中国电力工程顾问集团公司火力发电厂脱硝技术设计导则(送审稿

1、G-2008-J05中国电力工程顾问集团公司企业标准Standard of China Power Engineering Consulting Group Corporation Q/DG 2-J01-2006火力发电厂脱硝技术设计导则Design Guide of DeNOx Technology for Thermal Power Plant(送审稿)2008- 发布 2008 - 实施中国电力工程顾问集团公司 发 布目 录前 言11 范围22 规范性引用文件33 术语和定义54 总则85 SCR系统设计96 SNCR系统及SNCR/SCR混和系统设计207 还原剂储存及制备系统278

2、自动控制系统569 性能考核及验收65附录A（规范性附录）导则的用词说明69附录B（资料性附录）还原剂的物理及化学参数70附录C（资料性附录）催化剂 73 附录D（规范性附录）计算符号及公式82火力发电厂脱硝技术设计导则编制说明 89前 言 根据中国电力工程顾问集团公司电顾科技200651号文关于下达2006年度中国电力工程顾问集团公司新开科技项目计划的通知的安排,华东电力设计院承担了项目编号为DG2-J01-2006脱硝技术设计研究及导则的编制工作,西南电力设计院为参加单位。本导则的编制符合电力企业标准编制规则（DL/T8002001）的规定。本导则的附录A、D为规范性附录。本导则的附录B、

3、C为资料性附录。本导则由中国电力工程顾问集团公司提出并归口管理。本导则主要起草单位：华东电力设计院。本导则参加起草单位：西南电力设计院。本导则主要起草人：袁果、马爱萍、叶勇健、蔡冠萍、吴东梅、马杰、张睿、缪震昆、潘炎根、郑培钢、施建昌、黄平、金强、刘明辉。本导则由中国电力工程顾问集团华东电力设计院负责解释。1 范围 本导则规定了火力发电厂燃煤、燃气、燃油锅炉的烟气脱硝技术设计应遵循的原则和设计要求。燃用其它燃料的锅炉烟气脱硝技术设计可参考使用本导则。 本导则适用于容量为400t/h及以上新建、扩建和改建的火力发电厂锅炉的烟气脱硝技术设计。2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本导则的引用而成

4、为本导则的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本导则达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本导则。 中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国大气污染防治法 中华人民共和国安全生产法 中华人民共和国劳动法 中华人民共和国电力法 危险化学品安全管理条例(国务院令第344号) 安全生产许可证条例(国务院令第397号)GB 150-1998 钢制压力容器GB 536-1988 液体无水氨GB 2440-2001 尿素GB 4272-1992 设备及管道保温技术通则GB 8978-19

5、96 污水综合排放标准GB 10184-88 电站锅炉性能试验规程GB 13223-2003 火电厂大气污染物排放标准GB 16591-1996 输送无水氨用橡胶软管和软管组合件规范GB 18218-2000 重大危险源辨识GB 50016-2006 建筑设计防火规范GB 50057-94 建筑物防雷设计规范（2000年版）GB 50058-1992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB 50160-1992 石油化工企业设计防火规范(1999版)GB 50187-1993 工业企业总平面设计规范GB 50219-1995 水喷雾灭火系统设计规范GB 50229-2006 火力发电厂和变电站

6、设计防火规范GBJ 87-1985 工业企业噪声控制设计规范GB/T 8163-1999 流体输送用无缝钢管GB/T 14926-2002 流体输送用不锈钢无缝钢管GBZ 1-2002 工业企业设计卫生标准GBZ 2-2002 工作场所有害因素职业接触限值DL 5000-2000 火力发电厂设计技术规程DL/T 620-1997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T 621-1997 交流电气装置的接地DL/T 960-2005 燃煤电厂烟气排放连续监测系统订货技术条件DL/T 5072-2007 火力发电厂保温油漆设计规程DL/T 5121-2000 火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程

7、DL/T 5136-2001 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程DL/T 5153-2002 火力发电厂厂用电设计技术规定DL/T 5390-2007 火力发电厂和变电站照明设计技术规定HG 20581-1998 钢制化工容器材料选用规定HG 20585-1998 钢制低温压力容器技术规定HG 20660-2000 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类HG/T 20570.2-1995安全阀的设置和选用HG/T 20570.6-1995管径选择HG/T 20570.14-1995人身防护应急系统的设置JB/T 4735-1997 钢制焊接常压容器SH 3007-1999 石油化工储

8、运系统罐区设计规范SH 3063-1999 石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范国家质量技术监督局 质技监局锅发1999154号压力容器安全技术监察规程国家安全监管总局第8号令危险化学品建设项目安全许可实施办法3 术语和定义下列术语和定义适用于本导则。3.1 选择性催化还原法 Selective catalytic reduction (SCR) 在有催化剂存在的条件下，将还原剂（氨气）喷入温度为300420的烟气内，使氮氧化物（NOx）还原成氮气（N2）和水（H2O）的方法。3.2 选择性非催化还原法 Selective non-catalytic reduction (SNCR)

