10t锅炉脱硝技术方案

一.总则1.1工程概述1.2设计参数1.2.1锅炉参数电厂锅炉烟气参数序号参数名称单位参数值1锅炉规格型号SHX-10/1.252锅炉额定蒸发量t/h103锅炉数量台2(1用1备4单台锅炉燃煤量t/h2.25燃煤含硫量%0.56单台锅炉出口烟气量(工况m3/h3628~33937锅炉出口烟气温度℃200浓度mg/Nm38508脱硫系统进口SO29脱硝系统进口NO浓度mg/Nm3250-400X10锅炉年运行时间小时800011引风机型号Y5-47№12D13配套电机型号75KW1450r/min14全压Pa3628~33931.2.2燃煤参数电厂煤质数据收到基硫份Sar%0.5低位发热量Qnet.adKJ/Kg194541.3脱硝系统主要性能指标表1.3-1主要性能指标序号参数名称参数值1NO排放浓度≤200mg/Nm3X2脱硝效率≥60%1.4主要设计原则技术先进、经济合理、切实有效的烟气治理工艺;设备运行可靠、阻力小,不产生对锅炉运行工况的影响;具有足够的脱硫脱硝效率,保证达标排放;为降低运行费用,脱硫剂,还原剂来源可靠,副产品处置合理,不外排不产生二次污染;充分考虑场地要求,使整套脱硫脱硝系统结构紧凑,减少占地面积;尽量利用厂内已有设施和资源,以减少投资;运行操作简便,维护方便;使用寿命长,噪音小,必须设有可靠防腐措施;施工工期短;脱硝脱硫装置布局合理、操作维护简单。1.5参照设计标准及规范本设计方案参考一下标准:(1DB37/664-2007《火力发电厂大气污染物排放标准》(2GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》(3DL/T5196-2004《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》(4HJ563-2010《火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性非催化还原法》(5GB50205-95《钢结构施工及验收》(6SDGJ11—90《火电厂除灰设计规程》(7DL/T680-1999《耐磨管道技术条件》(8DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》(9DL5022-93《火力发电厂土建结构设计技术规定》(10DL5027-93《电力设备典型消防规程》(11GB50055-93《通用用电设备配电设计规范》(12GB50017《钢结构设计规范》(13GB50049-94《小型火力发电厂设计规范》(14DL∕T5153-2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》(15IEC1312《雷电电磁脉冲的防护》(16GB5007-94《建筑物防雷设计规范》(17VDE0675《过电压保护器》(18GB5016-92《电缆路线施工及验收规范》(19GB50169-92《电气装置安装工程接地工程施工及验收规范》(20GB50254-96《电气装置安装工程低压电器施工及验收标准》二.工艺介绍2.1SNCR脱硝工艺SNCR(选择性非催化还原脱硝系统原理是将含有氨基的还原剂(氨水、尿素溶液等通过雾化喷射系统直接喷入炉膛合适温度区域(850~1050℃,还原剂雾化后,其中的氨与炉膛烟气中NOX(NO、NO2等混合物进行选择性非催化还原反应,将NOX转化成无污染的N2和H2O,从而达到降低NOX排放的目的。喷入尿素溶液后炉膛内发生的化学反应有:CO(NH22+H2O→2NH3+CO24NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O2NO+CO(NH22+1/2O2→2N2+CO2+2H2ONO2+CO(NH22+1/2O2→3/2N2+CO2+2H2O以尿素为还原剂的SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成:1固体尿素接收和储存;2尿素的溶解稀释和尿素溶液的计量输出;3在炉膛合适位置喷入稀释后的尿素溶液(喷吹位置,喷嘴数量及布置需根据数值模拟来处步确定;4尿素溶液与烟气混合进行脱硝反应。