25T流化床锅炉烟气脱硝.docx

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25T流化床锅炉烟气脱硝

25吨流化床锅炉烟气

脱硝工程

技

术

方

案

******环保有限公司

2016年03月

目录

1概述3

1.1项目概况3

1.2设计原则3

1.3设计参数3

1.4主要设计原则确定5

1.5技术要求8

1.5标准与规范9

1.6性能保证值13

2流程描述及技术特点14

2.1SNCR工艺概述14

2.2SNCR的优点15

2.3主要影响因素16

2.4臭氧脱硝工艺17

3工艺系统和设备19

一、SNCR脱硝工艺19

3.1尿素制备与存储系统19

3.2尿素输送、稀释及计量系统20

3.3尿素溶液喷射系统21

二、臭氧脱硝工艺23

3.4氧气供应系统23

3.5臭氧发生系统24

3.6臭氧反应系统24

3.7湿法吸收系统25

3.8给水排水系统及废水处理系统25

4控制系统26

4.1总则26

4.2仪表和控制系统配电原则26

4.3控制系统方案26

4.4检测仪表28

4.5电源和气源29

5电气系统30

5.1主要设计原则及工作范围30

5.2电负荷统计32

6设备清单33

6.1SNCR设备及材料清单33

6.2臭氧脱硝设备及材料清单36

6.3投资与运行成本比较分析40

1概述

1.1项目概况

25吨流化床锅炉已经建设脱硫除尘污染治理设施、且运行稳定，达标排放。

为进一步减少锅炉烟气中氮氧化物污染物排放对大气环境的污染，改善当地生态环境，需进行脱硝技术改造，建设烟气脱硝装置，使氮氧化物排放满足环保标准要求。

1.2设计原则

本技术方案书适用于新安煤矿公司25t/h流化床锅炉烟气脱硝工程。

烟气脱硝技术总的设计原则包括：

（1）采用选择性非催化还原（SNCR）烟气脱硝+臭氧脱硝工艺。

（2）在锅炉50%～100%BMCR负荷范围内，SNCR入口浓度不高于900mg/Nm3（干基，6%O2）时，出口NOx浓度均不高于100mg/Nm3。

（3）采用尿素为脱硝还原剂。

（4）采用DCS单独控制系统，并与主控系统通讯。

（5）脱硝装置安装实时监控装置。

（6）NH3逃逸量应控制在10µL/L以下。

（7）脱硝装置可用率不小于95%，服务寿命为30年。

1.3设计参数

1.3.1锅炉主参数

项目

数据

锅炉蒸发量

25t/h

锅炉形式

流化床

锅炉烟气量

47000Nm3/h

锅炉烟气温度

170oC

燃煤硫份

1%

1.3.2燃料特性

设计煤种煤质资料如下表：

序号

名称

符号

单位

设计

校核

1

碳

Car

%

43.83

2

氢

Har

%

3.14

3

氧

Oar

%

8.7

4

氮

Nar

%

0.45

5

硫

Sar

%

0.41

6

灰分

Aar

%

34.57

7

水分

Mar

%

8.9

9

发热量

Qnet，ar，p

kJ/kg

17123

10

挥发份

Vdaf

%

29

11

灰变形温度

DT

℃

1320

12

灰软化温度

ST

℃

1410

13

灰熔融温度

FT

℃

＞1500

1.3.3压缩空气参数

厂区压缩空气分为工艺用气与仪表用气，工作压力0.4~0.6MPa。

工艺用气品质：

含油小于0.01mg/m3，含尘小于0.1mg/m3。

仪表用气品质：

无油、无水。

1.3.4蒸汽参数

低压蒸汽参数（温度、压力）由招标方提供。

1.3.5除盐水参数

指标名称

单位

数据

备注

悬浮固体物

NTU

＜10

总硬度（以CaCO3计）

ppm

＜100

钙硬度（以CaCO3计）

ppm

＜75

M碱度（以CaCO3计）

ppm

＜100

SiO2

ppm

＜15

正磷酸盐

ppm

＜1

硫酸盐

ppm

＜10

Na

ppm