9、 在没有催化剂存在的条件下，将还原剂（尿素）喷入温度为8501250的烟气内，使氮氧化物（NOx）还原成氮气（N2）和水（H2O）的方法。3.3 SNCR/SCR混合法 Hybrid SNCR/SCR 这是选择性非催化还原法与选择性催化还原法的组合。先将还原剂（尿素）喷入温度为8501250的烟气内进行脱硝，再让烟气通过布置在温度为300420的烟道内的催化剂层进一步脱硝的方法。3.4 催化剂 Catalyst 本身不参加脱硝反应，却能提高脱硝反应速度的物质。3.5还原剂 Reducing agent本身参加脱硝反应，将氮氧化物（NOx）还原成氮气（N2）和水（H2O）的化学试剂。3.6氨逃逸

10、率 Ammonia slip rate 经过脱硝反应后，烟气中残余的未参加反应的微量氨占烟气的体积份额，以百万分率表示。3.7高含尘布置 High dust arrangement scheme SCR装置布置在锅炉省煤器和空气预热器之间的方式。3.8低含尘布置 Low dust arrangement schemeSCR装置布置在烟气除尘器或脱硫装置之后的方式。3.9催化剂初装层数 Catalyst initialize install layer初始安装的催化剂层数。3.10比表面积 Catalyst geometry surface area单位体积催化剂的几何表面积，以m2/m3表示。

11、3.11催化剂模块 Catalyst model催化剂模块是将催化剂单元组装在一个框架之内，以便装卸及在SCR反应器中的安装。3.12催化剂节距 Catalyst pitch催化剂节距(pitch)是用于蜂窝式和板式催化剂的几何参数。如图所示，节距p是催化剂孔的宽度加上催化剂孔壁壁厚a。3.13 催化剂失活Catalyst active lose即为催化剂失去催化性能。通常分为两类，化学失活和物理失活。化学失活被称为中毒，催化剂中毒的原因主要是反应物、反应产物或杂质占据了催化剂的活性位而不能进行催化反应；物理失活是指催化剂的微孔被堵塞，NOx与催化剂的接触被阻断，不能进行催化反应。3.14 脱

12、硝效率 Denitration efficiency 脱硝系统未投入时，锅炉出口烟气中NOX的浓度与脱硝系统投入时，锅炉出口烟气中NOX的浓度之差除以脱硝系统未投入时，锅炉出口烟气中NOX的浓度，通常用百分数表示。计算公式见附录D（公式5.1）。3.15 烟气脱硝 Flue-gas denitration 从锅炉燃烧产生的烟气中连续脱出所含的大部分氮氧化物（NOx）以达到排放的烟气中NOx含量满足环保排放标准的要求。3.16 烟气氮氧化物（NOx）Flue-gas nitrogen oxides 锅炉燃烧过程中生成的各类氮氧化物（NOx）的总称，主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）等。

13、3.17 NOx排放浓度（mg/Nm3） NOx emission concentration每标立方米烟气中所携带的NOx的毫克含量。3.18 喷氨格栅 Ammonia injection grid (AIG) 是在SCR反应器进口烟道中设置的均匀混合装置，该装置布置有多个喷嘴以保证喷出的氨气与烟气充分有效的混合。3.19 SO2向SO3的转换率 Conversion rate of SO2 to SO3锅炉燃烧过程中产生了SO2和SO3，在一定条件下烟气中的部分SO2转化成SO3的比例。3.20反应器空塔设计流速 SCR reactor section design velocity反应器

14、中未安装催化剂时的烟气流速，通常指反应器入口截面的烟气流速。4 总则4.1 脱硝技术设计是火力发电工程项目设计内容之一。凡是火力发电工程项目设计应执行的法律、法规、规程及导则，本导则亦应执行。4.2 本导则规定了选择性催化还原法(SCR)脱硝工艺、选择性非催化还原法(SNCR)脱硝工艺和SNCR/SCR混合脱硝工艺技术设计应遵循的原则和方法。4.3 脱硝系统的设计应能适应锅炉最大连续运行工况范围内的任何负荷变化。还原剂的喷入量应与烟气中的NOx浓度、烟气温度和机组负荷相匹配。4.4 对于脱硝效率要求80及以上的机组，应采用SCR脱硝工艺；4.5 对于机组容量为600MW等级及以下的机组，若要求

15、脱硝效率不大于40，宜采用SNCR脱硝工艺。4.6对于脱硝效率要求在6080范围内的机组，视还原剂的运输、储存、制备、初投资及运行费用并考虑短期内脱硝效率是否要求提高的因素，综合比较后确定采用SCR脱硝工艺或SNCR/SCR混合脱硝工艺。 4.7对于脱硝效率要求在4060范围内的机组，宜采用SNCR/SCR混合脱硝工艺，SCR装置宜布置在烟道内，不单独设置构架，但应考虑荷重增加的影响。4.8 还原剂可采用液氨或尿素。还原剂的选用应根据厂址周围的环境、脱硝工艺、脱硝系统的投资、系统的年运行费用及药品来源的安全性及可靠性因素，经技术经济综合比较及安全评价后确定。4.9 对于SCR烟气脱硝工艺，若电

16、厂地处城镇边缘，而液氨产地距电厂较近，在能保证药品安全、可靠供应的情况下，宜选择液氨作为还原剂；若电厂位于人口密度高的中心城市、港口、河流位置，宜选择尿素作为还原剂。4.10 对于SNCR烟气脱硝工艺，宜选择尿素作为还原剂。若电厂已有液氨或可利用管道输送液氨的情况下，可选择液氨作为还原剂。4.11 脱硝工艺采用液氨作为还原剂时，液氨储存区应设置消防喷淋水系统；采用尿素作为还原剂时，尿素储存和氨制备系统的消防设计按GB50229。锅炉房脱硝系统的设备和管道的消防设计按GB50229。5 SCR系统设计5.1 系统设计5.1.1设计范围及内容SCR的烟气反应系统，设计分界从省煤器灰斗出口至空预器入