整个脱硝系统的工艺流程为:外购的袋装固体尿素通过运输车运至厂区后,卸载储存于袋装固体尿素储区。根据脱硝系统所需的尿素溶液浓度将尿素和除盐水同时加入尿素溶解罐内进行尿素溶液的配置。配置好的相应浓度的尿素溶液后通过尿素溶液转存模块输送至尿素溶液储存罐内储存,尿素溶液储存罐一般可以储存3~5天以上的尿素溶液用量。来自储罐的尿素溶液可通过尿素溶液输送计量模块进行输送,同时,可利用除盐水输送计量模块进行在线稀释至相应浓度后再喷射进入炉膛内进行脱氮反应。尿素溶液和除盐水由尿素溶液/除盐水输送泵同时输送至混合器后进行稀释混合后再进入分配模块进行分配后进入布置在锅炉炉膛上的喷枪内,最后由喷枪将尿素溶液喷射至锅炉炉膛内。在锅炉喷枪安装位置附近平台设置一个分配箱,分配箱中安装手动调节阀,便于将尿素溶液平均分配至对应的4支(或3支,喷枪的安装位置在锅炉炉膛上均匀分布,以达到与烟气充分均匀混合,保证更高的脱硝效率。喷枪的形式为双流体雾化喷枪,每支喷枪需同时设置一条压缩空气管,提供尿素溶液充分雾化所需要的压缩空气以及喷枪冷却用气。压缩空气将尿素溶液雾化成平均粒径为几十微米的细小液滴,增大烟气NOX与氨水液滴之间的气液传质面积,加快反应速度,提高反应效率。经喷枪雾化后的尿素溶液均匀在烟道中与烟气充分混合,与烟气中的NOX发生反应,从而去除烟气中的NOX。三.工艺设计及系统参数3.1SNCR脱硝工艺设计及系统概述(1炉内喷尿素溶液进行炉内脱硝,炉内喷氨按NSR=1.8,设计脱硝效率≥60%,炉内喷尿素由需方采购。表3.2-1尿素(折算100%耗用量如下表电厂项目(1用1备小时尿素(折算100%耗量(kg/h8.25(1台炉日尿素(折算100%耗量(t/d0.198注:日运行24小时。(2脱硝效果:表3.2-2-3脱硝效果如下表参数数值单位锅炉总烟气量22000Nm3/小时排原始放浓度(标况下400mg/Nm3NOX原始排放量8.8公斤/小时每小时NOX年原始排放NOX70.4吨/年脱硝后的排放浓度200mg/Nm3每小时NO实际脱除量4.4公斤/小时X年脱除NOX量35.2吨/年脱硝后年NO放量35.2吨/年X备注单台锅炉(3脱硝系统用水、电、气要求1.稀释水质量要求作为尿素稀释水应是具有软化水质量的纯水,需方提供的软化水应满足下列规格要求:✧pH值:6~9;✧全硬度<3mmol/kg;✧钙硬度<2mmol/kg(CaCO3,最好<0.2mmol/kg;✧全碱度<2mmol/kg,最好<0.2mmol/kg;✧铁<0.5mg/kg;✧电导率<250µmhos;没有明显的浑浊和悬浮固态物。2.压缩空气作为雾化介质的压缩空气作用是加强还原剂与烟气混合,充分混合有利于保证脱硝效果、提高还原剂利用率、减少尾部氨残余。到喷射器前的压力应在:0.4-0.6MPa(分配柜前保证不低于0.4MPa品质:无油无杂质3.电源业主负责提供一路380/220V200A的电源至脱硝系统配电柜。3.2.1SNCR脱硝系统概述图3.2-1为以尿素为还原剂的SNCR脱硝系统流程图。为了方便加工及安装SNCR各子系统按照模块化进行加工安装,包括:固体尿素卸载及储存系统,尿素溶解罐、尿素转存模块、尿素溶液储存罐、尿素溶液输送计量模块、除盐水输送计量模块、尿素溶液/压缩空气分配模块、尿素溶液喷射模块及控制系统等组成。通过在线监测炉膛出口NOX排放值,利用反馈系统自动调节和控制尿素溶液喷射量。图3.2-1以尿素为还原剂的SNCR系统一般流程图(1固体尿素的储存与加料固体袋装尿素外购回来后储存于尿素房的尿素储存区域,需要配置尿素溶液时,人工或采用电动吊装装置将尿素运至尿素溶解罐顶部下料平台,配比所需尿素量由人工统计加料总包数实现,达到所需尿素量后停止加料。