2台160吨1台220吨油气锅炉低温SCR脱硝方案

石化烯烃工厂锅炉烟气处理低温SCR脱硝工程技术方案中国石化宁波设计院2015年6月10日1/11、项目概述3台油气锅炉烟气脱硝装置，目前脱硝技术开发现状及我公司已证实的技术、设计和实际工程经验为基础，针对该项目的特定情况，在低温SCR脱硝工艺、空气预热器前放置SCR反应器。考虑到工厂内的具体情况，还原剂的储存和运输方便安全，将采用约20%的氨作为还原剂。该方案是业主可以参考的初步技术方案。2、烟气基本参数反硝化进口烟气参数单一(共2台)烟气量Nm/h入口温度c180180二氧化硫Mg/Nm5050氧含量氮氧化物Mg/Nm5050煤烟浓度Mg/Nm小于30小于303、烟气排放标准和设计要求排放标准执行最新的超低排放。二氧化硫50m g/nm3；氮氧化物50m g/nm3；30mg/Nm3灰尘；(1)该项目适用于项目已确定的烟气条件，采用考虑烟气变化可能性的低温SCR工艺。(2)以20%氨为脱硝还原剂。(3)烟气脱硝装置的控制系统可以进入主机控制系统，也可以使用PLC系统单独控制。(4)烟气脱硝效率88%；(5) NH3逃生被控制在5ppm以下。(6)脱硝装置可用率不到98%，使用寿命20年；(7)采用成熟的SCR工艺技术，设备运行稳定。(8)根据项目实际情况，最小化脱硝装置的建设投资。(9)脱硝工艺脱硝还原剂、水和能源等消耗量小，将运营成本降至最低。(10)烟气脱硝不影响原系统输出及正常运行的同时，脱硝系统必须具备单独运行、单独检修的要求。4、烟气处理工艺5、SCR脱硝工艺SCR工艺系统主要由烟道系统、SCR反应器、氨喷射系统、氨储存准备供应系统、声波吹灰系统等组成，下面分别介绍。5.1 SCR脱硝系统5.1.1 SCR脱硝原理SCR都被称为选择性催化还原法(Selective Catalytic Reducation)。催化还原法是氨或尿素等还原剂，在特定温度下通过催化剂的作用，在废气中还原NOx(NO，NO2)，将NOx转化为未污染的元素分子氮(N2)，NOx和氨的反应如下：4NO 4NH3 O2 4N2 6H2O6NO2 8NH37N2 12H2OSCR系统包括催化反应器、还原剂准备系统、氨喷射系统和相关试验控制系统。SCR过程的核心装置是催化剂和反应器，具有水平和垂直放置方式，通常使用垂直。5.1.2反应器主体SCR反应器本体可以根据烟气流动分为喷雾氨段、混合段、电流共享段、反应段。SCR脱硝效率与以下因素相关：l催化剂质量；l反应温度；l停留时间；l氨氮比率；l氨和烟气混合均匀程序；l烟气均匀分布在SCR反应器中。为了提高反硝化效率，在设计每个功能段时必须考虑上述因素，每个会话都优化了设计。在此项目中，设计为进入SCR系统的烟气温度为180 。5.1.3氨格栅或氨专用喷枪喷雾氨设有喷雾氨格栅，喷雾氨专用喷嘴，喷雾氨不仅将氨均匀喷射到烟气中，而且初步混合效果好。喷氨喷出的氨必须均匀，后搅拌机混合的效果才好。5.1.4氨/空气混合器为了使氨和烟气的混合均匀，搅拌机喷上氨格栅后使用多层纵向挡板形式，通过挡板板的扰流板充分混合烟雾和氨。混合器是根据CFD数值模拟计算结果设计的，以确保氨混合效果。5.1.5适配器充分混合氨的烟气在反应堆内的分布均匀程序不仅影响反硝化效率，还影响氨的逸出浓度。在烟气流速高的区域，烟气停留时间短，脱硝效率低，部分氨无法反应，排出；在烟气流速低的区域，脱硝效率高，但烟气分布不均匀，整体脱硝效率低，氨容易逸出。垂直SCR反应器上方的烟气流动必须旋转90度，整流器前面的烟道长度短，还有多个影响气流的局部元件。为了确保双流器空间小，进入催化剂层的烟均匀分布，双流器采用导流器和双流器晶格形式，根据CFD数值模拟计算结果设计导流器和闸门。保证进入催化剂层的烟气流速均匀程度0.2。5.1.6催化剂目前常用的催化剂形式主要是蜂窝和板。