17、口挡板前。5.1.2系统功能描述SCR脱硝工艺是使用氨气(NH3)作为还原剂，将体积浓度为5的氨气通过氨注入装置(AIG)喷入温度为300420的烟气中，在催化剂作用下，氨气(NH3)将烟气中的NO和NO2还原成无公害的氮气(N2)和水(H2O)，其化学反应式如下： 4 NO + 4 NH3 + O2 4 N2 + 6 H2O 2 NO2 + 4 NH3 + O2 3 N2 + 6 H2O上述脱硝反应是在反应器内进行的，反应器内装有催化剂层，还原剂氨气（NH3）可以通过液氨、氨水及尿素制得。反应器布置在省煤器和空气预热器之间。5.1.3主要性能指标5.1.3.1 SCR烟气脱硝系统主要性能指标

18、如下：脱硝效率；NH3的逃逸率；SO2向SO3的转换率；脱硝系统的阻力；催化剂寿命。5.1.3.2 催化剂的主要性能参数应当满足下列要求：NH3的逃逸率应不高于3ppmv；燃煤含硫量小于2.5%时，SO2向SO3的转换率应不高于1；燃煤含硫量大于等于2.5%时，SO2向SO3的转换率应不高于0.75。5.1.3.3催化剂的机械寿命应不小于10年。5.1.3.4催化剂化学寿命按照下列要求确定：催化剂化学寿命的确定宜征求SCR承包厂商或催化剂厂商的意见；对于燃煤机组，一般可以达到1600024000小时；对于燃油和燃气电厂，催化剂运行寿命更长，超过32000小时。5.1.4设计原则5.1.4.1

19、SCR的烟气反应系统应按单元制设计，还原剂（氨、尿素）储存和制备系统宜按公用制设计。5.1.4.2 催化剂是专利产品，本导则对催化剂的设计选型仅设计到催化剂选型条件书的深度。5.1.4.3 液氨属易燃、易爆危险品，其建设实施应遵循危险化学品建设项目安全许可实施办法，其设计施工必须由有资质的单位承担。5.1.4.4 SCR烟气脱硝系统的设计煤种应当与锅炉设计煤种相同，对于改造项目应与锅炉燃用概率较高的煤种作为脱硝系统的设计煤种。燃用锅炉校核煤种时，SCR烟气脱硝系统能长期稳定连续运行，且必须满足排放要求。5.1.4.5 SCR烟气脱硝系统，在布置情况允许，烟气条件能够满足系统要求的情况下，应采用

20、高含尘布置方案，否则可以采用低含尘布置方案。5.1.4.6 SCR烟气脱硝系统的设计应能适应烟温300420（通常对应锅炉40%-100%BMCR工况）之间的任何负荷，当烟气温度低于最低喷氨温度时，喷氨系统能够自动解除运行；并能适应机组的负荷变化和机组启停次数的要求。SCR催化剂应当能承受运行温度420（烟煤）/450（无烟煤、贫煤、高硫煤、高水分褐煤），每次不大于5小时，1年不超过3次的考验，而不产生任何损坏。5.1.4.7 SCR脱硝装置必须能在烟气粉尘和NOX排放浓度为最小值和最大值之间任何点运行。5.1.4.8 对于新建机组，脱硝反应器和烟道的支撑结构应当同时兼顾附近布置的其他设备、管

21、道系统，支撑结构宜统一计算，统一设计。5.1.4.9 脱硝装置在闭合状态，不允许烟气泄露到大气中。5.1.5 设计输入数据SCR工艺招标时,需要向卖方提供原始数据，供卖方对催化剂选型设计。具体如下：烟气中NOx含量 (mg/Nm3)(标准状态，干态，6含氧量)；烟气体积流量 (Nm3/h)(标准状态，湿态/干态)；烟气温度范围 ()；烟气含尘量 (mg/Nm3)(标准状态，干态，6含氧量)；煤种的工业分析，元素分析；灰份分析；飞灰粒径分布；烟气组份分析：O2含量 (%)(标准状态，干态)；CO2含量 (%)(标准状态，干态)；N2含量 (%)(标准状态，干态)；H2O含量 (%)(标准状态)；

22、SO2含量 (mg/Nm3) (标准状态，干态，6含氧量)；SO3含量 (mg/Nm3) (标准状态，干态，6含氧量)；HCl含量(mg/Nm3) (标准状态，干态，6含氧量)；HF含量 (mg/Nm3) (标准状态，干态，6含氧量)；CO含量 (mg/Nm3) (标准状态，干态，6含氧量)；硅(Si)含量 (mg/Nm3) (标准状态，干态，6含氧量)；硒(Se)含量 (mg/Nm3) (标准状态，干态，6含氧量)；砷(As)含量 (mg/Nm3) (标准状态，干态，6含氧量)；汞(Hg)含量 (mg/Nm3) (标准状态，干态，6含氧量)；铅(Pb)含量 (mg/Nm3)(标准状态，干态，