(2尿素溶解罐尿素溶解罐用于配置尿素溶液。溶解罐为304不锈钢材质的立式圆形罐(内带蒸汽加热盘管,设计温度压力为常温常压。按照现场场地空间大小进行设计。罐顶配置人孔、尿素颗粒入口、搅拌器、蒸汽入口、温度计、观察孔等设施。罐侧设置侧装式磁翻板液位计、溢流管及排污口、尿素溶液出口、蒸汽冷凝水出口等设施。为维护、巡视和操作安全,罐顶配置围栏,并设置相应的爬梯护栏等。(3尿素溶液转存模块尿素溶液转存模块用于将溶解罐内制备好的尿素溶液输送到尿素储罐内,同时在输送泵前设置过滤器,防止泵的堵塞。(4尿素溶液储存罐尿素溶液储罐用于储存一定浓度的尿素溶液,储罐规格根据现场场地空间进行调整。尿素溶液储罐顶部设置人孔、液位计、温度计,蒸汽入口、排气孔等。罐侧设置溢流管及排污口、尿素溶液出口、蒸汽冷凝水出口等设施。为维护、巡视和操作安全,罐顶配置围栏,并设置相应的爬梯护栏等。(4除盐水供应系统除盐水供应系统由除盐水罐、除盐水输送模块组成。除盐水罐用于储存一定量的除盐水,材质为304,设计温度压力为常温常压。可储存各厂锅炉4~8h的除盐水用量。(5尿素溶液输送计量模块、除盐水输送计量模块来自储存罐内的尿素溶液和稀释水分别经尿素溶液输送泵、除盐水输送泵输送至混合器内稀释混合成5~10%浓度尿素溶液并输送至每个锅炉分配模块处。尿素溶液输送计量模块、除盐水输送计量模块及其控制系统组成为,同时设有冲洗水入口,定期使用水对管道进行清洗,防止堵塞。除盐水输送模块及其控制系统与尿素溶液输送计量模块一样.。为了保证稀释水对SNCR系统管路没有腐蚀性并且减少结垢堵塞管路,作为稀释水最好应是具有软化水质量的纯水。(6尿素溶液/压缩空气分配模块尿素溶液/压缩空气分配模块用于控制预锅炉每个喷射点的尿素溶液流量和压缩空气流量。喷枪采用独立的压力控制系统。分配模块能根据锅炉工况,手动调节单支喷枪喷入锅炉内的尿素溶液量,同时可手动控制喷入尿素溶液与压缩空气雾化比例。分配箱中设置每个喷枪的尿素溶液管路和压缩空气管路,尿素溶液管路上设置手动球阀、止回阀等原件;压缩空气管路设置手动球阀、压力调节阀、轴向压力表等原件。(7尿素溶液喷射模块配制稀释好的尿素溶液经分配箱送到各个喷射点,各喷射点设有一支固定式喷枪。喷枪喷射所需的雾化介质采用压缩空气。炉前压缩空气总管上设有流量压力测量,分几路通到各喷射层,再通往各个喷射器。尿素溶液由锅炉炉膛出口烟道处的喷射点喷入。喷枪的布置:本工程每台锅炉拟配制一定数量的喷枪,喷枪布置在锅炉炉膛出口至旋风分离器的水平烟道处,孔径尺寸根据实际选择喷枪尺寸确定。进行详细施工设计时,通过数学模型计算(CFD了解炉膛NOX浓度分布、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及烟气组分分布情况,再最终确定喷枪(喷嘴的布置方式和安装位置。尿素溶液喷射系统相关参数见下表4.3-1:表3.2-3单台锅炉尿素溶液喷射系统相关参数用途锅炉SNCR脱硝1.基本数据喷射量kg/h80-640层数系统工作压力供气系统出口压力MPa0.4-0.6系统电耗kW/h~1.5系统最大气耗Nm3/h1602.喷枪流量范围kg/h20-160喷枪数量支4/3(单台锅炉平均喷雾颗粒μm80最大喷雾颗粒μm150喷雾长度(实验室条件下m4-6使用寿命h12000(保证值16000(期望值3.2.2电气部分3.2.2.1电气接线与布置SNCR烟气脱硝系统电气设计时不单独设变压器,脱硝系统低压厂用电压等级应与厂内主体工程一致。3.2.2.2电气设备选择脱硝系统的电气设备按设备布置周边环境选用合适的防护等级:在配电室、办公室及控制室的照明设备,其防护等级不低于IP30;电气设备安装在有爆炸性危险的场所,其防护等级将达到GB所规定的爆炸性混合物燃点等级的要求。