(1)蜂窝型是目前市场占有率最高的催化剂形式，其特点是用于实现单位体积催化活性高、相同脱硝效率的催化剂规模小、灰分小于30 g/m3、灰色粘度小的烟气环境。(2)板式催化剂的市场份额仅次于蜂窝催化剂。板催化剂以金属板为骨架，比表面积小。该催化剂具有较强的耐蚀性和抗堵塞特性，适用于灰分含量高、回温强的烟气环境。缺点是单位体积的催化活性低，相对负荷高，体积大，钢铁多。本项目考虑到气体阻塞催化剂孔、精炼和磨损催化剂少量的废气气量小、颗粒物质少量的情况，本工艺使用的催化剂形式是蜂窝状整体催化剂。催化剂大小：150800mm。该项目包含SCR reactor，用于设计三层催化剂层(2 1层)，每个顶层都是备件。垂直流过反应堆的烟气，反应堆入口是均匀气流装置，反应堆入口和出口都安装了导流板，设计了反应器内部易磨损部分所需的防磨措施。反应器内部的各种加强板和支架在考虑热膨胀补偿措施的同时，设计了灰质不太堆积的风格。反应器设置足够的大小和数量的检修孔门。反应器构成可拆卸催化试验元件。SCR反应器可以经受运行温度低于300的长期运行的测试。SCR脱硝催化剂的主要性能参数如下表所示。项目单位单一20wNm3/h(2台)20wNm3/h数据数据确保性能反硝化效率8888化学寿命SO2氧化率11化学寿命中NH3逃逸速度Ppm55允许工作温度内的化学寿命h24，00024，000设计工作温度c180180偏差范围催化剂允许最大温升速度C/min55催化剂允许最大温度下降速度C/min55SCR入口需要烟气速度偏差1010SCR入口需要烟气温度偏差c55SCR入口需要烟气氨氮混合偏差1010反应器和模块设计参数反应器数狗11每个反应堆的初始催化层数层22每个反应器的备份催化剂层数层11催化剂的用量M346.6658.32反应器大小mmmmmmm590061009000750062009000还原剂的量每小时20%氨的剂量Kg/h1802105天20%氨体积M323.6285.1.7催化再生系统因为烟雾包含一定量的SO2。利用低温催化剂的脱硝温度只有180 ，脱硝过程中会产生硫酸铵的危险，硫酸铵复盖催化剂表面，催化剂可能被停用。目前，催化剂设计考虑到抑制SO2转化为SO3的催化剂活性，防止了硫酸铵的生成。尾气的SO2含量为50mg/Nm3，但硫酸铵是富集过程，必须考虑硫酸铵生成问题。因此，根据低温脱硝特性，设计催化剂活性恢复系统增加。催化活性恢复采用硫酸铵的加热分解方法。利用一台热风炉将空气加热到350-400 ，送入脱硝反应器。来自脱硝反应器的热空气余热用于加热进入热炉的新鲜空气，起到节能作用，最终加热气体通过烟囱排出大气。在催化活性恢复过程中，首先关闭脱硝反应器入口挡板门和出口挡板门，锅炉废气从旁路进入烟囱排放。此时，打开脱硝反应器入口的活性，恢复热风阀和出口的热风排放阀。如果正式启动加热风扇，风扇风量设计为2000nm3/h，风扇排出的风首先通过气体换热器加热到约200 ，然后用天然气加热到天然气燃烧，热风温度上升到350 ，进入脱硝反应器。脱硝反应器的催化剂被热空气加热，温度逐渐上升到350 ，附着在催化剂表面的硫酸铵逐步分解分解，分解的H2SO4、NH3沿着热空气排出脱硝反应器，进入气体换热器，加热新空气，温度下降到约100 ，然后进入脱硝反应器后面的烟囱，从烟囱排出大气。根据目前实验室数据，催化剂活性恢复工艺时间首先设定为12小时。也就是说，每次启动12小时启动，活动恢复操作停止。之后重新开始正常的反硝化过程。计划每年使用一次，恢复时间可以根据现场实际操作进行测试后调整。5.1.8还原剂溶液存储和输送系统氨储存区使用室外布置。氨的供应通过氨、氨缓冲罐传递到脱硝系统，方法是在罐中使用氨泵将氨注入罐中，然后从氨泵蒸发到氨中。氨系统的安全阀等排出的肺癌莫妮亚排出氨稀释罐，通过水的吸收排出废水池，通过真空泵送到工厂废水处理中心。氨储存准备系统包括氨泵、氨储存罐、氨蒸发器、氨输送泵、氨缓冲罐和氨稀释罐、废水泵、废水罐等。