23、6含氧量)；磷(P)含量 (mg/Nm3)(标准状态，干态，6含氧量)；有机烷烃(CH)含量 (mg/Nm3)(标准状态，干态，6含氧量)；多氯代二苯并呋喃(PCDF)含量(mg/Nm3) (标准状态，干态，6含氧量)；脱硝效率（）；氨逃逸率（ppmV）。其中，烟气参数及组分由锅炉厂提供。5.1.6系统方案设计5.1.6.1 SCR装置不宜装设省煤器旁路系统。只有当烟气温度过低仍然需要维持SCR运行时，为实现SCR装置正常运行的烟气条件，系统可以装设省煤器烟气侧旁路系统，也可以装设省煤器给水侧旁路来提高SCR运行温度,但因涉及到锅炉性能，具体设置位置需锅炉供货单位确认。5.1.6.2 SCR装

24、置不宜装设100%烟气旁路系统。5.1.6.3 合理设计系统，选择合理结构的催化剂，以避免等离子点火带来的碳的沉积以及相关事故的发生。机组启动运行时应严格按照脱硝公司运行手册进行操作，控制合适的启动速度。SCR装置一般不设SCR启动烟气旁路系统，如果机组年冷态启动次数超过10次，SCR装置可装设30%-50%容量启动烟气旁路系统，以保护催化剂。5.1.6.4 初装时催化剂层数应当留有1-2层备用层，基本安装层数跟煤质条件、脱硝效率等因素有关，应当由承包厂商和催化剂厂家协商确定。5.1.6.5 催化剂模块必须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。5.1.6.6 催化剂

25、各层模块应规格统一、具有互换性。5.1.6.7 每层催化剂应设计有至少1套可拆卸的催化剂测试部件。5.1.6.8 催化剂模块应采用钢结构框架，并便于运输、安装、起吊。5.1.6.9 每层催化剂均应设置吹灰器，备用层催化剂的吹灰器可暂时不安装。根据煤质条件及运行维护等方面确定采用蒸汽吹灰系统或者声波吹灰系统。5.1.6.10 还原剂采用液氨系统时，应当装设氨气稀释系统。喷入反应器内氨气混合气浓度不得大于5（体积比）,氨气与空气混合浓度报警值为7%，氨气与空气混合浓度高于12%时切断氨气供给系统。5.1.6.11 每台锅炉需配置稀释风机，稀释风机可以采用350%或2100%方案。稀释风机采用离心式

26、风机。稀释风机风量一般不需要调节，风量裕量为10%，压头裕量为20%。5.1.6.12 由于波纹板式催化剂重量较轻，只有蜂窝式或板式的4050，燃煤机组SCR烟气脱硝系统反应器结构设计时，应充分考虑不同的催化剂型式的重量对SCR钢结构影响，不宜按照波纹板式催化剂来进行钢结构设计，以方便今后对催化剂型式的更换。5.1.6.13 SCR反应器的设计应满足多厂家催化剂的互换能力和裕量。5.1.7 系统设计应注意的问题5.1.7.1 SCR系统设计应注意的问题5.1.7.1.1 合理的催化剂选型是影响脱硝性能的最重要因素。5.1.7.1.2 控制合适的烟气温度。催化剂一般适用温度为300-420。对于

27、排烟温度较高的机组，如燃烧贫煤的锅炉和燃气轮机，催化剂中需添加耐高温成分以增加热力稳定性。5.1.7.1.3设计上应充分考虑飞灰磨损、腐蚀。5.1.7.1.4为了达到合适的布置方式，设计合适的反应器形状，应进行烟气流态模型测试。5.1.7.1.5为了防止飞灰堵塞，脱硝装置入口应设置灰斗。5.1.7.1.6催化剂活性降低到不能满足脱硝性能要求时，需添加备用层或对催化剂进行更换。5.1.7.1.7失活的催化剂可以通过再生方式回用，如确定不采用再生的方法回用的失活催化剂，应在当地环保局指导下对其进行废弃处理，如可将催化剂压碎后填埋。板式催化剂内含不锈钢基材，可送至金属冶炼厂回用。5.1.7.2 对锅

28、炉性能的影响SCR高含尘脱硝工艺，如不加装省煤器旁路，对锅炉的燃烧基本无影响；如加装省煤器旁路，需对锅炉尾部包覆开孔，对锅炉烟温、烟量都提出新的要求，对锅炉性能、热平衡有一定影响。5.1.7.3 对锅炉钢结构的影响装设SCR装置的新建锅炉，支撑SCR装置的钢架通常是与锅炉钢架为同一联合体系，以利于钢架的稳定并可以节约钢材。因此，锅炉钢架的最后一排柱通常要设在SCR装置外侧。5.1.7.4 对空预器设计及其性能影响装设SCR设备的空预器在防止堵塞和冷端清洗方面需作特殊设计。主要包括：（1）换热元件采用高吹灰通透性的波形,保证吹灰和清洗效果,增加15的换热面积。（2）合并传统的冷段和中温段。（3）