同时注意GB标准中关于在车间及贮存区等处有爆炸性危险的场所中,电气设备使用的有关条款。3.2.2.3电缆和电缆设置在爆炸危险场所内有激烈振动设备的电气线路及电缆的导体应采用铜材,电缆防护套采用阻燃型交联聚乙烯电缆。在爆炸危险场所的绝缘导线、电缆截面和保护设备的选择,还应符合下列要求:1.导体允许载流量不应小于熔断器熔体额定电流的1.25倍和自动开关长延时过电流脱扣器整定电流的1.25倍。2.电缆线路的进线装置、中间接线盒和分支盒,应按其所处地点的防爆等级采用隔爆或防爆型。3.在有爆炸危险、特别潮湿及有可能受到机械损伤的场所,照明线路应采用钢管(电线管敷设。3.2.2.4防雷、接地系统尿素储罐必须有环型防雷接地,避雷针(线的保护范围,应包括整个储罐区和存储区。尿素储存、装卸场所的所有金属装置、设备、管道、储罐等都必须进行静电连接并接地。尿素溶液管道在下列部位接地:(1进出装置或设施处;(2爆炸危险场所的边界应有防静电;(3管道泵及其过滤器、缓冲器等。3.2.2.5照明、检修设施脱硝系统设置正常交流照明系统和事故照明系统。正常交流照明系统有厂区MCC供电,脱硝系统照明系统、混合分配模块照明系统和软水置备区域照明系统。照明采用防爆灯,其它场所采用三防灯或荧光灯。检修电源接自MCC柜。3.2.3监测系统部分(CEMS烟气连续监测装置应对烟气进行连续在线监测,系统监测的数据有NOX、O2、烟尘量、烟气流量、压力、温度,以上测量信号需进入脱硝DCS系统中进行监测。1.系统配置采样系统样气预处理系统吹扫系统电气控制单元系统控制柜NOX分析仪氨逃逸分析仪数据采集处理设备,该系统还配置能把数据以通讯方式传输至主控DCS的接口。2.分析设备设计为操作全自动化,即包括校正程序(自动校零和量程,冷凝液排放等全自动控制。分析设备具有压力、温度补偿功能、当采样压力或大气压力波动、环境温度变化时不至于影响仪表精度。烟气监测系统可利用厂内现有的在线监测系统,若单台锅炉无对应的单独烟气监测系统则需另外在收尘器进口新增监测设备以满足控制要求。3.2.4控制部分SNCR脱硝控制系统的控制范围包括与系统控制有关的所有泵、阀门、流量计、压力传感器、液位计、温度仪表等设备及元器件、烟气连续监测装置,还包括压缩空气系统、厂用水系统及还原剂贮存设备等。SNCR脱硝控制系统能够完成整个脱硝装置内所有的测量、监视、操作、自动控制、报警及保护和连锁、记录等功能。SNCR脱硝控制系统利用原有主控DCS机柜内富余空间增加卡件等方式来采集所有监控信号,操作员站放置在原集控房间内或者其他方便操作的房间内,具体方案需根据各厂自身实际条件而定。脱硝控制系统按照功能和物理相结合的原则设计,本方案中对脱硝装置控制系统的功能描述仅为最基本的要求,具体实施时,将结合所提供的工艺系统设计并组态功能完善的脱硝装置控制系统。3.2.4.1控制方式SNCR脱硝控制系统依据确定的NH3/NOX摩尔比来提供所需要的还原剂流量,进口NOX浓度和烟气流量的乘积产生NOX流量信号,此信号乘上所需NH3/NOX摩尔比就是基本氨水流量信号,根据烟气脱硝反应的化学反应式。摩尔比的决定是在现场测试操作期间来决定并记录在还原剂流控制系统的程序上。所计算出的还原剂流需求信号送到控制器并和真实还原剂流的信号相比较,所产生的误差信号经比例加积分动作处理去定位还原剂量调节阀或还原剂输送泵频率,若还原剂因为某些连锁失效造成喷雾动作跳闸,届时还原剂水流控制阀关断。控制系统根据计算出的还原剂流需求信号去定位还原剂流控制阀,实现对脱硝的自动控制。通过在不同负荷下的对还原剂流的调整,找到最佳的还原剂喷入量。脱硝车间不设常规音响及光字牌,所有开关状态信号、电气事故信号及预告信号均送入SNCR脱硝控制系统。脱硝车间不设常规测量表计,采用4~20mA输出信号送入SNCR脱硝控制系统。3.2.4.2控制水平还原剂流量可依温度和压力修正系数进行修正。从NOX监测仪所获得的NOX信号馈入,计算所需尿素溶液流量。