剂应分层布置，预留足够的备用层空间，以便日后更换或增加催化剂。d)催化剂的用量应根据脱硝效率、烟气量、入口NOx浓度、空速等参数计算确定。5.2.3.4氨喷射系统：5.2.4烟气系统5.2.4.1若设置脱硝旁路系统，应合理设计旁路挡板门，确保在脱硝系统故障或检修时，烟气能顺利通过旁路，不影响机组正常运行。挡板门应具有良好的密封性能。5.2.4.2对于高含尘SCR，应考虑反应器入口的飞灰浓度对催化剂的磨损影响，必要时采取预除尘或防护措施。5.2.5吹灰系统5.2.5.1反应器内应设置吹灰装置，以清除催化剂表面的积灰，保证催化剂的活性和烟气流通面积。常用的吹灰方式有蒸汽吹灰、声波吹灰或两者结合。5.2.5.2吹灰系统的设计应根据催化剂型式、积灰特性确定吹灰频率、吹灰压力和吹灰时间。5.3SNCR脱硝系统设计5.3.1系统组成SNCR脱硝系统主要由还原剂储存与制备系统、还原剂输送系统、喷射系统、控制系统等组成。5.3.2还原剂选择SNCR常用的还原剂为氨水或尿素溶液。5.3.3喷射区选择应通过锅炉热力计算和数值模拟，确定炉膛内温度在850℃~1100℃（依还原剂种类和催化剂有无而定）的区域作为还原剂喷射窗口，以保证较高的脱硝效率和较低的氨逃逸。5.3.4喷射系统设计5.3.4.1喷嘴的布置、数量、喷射角度和雾化效果应确保还原剂与烟气充分混合，并均匀分布在反应区内。5.3.4.2还原剂喷射量应根据锅炉负荷、入口NOx浓度等参数进行精确控制和调节。5.4电气与热控系统设计5.4.1电气系统：脱硝系统的供电应可靠，重要设备宜采用双电源供电。电气设备的选型应符合相关标准，考虑防腐、防尘等环境因素。5.4.2热控系统：a)脱硝系统应采用分散控制系统（DCS）进行集中监控，实现对脱硝效率、还原剂用量、氨逃逸率、烟气温度、压力、流量等主要参数的监测和自动控制。b)应设置必要的连锁保护逻辑，如还原剂泄漏保护、反应器超温保护、系统故障连锁等，确保系统安全运行。c)氨区等危险区域应设置相应的气体检测、报警及消防系统。5.5辅助系统设计5.5.1氨区设计：若采用液氨作为还原剂，氨区的设计应严格遵守《建筑设计防火规范》、《爆炸危险环境电力装置设计规范》等相关标准，设置防爆、防火、泄漏检测、紧急停车、喷淋降温等安全设施。5.5.2废水处理：脱硝系统产生的废水（如冲洗水、冷凝水）应根据其水质特点进行处理，达到排放标准后回用或排放。5.5.3噪声控制：脱硝系统的设备（如风机、泵）应采取有效的降噪措施，确保厂界噪声符合国家标准。6性能保证与验收6.1脱硝系统的性能保证值应包括脱硝效率、出口NOx浓度、氨逃逸率、SO₂/SO₃转化率（针对SCR）、系统可用率、还原剂消耗量、电耗、水耗等。6.2脱硝系统竣工验收应按照国家及行业相关规范和设计文件进行，包括设备安装质量验收、分系统调试、整套启动调试、性能试验等环节。6.3性能试验应包括满负荷、75%负荷、50%负荷等典型工况下的脱硝效率、氨逃逸率等关键指标的测试。7安全、健康与环境7.1脱硝系统设计应贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，严格执行国家关于安全生产、职业健康和环境保护的法律法规。7.2对涉及有毒有害、易燃易爆物质的场所和设备，应设置必要的安全警示标识、防护设施和应急措施。7.3设计中应考虑节能降耗，选用高效、低耗的设备和材料，减少资源和能源消耗。7.4固体废弃物（如废催化剂、废吸附剂）的处理和处置应符合国家相关规定。8工程设计文件脱硝工程设计文件应完整、准确、规范，主要包括但不限于