29、冷端层采用搪瓷表面传热元件。（4）空预器吹灰器用双介质吹灰器。（5）空预器转子等结构需作一些局部修改。5.1.7.5对引风机的影响引风机应考虑加装SCR系统阻力增加的影响。对于动、静叶可调轴流风机，分别按照装设SCR前后两种工况确定两组风机叶片和转速，风机的外形尺寸可不变。5.1.7.6 对除尘器的影响电气除尘器设计应考虑由于装设SCR脱硝装置引风机风压的提高的影响，设备采购时应按照装设SCR脱硝装置时的各种工况条件签订合同。5.2 设备配置与选择5.2.1 1台锅炉宜设2台反应器，特殊情况下可以设1台反应器。当2台反应器分别与空预器连接时，宜在空预器入口的烟道上设置平衡管，以平衡2台空预器入

30、口的烟气流量。当双出口锅炉选用1台反应器时，必须注意两侧通道内烟气温度偏差，必要时应当装设温度混合装置。5.2.2 SCR催化剂应当能承受运行温度420（烟煤）/450（无烟煤、贫煤、高硫煤、高水分褐煤）（此温度选取应结合省煤器出口烟温并考虑省煤器积灰、温度偏差等因素），每次不大于5小时，1年不超过3次的考验，而不产生任何损坏。5.2.3 SCR工艺的催化剂的可以按照下列要求进行选择：催化剂形式的选择：蜂窝状催化剂；板式催化剂；波纹板式催化剂。主要选型依据为烟气含尘量、灰尘的特性以及脱硝效率。波纹板式催化剂的适用含尘量不宜过高（通常要求含尘浓度20g/Nm3）。波纹板式催化剂比表面积介于蜂窝式

31、及板式之间，耐磨损性能相对较差，对烟气流动性很敏感，其活性物质比蜂窝式少近70%，其模块结构与板式接近。市场占有率很低（不超过5），多用于燃气机组。蜂窝式催化剂的比表面积较大，同等条件下所需的体积比板式催化剂小，两种不同形式催化剂的比表面积对比见表5.2.3。表5.2.3 板式、蜂窝式催化剂比表面积对比产品形式孔径mm比表面积(m2/m3)所需的相对体积板式5.5-7.0307-353100%蜂窝式6.953956%-65%5.2.4 对于燃油、燃天然气及燃气轮机机组，由于板式结构所需催化剂容积为蜂窝式的23倍，应优先采用蜂窝式结构。5.2.5 催化剂节距的选择应当根据不同催化剂生产厂家的经验

32、进行选择，一般含尘量越高，催化剂选用节距越大。5.2.6 对于燃油、燃天然气锅炉及燃气轮机机组，由于所产生的烟气中几乎没有灰尘和SO2（对低硫油），催化剂孔径、节距选择比燃煤机组更小。由于燃气轮机排气温度较高，催化剂中需添加耐高温成分以增加热力稳定性。5.2.7 1台反应器宜配置1套氨气稀释系统，纯氨加入量宜根据每台反应器的出入口参数进行独立控制。5.2.8 稀释风机必须设有备用，对于每台锅炉，稀释风机可以采用350%配置方案（双反应器方案），或者2100%方案考虑（单反应器方案）。稀释风机可采用离心式风机，稀释风机风量不需要调节，风量裕量为10%，压头裕量为20%；5.2.9 氨气空气稀释混

33、合器一般不设备用。5.2.10 每层催化剂应设置吹灰器，备用层暂不装设。5.2.11 根据飞灰的具体条件和工艺要求及布置情况，在系统的适当位置设置灰斗，灰斗的容量应不小于8小时的储灰量。灰斗的有效容量系数为0.8。 灰斗的除灰效率12（对于烟气中的含灰量小于20 g/Nm3的宜取下限，对于烟气中的含灰量大于20 g/Nm3的宜取上限）。SCR进口烟道的设置应结合省煤器灰斗的设置和布置条件确定。5.3 布置与安装设计5.3.1 SCR反应器的布置与安装设计5.3.1.1 SCR反应器布置在空预器上方（空预器拉出布置方案）或布置在除尘器进口烟道支架上方布置方案（空预器未拉出方案）。5.3.1.1.

34、1当采用空预器拉出布置方案，反应器支撑结构与锅炉钢架应统筹设计，桩基和基础设计时考虑其载荷。在空预器构架设计时，应考虑SCR反应器和烟道荷载及布置要求，及联络平台扶梯的延伸条件，SCR反应器直接布置在空气预热器上方。5.3.1.1.2对于空预器未拉出或拉出一部分的锅炉，反应器布置在空气预热器后侧除尘器进口烟道支架上方。具体设计时反应器支撑结构与锅炉钢架统筹考虑，基础和下部支撑结构一次建成，构架的桩和基础应考虑SCR装置荷载，锅炉钢架设计应预留进出烟道的布置空间，及联络平台扶梯的延伸条件。5.3.1.2反应器应当设计成烟气竖直向下流动，反应器入口必须设气流均布装置，对于反应器内部易于磨损的部位应

35、设计必要的防磨措施。5.3.1.3 反应器内部各类加强板、支架应当设计成不易积灰的型式，同时必须考虑热膨胀的补偿措施。5.3.1.4 反应器应当设置足够大小和数量的人孔门。5.3.1.5 反应器设计需要考虑内部催化剂维修及更换所必须的起吊装置和平台。5.3.1.6 SCR反应器的设计压力和瞬时不变形承载压力取值与炉膛设计参数相同。5.3.1.7 SCR反应器内的空塔设计流速一般在4m/s-6m/s之间。5.3.1.8 通过反应器的结构合理设计，催化剂入口烟气条件必须满足催化剂厂家技术要求，如果催化剂厂家未提供详细要求，可以采用下列要求：入口烟气流速偏差 15%（均方根偏差率）；入口烟气流向10