控制器利用尿素溶液流量控制所需尿素溶液,使摩尔比维持固定。主要控制原理如下图:图3.2-2SNCR脱硝工艺的控制系统基础SNCR烟气脱硝系统借此具有控制锅炉满负荷时或者部分负荷的脱硝系统模式,以对应不同锅炉负荷条件下的烟气量及温度变化。而锅炉在不同负荷时反应剂喷射量,可由流体力学模型、动力学模型及物料平衡的计算获得,并通过前馈控制参数(锅炉负荷和燃料量、炉内温度以及反馈控制参数(烟囱出口的NOX和NH3浓度来进行连续不断的调整,以达到要求的NOX及NH3控制值。根据前馈控制参数确定不同负荷条件下还原剂的喷射量,再以反馈控制参数来调整还原剂的喷射量,而当烟气中未经脱硝时,NOX浓度低于设定值下,则可不需喷氨。在设计和启动期间,控制系统的特性用“查表”模型表示,建立NOX浓度与还原剂喷射量的对应关系,在正常运行期间,采取“查表”模型方法自动控制不同区域的喷射器与喷射流量。四.主要设备及材料清单表电厂脱硝工艺主要设备表序号名称规格型号材质数量单位一工艺部分1除盐水供应系统1套1.1手动阀DN653041个1.2手动球阀DN653043个1.3手动球阀DN403043个1.4电动开关阀DN65,开关型3041个1.5电动开关阀DN40,开关型3041个1.6除盐水罐5m3,φ1500*30003041台1.7侧装式磁翻板液位计4-20mA信号,法兰间中心距2.5m,DN253041个2尿素溶解系统1套2.1电动葫芦起吊重量2t1台2.2尿素溶解罐2.5m3,φ1500*1500,带蒸汽加热盘管3042台2.3搅拌装置含搅拌电机、联轴器、搅拌轴3042套2.4侧装式磁翻板液位计4-20mA信号,法兰间中心距1.2m,DN253042个2.5温度传感器长度1.2m,量程0-100,进DCS控制柜3042台号名称规格型号材质数量位3蒸汽加热系统1套3.1手动阀DN25,PN2.5,适用温度0-350℃3042个3.2安全阀DN25,排放压力:1.6Mpa。回座压力:1.2Mpa。适用温度0-350℃3041个3.3压力表0-2.0Mpa,适用温度0-350℃3041个3.4手动球阀DN25,PN2.5,适用温度0-350℃3046个3.5电动开关阀DN25,4-20mA信号,PN2.5,适用温度0-350℃3042个3.6手动球阀DN253049个3.7疏水阀DN25,PN1.63043个4尿素溶液转存模块组1套4.1手动球阀DN653044个4.2手动球阀DN403043个4.3手动球阀DN253044个4.4Y型过滤器DN65,100目3042个4.5尿素溶液转存泵25m3/h,扬程:20m,3kw3042台4.6止回阀DN253041个4.7止回阀DN403042个4.8压力表0-2.0MPa3041个4.9就地控制柜含空开、电源、继电器、按钮、指示灯等1个4.10其他配套附件配套手动阀门、管道、支架、底座等1套5尿素溶液储存系统1套5.1尿素溶液储罐容积:10m3;φ2.5m×2.5m,带蒸汽盘管3041个5.2侧装式磁翻板液位计DN25,4-20mA信号,法兰间中心距2.2m3041台5.3温度传感器长度2.2m,量程0-100,进DCS控制柜3041台5.4手动球阀DN403041个6尿素溶液输送计量模块1套6.1止回阀DN253041个6.2手动球阀DN2530412个6.3Y型过滤器DN25,100目3042个6.4尿素溶液输送离心泵DN25,流量:1.8m3/h,扬程:120m,1.5kw,3042台号名称规格型号材质数量位带ABB变频器6.5止回阀DN253042个6.6压力表0-3Mpa3042个6.7手动球阀DN2530412台6.8涡街流量计0-2m³/h,4-20mA信号3041个6.9电动调节阀DN25,4-20mA信号3041个6.10静态混合器DN321个6.11压力传感器0-2.0MPa,4-20mA信号3041个6.12就地控制柜1个6.13附件底架、管道、弯头、三通