5.1.8.1消除氨泵氨泵使用水平一级离心泵将氨从罐泵到氨罐。该方案有两个卸载氨泵，其中一个用作备用。5.1.8.2氨储罐氨储罐是圆柱形立式大气储罐。160t/h的锅炉分别安装了一个23.6m3的氨溶液，220 t/h的锅炉安装了一个28m3的氨溶液，满足了5天的系统使用要求。氨储罐是用304制造的。现浇钢筋混凝土基础，油罐基础采用自然基础。油罐的厚度和强度设计考虑了现场的其他情况变量，如地震带、风荷载和温度变化。油箱里有温度计、压力表、液位计、液位报警装置和相应的发射器，向脱硝控制系统发送信号，并在油箱内温度或压力高时发出警报。坦克有防止太阳辐射的措施，周围安装了工业洒水器和喷嘴，如果坦克温度太高，自动淋浴装置就会启动，坦克自动喷水器温度就会降低。5.1.8.3氨蒸发器氨蒸发所需的热量利用蒸汽加热提供热量。蒸发器上装有压力控制阀，控制一定范围的氨压力，当出口压力过高(0.3MPa)时，切断氨供应。在氨排放口管线上安装温度检测器，在温度过低的时候切断氨，将氨保持在缓冲罐上适当的温度和压力，蒸发器上还配备了防止设备压力异常升高的安全阀。氨蒸发器在BMCR条件下设计为120%容量，该方案每锅炉安装一台氨蒸发器。5.1.8.4氨缓冲罐从蒸发器蒸发的氨流入氨缓冲罐，通过氨送到锅炉侧面的氨/空气混合器。氨缓冲罐可以为SCR系统提供稳定的氨，以避免蒸发器不稳定运行的影响。缓冲罐还安装了安全阀保护装置。此程序设置氨缓冲槽。5.1.8.5氨稀释罐氨稀释罐用于吸收各氨设备通过安全阀排出的氨。氨稀释罐是罐级的特定容积罐，由罐顶淋水和罐侧水维持水箱设计环节，整个溢流管道。氨的各排放口排出的氨在管道聚合后从吸收罐底部进入，通过分散管将氨分散到稀释罐水中，利用大量的水吸收安全阀排出的氨。氨的危害很大，需要对排出的氨进行吸收稀释处理。这个项目有氨稀释罐。5.1.8.6氨泄漏检测器氨的储存准备和供应系统周围有多个氨检测器，可以检测氨的泄漏，显示大气中氨的浓度。单元控制室发出警报，如果探测器测量大气中氨的浓度太高，机组人员可以采取必要措施防止氨泄漏。5.1.7.7排放系统用于氨储存准备和供应系统的氨排放线是从氨稀释罐吸收到肺癌莫尼亚，然后排放到废水池，再通过真空泵送到工厂废水处理中心的封闭系统。5.1.8.8氮模糊系统为了确保氨存储和供应系统的紧密性，防止氨的泄漏和氨与空气的混合引起的爆炸。该系统的氨蒸发器、氨缓冲罐等配备了氮模糊管道。该设备在供应前必须通过氮气模糊管线，进行严格的系统紧密性检查和氮气模糊检查，以防止氨泄漏和与系统剩余空气混合造成的危险。5.1.8.9氨储存准备和供应控制系统氨储存准备和供应控制是通过(DCS)实现的。所有设备的启动停止、巡航控制、链条保护等可以在(DCS)中完成，设备和相关阀门启动停止开关也可以通过MCC盘柜直接操作。氨储存和供应系统故障信号的控制室报警灯卡显示。该系统的所有监控数据都可以在CRT中进行监控，持续收集和处理重要的测量点信号，例如反映氨存储和供应系统运行状况的罐、蒸发器、缓冲罐的温度、压力、液位指示、报警和控制、氨检测器检测和报警等。5.2烟雾系统SCR将SCR烟雾系统配置为除尘器后面的烟囱、挡板门系统。5.2.1年空气预热器前排出的烟气连接到SCR反应器入口和旁路烟囱，入口前装有入口挡板门，旁路烟囱装有旁路挡板门；SCR反应器将烟气重新连接到后续烟囱，从烟囱排出，安装出口挡板门，然后与旁路烟囱结合，进入排出烟囱。关闭旁通挡板门，打开出入口烟囱挡板门烟气，SCR反应器脱硝。当炉、操作失败、烘焙催化剂等不适合SCR运行时，打开旁通烟囱挡板门，关闭SCR反应入口和出口挡板门。烟气直接通过旁路烟囱，保护催化剂。5.2.2挡板门系统挡板门系统由三个挡板门、密封风扇、加热器等组成。为提高挡板门的密封效果，挡板门采用双百叶阀结构。5.2.3吹灰系统为了防止烟气中的粉煤灰在催化剂上沉积，堵塞了催化孔，在各层催化剂上安装了一套声波透射器。5.3隔热层和油漆