36、；入口烟气温度偏差10；NH3/NOx摩尔比绝对偏差5。为保证上述技术要求，应当进行SCR装置（从省煤器出口至空预器入口烟气系统，包括还原剂喷射装置）计算流体动力学（CFD）数值分析计算以及流场物理模型实验。5.3.1.9 由于散热和漏风造成的SCR脱硝装置整体温度降不得大于3。5.3.1.10 催化剂模块应采用钢结构框架，并方便运输、安装、起吊。5.3.2 SCR反应器布置与土建结构设计5.3.2.1 火力发电厂脱硝工程土建结构设计除应符合本导则的规定外，还应符合现行国家规范及行业标准的要求。5.3.2.2 当反应器布置在空气预热器上方时，反应器支架及平台应与锅炉钢架统筹设计。当反应器布置在

37、烟道支架上方时，反应器支架及平台与烟道支架合并设计。5.3.2.3 屋面、楼（地）面在生产使用、检修、施工及安装时，由设备、管道、材料堆放、运输工具等重物引起的荷载，以及所有设备、管道支架作用于土建结构上的荷载，均应由工艺专业提供。当工艺专业未提供楼梯及平台的活荷载时，可按2.0kN/采用，其荷载组合值系数取0.7、频遇值系数取0.7、准永久值系数取0.6。5.3.2.4 作用在结构上的设备荷载和管道荷载（包括设备和管道的自重，设备、管道及容器中的填充物重），按活荷载考虑。其荷载组合值、频遇值和准永久值系数均取1.0。其荷载分项系数取1.3。5.3.2.5 当反应器与烟道支架布置相结合时，构筑

38、物抗震设防类别按丙类考虑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。当反应器与锅炉钢架统筹设计时，抗震设防类别、地震作用和抗震措施与锅炉钢架相同。5.3.2.6 计算地震作用时，构筑物的重力荷载代表值应取恒载标准值和各可变荷载组合值之和，一般设备（如管道、设备支架等）可变荷载组合值系数取1.0。5.3.3烟道和灰斗的布置与安装设计5.3.3.1按照火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程（DL/T5121-2000）相关章节执行。5.3.3.2 SCR烟道的设计压力和瞬时不变形承载压力取值与炉膛设计参数相同。5.3.3.3 烟道应根据可能发生的最差运行条件进行设计。5.3.3.4 烟道设计

39、应能够承受如下负荷：烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。5.3.3.5 烟道系统设计时应根据烟气流动模型研究结果，在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处和其它烟气流场不均匀处，设置导流板或整流板，保证氨气与烟气混合均匀。5.3.3.6 烟道壁厚不小于6mm。5.3.3.7烟道内烟气流速不宜超过15m/s。5.3.3.8在SCR进出口烟道的适当位置配有足够数量测试孔以及操作平台。5.3.3.9在烟道适当位置配置足够数量和大小的人孔门和清灰孔。5.3.3.10 SCR进出口烟道与锅炉烟道连接处应设置膨胀节，补偿器可以采用不锈钢材料金属补偿器，或自带保温织物补偿器。5.3.3.

40、11 烟道及反应器壳外部应设加固肋及保温保护层。5.3.3.12 反应器入口部位宜装设气体均布装置。5.3.4 氨气喷射系统的布置与安装设计5.3.4.1 氨喷射格栅（AIG）的布置应与烟气流动方向相垂直，由烟道中按水平和垂直划分的多个区域构成。5.3.4.2 氨喷射格栅（AIG）的设计要考虑烟道的几何结构并与催化剂层之间留有足够的混合距离。为了保证氨气与烟气混合均匀，必要时可在AIG后增设静态混合器。5.3.4.3 氨气混合喷射系统的设计应当根据各家公司的技术特点进行选择，主要原则如下：催化剂入口氨气/烟气混合不均匀性5%；检修维护方便。5.3.4.4 喷射系统应考虑防腐、防堵和耐磨，具有良

41、好的热膨胀性、抗热变形性和抗振性。 5.3.4.5 氨气稀释混合器不设备用，其后宜设扰流板（静态预混合器）以保证氨气空气混合均匀。5.3.4.6 氨气喷射混合系统也可采用涡流混合器，其扰流板的数量、安装角度及位置应通过实物模型试验确定。涡流混合器与催化剂之间留有足够的混合距离。5.3.5 电气设备与安装设计5.3.5.1 脱硝装置厂用电电压等级、厂用电系统中性点接地方式应与发电厂厂用电设计原则相一致。5.3.5.2 布置在锅炉区域的脱硝负荷的供电方式：当该区域内的脱硝装置的配电系统和设备由分包商成套时，可按单元制从主厂房锅炉厂用段提供总电源的配电方式；反之可采用将锅炉区域的脱硝负荷按单元制直接

42、从主厂房锅炉厂用段引接的配电方式。5.3.5.3 布置在厂区的脱硝装置的配电方式：当脱硝装置负荷的配电系统和设备由分包商成套时，采用就近的厂区动力中心(PC)提供总电源的配电方式；反之可在就地设置电动机控制中心(MCC)，负责向该区域脱硝装置的负荷供电，MCC电源由就近的PC引接。5.3.5.4 脱硝装置的保安负荷应直接从主厂房保安段或脱硫保安段引接。5.3.5.5 脱硝电气系统控制水平应与工艺系统控制水平协调一致，宜纳入工艺控制系统控制。5.3.5.6 除满足上述要求外，其余均应符合DL/T 5136、DL/T 5153和GB 50058中的有关规定。5.3.5.7 脱硝装置应考虑必要的防雷

43、、接地及照明系统的设计。布置在锅炉区域脱硝装置的防雷、接地和照明系统的设计，宜由锅炉区域的防雷、接地和照明设计统筹考虑。布置在厂区的脱硝装置的防雷、接地和照明系统的设计应符合GB 50057、DL/T 620、DL/T 621和DL/T 5390中的有关规定。5.4 运行及控制说明参见第8章节5.5 设计计算5.5.1 氨气消耗量的计算见附录D（公式4）5.5.2 氨和NOX摩尔比的计算 见附录D（公式5）6 SNCR系统及SNCR/SCR混和系统设计6.1 系统设计6.1.1 设计范围及内容6.1.1.1 选择性非催化还原脱硝(SNCR)工艺的设计范围包括：还原剂计量系统；还原剂分配系统；还

44、原剂喷射系统。6.1.1.2 SNCR/SCR混合脱硝工艺的设计范围包括：还原剂计量系统；还原剂分配系统；还原剂喷射系统；SCR反应器及其进出口烟道系统；催化剂；催化剂起吊系统。6.1.2 系统功能描述6.1.2.1 选择性非催化还原脱硝(SNCR)技术一般采用尿素作为还原剂，也可用液氨作为还原剂，喷入炉膛内与氮氧化物(NOx)进行选择性反应，不用催化剂。利用锅炉炉膛为反应器，在其高温区域(8501250)喷入还原剂，还原剂与烟气中的NOx进行反应生成对环境无害的水和氮气。当采用尿素作为还原剂时，主要化学反应为：2NO+CO(NH2)2+O22N2+CO2+2H2O6.1.2.2 选择性非催化

45、还原脱硝(SNCR)技术适用于燃煤锅炉、循环流化床锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉。6.1.2.3 SNCR/SCR混合工艺的脱硝也是在烟气中加入还原剂，在一定温度下，还原剂与烟气中的氮氧化物(NOx)反应，生成氮气和水。SNCR/SCR混合工艺具有2个反应区。首先通过布置在锅炉炉墙壁面上的尿素(或氨气)喷射系统，将还原剂喷入第一个反应区炉膛内，在炉膛高温区，还原剂与烟气中的NOx发生选择还原反应，实现初步脱硝。剩余的还原剂进入第二个反应区SCR反应器进一步脱硝。通过两个反应区最终实现对NOX的排放控制。6.1.2.4 SNCR工艺和SNCR/SCR混合工艺的还原剂计量系统用于准确计量和独立控制还原剂

46、浓度，并根据烟气中NOx的浓度、锅炉负荷、燃料量的变化自动调节锅炉各个注入区域还原剂的流量，也可调节单个枪式喷射器的还原剂流量。6.1.2.5 SNCR工艺和SNCR/SCR混合工艺的还原剂分配系统用于分配1台锅炉注入区域中各个墙式喷射器的流量。1台锅炉可包括若干个还原剂分配系统。6.1.2.6 SNCR工艺的还原剂喷射系统用于将还原剂经雾化后以一定的角度、速度和液滴粒径喷入炉膛，参与脱硝化学反应。为了提高脱硝效率，SNCR/SCR混合工艺也可增加设置还原剂喷射器，将还原剂喷入省煤器区域，还原剂在烟道内形成氨气，与烟气中的NOx在催化剂中进行脱硝反应。6.1.2.7 SNCR/SCR混合工艺的

47、催化剂、催化剂起吊系统与SCR工艺相同。6.1.3 主要性能指标6.1.3.1 SNCR脱硝工艺的主要性能指标有：脱硝效率 (%)；氨逃逸率 (ppm)；标称的化学摩尔比 (NSR)；SNCR脱硝系统对锅炉效率的影响。6.1.3.2 SNCR/SCR混合工艺的主要性能指标除了6.1.3.1条规定之外，还包括SCR工艺的主要性能指标：SCR反应器的温降 ()；SCR反应器及进出口烟道的阻力；SO2/SO3的转换率 (%)。6.1.3.3 SNCR脱硝工艺的脱硝效率一般不高于40，SNCR/SCR混合工艺的脱硝效率一般为4060。SNCR脱硝工艺的效率与以下因素有关：还原反应温度；还原剂与烟气的混

48、合程度；还原剂在反应温度区内的停留时间；反应前NOx的浓度；标称的化学摩尔比(NSR)；氨逃逸率。SNCR/SCR混合工艺的脱硝效率除与上述因素相关外，还与催化剂的总表面积有关。6.1.3.4 随着脱硝效率的增加，氨的逃逸率也升高。烟气中的氨与SO3反应后生成硫酸铵和硫酸氢铵会沾污下游的空气预热器受热面，因此应限制氨的逃逸率。表6.1.3.4给出对于燃煤中不同的含硫量的最大氨逃逸率推荐值。表6.1.3.4 对于燃煤中不同含硫量的最大氨逃逸率推荐值燃煤含硫量SNCR工艺的最大氨逃逸率 ppmSNCR/SCR混合工艺的最大氨逃逸率 ppm11551 2.51052.5536.1.3.5 标称的化学

49、摩尔比(NSR)直接影响SNCR工艺的脱硝效率。表6.1.3.5给出SNCR工艺的脱硝效率与NSR的关系。表6.1.3.5 SNCR工艺的脱硝效率与NSR的关系脱硝效率标称的化学摩尔比240.8351.25381.540%2.06.1.4 设计原则6.1.4.1 SNCR系统应满足锅炉最低稳燃负荷工况和BMCR之间任何负荷下的安全连续运行，并能适应机组负荷变化和机组启停次数的要求。6.1.4.2 SNCR工艺喷入炉膛的还原剂应在最佳烟气温度区间内与烟气中的NOx反应，并通过喷枪的布置获得最佳的烟气还原剂混合程度以达到最高的脱硝效率。如采用液氨作为还原剂，最佳反应温度是8701100。如采用尿素

50、作为还原剂，最佳反应温度是9001150。6.1.4.3 应在锅炉炉膛内选择若干区域作为还原剂的喷射区。在锅炉不同负荷下，选择烟气温度处在最佳反应区间的喷射区喷射还原剂。喷射区域的位置和喷枪的设置应通过对炉膛内温度场、烟气流场、还原剂喷射流场、化学反应过程精确的模拟结果而定。这项工作应选择专业公司进行，本导则不做具体要求。6.1.4.4 SNCR脱硝工艺和SNCR/SCR混合脱硝工艺的还原剂可采用尿素或液氨。液氨喷入炉膛后会迅速气化。尿素是以液滴的形式喷入炉膛，尿素液滴渗入烟气中的距离比氨气远得多。对于较大尺寸的炉膛，尿素与烟气的混合优于液氨。6.1.4.5 还原剂在锅炉炉膛内的停留时间宜大于

51、0.5秒。应根据不同的锅炉炉内状况对喷嘴的几何特征、喷射的角度和速度、喷射液滴直径进行优化，通过改变还原剂扩散路径，达到最佳停留时间的目的。这项工作应选择专业公司进行，本导则不做具体要求。6.1.5 设计输入数据6.1.5.1 SNCR工艺和SNCR/SCR混合脱硝工艺的烟气脱硝装置的设计工况应采用燃用设计煤种的烟气条件，校核工况采用燃用校核煤种的烟气条件。已建电厂加装脱硝装置除了计算上述烟气条件外，还应根据电厂实际燃煤情况和实测烟气参数确定烟气脱硝装置的设计工况和校核工况。脱硝系统设计时需要确定如下技术参数和条件。6.1.5.2 烟气参数(标准状态、干态、6含氧量)：烟气中NOx浓度 (mg

52、/Nm3);CO浓度 (mg/Nm3);SO2浓度 (mg/Nm3);烟气体积流量 (Nm3/h)；烟气温度范围 ()；烟气含尘量 (mg/Nm3)。6.1.5.3 锅炉本体资料：锅炉本体布置图;锅炉吹灰器布置图;炉膛热量输入及其变化情况;锅炉负荷变化范围;锅炉各负荷下炉内各断面烟气温度;可允许的用于还原剂喷射空间。6.1.5.4 煤质资料：工业分析；元素分析；灰份分析；微量元素分析；飞灰粒径分布。6.1.5.5 脱硝效率、脱硝系统未投入运行时锅炉NOx排放浓度、脱硝后NOx浓度。6.1.5.6 最大的氨逃逸率。6.1.6 系统方案设计6.1.6.1 还原剂计量系统(1) 当采用尿素作为还原剂

53、时，每台锅炉应设置1个还原剂计量系统。(2) 尿素溶液母管上的支管和每台锅炉的稀释水压力控制出口的稀释水管道分别与还原剂计量系统连接，通过还原剂计量系统混合后配置成浓度为10的尿素溶液。(3) 还原剂计量系统可包括若干分计量系统，用于独立控制锅炉各注入区域的尿素溶液的流量。(4) 还原剂计量系统通过尿素侧和稀释水侧的流量控制阀和到每个子系统的流量控制阀、压力调节阀自动调节进入每个锅炉注入区域和每个枪式喷射器的尿素溶液浓度和流量，以响应烟气中NOx的浓度、锅炉负荷、燃料量的变化。1个子系统控制1个注入区域的流量，或每个枪式喷射器的流量。1个注入区域一般由7个或4个墙式喷射器组成。(5) 还原剂计

54、量系统的管道和阀门应采用不锈钢。(6) 还原剂计量系统的尿素溶液管道应设置水冲洗接口和管道。6.1.6.2 还原剂分配系统(1) 还原剂分配系统到各个墙式喷射器的尿素溶液管道上应设置手动调节阀，在脱硝系统调试时调整各个喷射器的尿素溶液流量。(2) 还原剂分配系统的管道和阀门应采用不锈钢。(3) 还原剂分配系统的尿素溶液管道应设置水冲洗接口和管道。(4) 每台锅炉宜配置1套还原剂计量分配系统。6.1.6.3 还原剂喷射系统 (1) 还原剂喷射系统的设计应能适应锅炉在最低稳燃负荷工况和BMCR之间的任何负荷下的安全连续运行，并能适应机组负荷变化和机组启停次数的要求。(2) 喷射器用于扩散和混合还原