＜5

金属物总量（Fe、Pb、Mn、Cr、Ni、Cu、Zn）

ppm

＜1

导电度

μΩ/cm

＜250

1.3.6还原剂参数

本工程采用工业用尿素为还原剂，品质见下表。

指标名称

单位

合格品

总氮（N）以干基计

%

≥46.3

缩二脲

%

≤1.0

水（H2O）

%

≤0.7

铁（以Fe计）

%

≤0.001

碱度（以NH3计）

%

≤0.03

硫酸盐（以SO42-）

%

≤0.02

水不溶物

%

≤0.04

1.3.7设计基准参数

项目

单位

数据

排放烟气量（标况）

m3/h

47000

排放烟气含氧量

%

8

NOX初始浓度

mg/Nm3

900

1.4主要设计原则确定

1.4.1还原剂

目前的还原剂来源主要包括：

液氨、氨水和尿素。

液氨是将氨气压缩后形成的液化气，当氨气泄漏时，会滞留在地面，对在现场工作的工人及住在附近社区的居民造成相当程度的危害。

按《重大危险源辨识GB18218》规定，氨作为有毒物质，储存量超过100吨，则属于重大危险源。

按照《建筑设计防火规范》GB50016的规定，液氨储罐与周围的道路、厂房、建筑等的防火间距最小不少于15米。

凡用液氨作为脱硝还原剂的电厂，其占地面积就要扩大，故比较适用于新建电厂。

采用液氨作为还原剂，其优点是脱硝系统储罐容积可以较小，还原剂价格也最便宜；缺点是氨气有毒、可燃、可爆，储存的安全防护要求高，需要经相关消防安全部门审批才能大量储存、使用；另外，输送管道也需特别处理；需要配合能量很高的输送气才能取得一定的穿透效果，一般应用在尺寸较小的锅炉和焚烧炉。

氨与水不反应，但易溶于水，并生成氢氧氨（NH3H2O或NH4OH），氨水有强烈的刺激性气味。

通常脱硝还原剂所用的氨水是15~25％的氨水溶液，按《危险化学物品名录》（GB12268）规定，它也是一种危险品。

但与液氨相比，氨水在储存时的危险性略低，但其运输过程中的危险性远大于液氨，且由于外购氨水仅25%浓度，加热汽化能耗大，运输和贮存的成本较高。

氨水有恶臭，挥发性和腐蚀性强，有一定的操作安全要求，但储存、处理比液氨简单；由于含有大量的稀释水，储存、输送系统比氨系统要复杂；喷射刚性，穿透能力比氨气喷射好，但挥发性仍然比尿素溶液大，应用在墙式喷射器的时候仍然难以深入到大型炉膛的深部，因此一般应用在中小型锅炉上。

尿素是农用肥料，利用尿素作为脱硝还原剂时需要利用专门的设备将尿素转化为氨，但由于尿素在运输、储存中无需考虑安全及危险性，因此，在环境和安全要求比较高的地区，用尿素制氨作为烟气脱硝系统还原剂将是一种适当的选择。

由于尿素不易燃烧和爆炸，无色无味，运输、储存、使用比较简单安全；挥发性比尿素小，在炉膛中的穿透性好；效果相对较好，脱硝效率高，适合于大型锅炉设备的SNCR脱硝工艺。

可见，本工程采用尿素、氨水或液氨在技术上均可行。

与氨水系统相比，其安全性较高，运行稳定；因此，本方案拟采用尿素作为还原剂。

1.4.2脱硝效率

SNCR工艺在实验室条件下可达到高达90%及以上的脱硝效率，在中小型锅炉上短期示范期间能达到75%的脱硝效率，典型的长期现场应用能达到50%～70%的NOx脱除率。

根据了解，目前锅炉的排放浓度约为900mg/Nm3左右，按60%的效率不能满足火电厂大气污染物排放标准（GB13223－2011）的要求，因此需要增加臭氧脱硝系统，以满足排放标准。

因此，本技术方案按入口NOx浓度为900mg/m3设计，出口NOx浓度为100mg/m3进行设计。

1.4.3氨逃逸率

无论SNCR、SCR还是SNCR/SCR工艺都是采用氨基作为脱硝还原剂，即最终参与脱硝反应的都是氨气。

在实际工程应用中，由于NH3与NOx混合与分布不匀、NH3喷入过量、温度窗口等的限制等，使得NH3与NOx的不能完全反应，这样就会有少量的氨未参与反应就与烟气逃逸出反应装置，这种情况称之为氨逃逸。

氨的逃逸是不希望看到的，主要原因是逃逸的氨本身是一种二次污染，另外一个很重要的原因就逃逸的氨将会引起锅炉后部设备包括空预器、电除尘等造成沾污与腐蚀。

脱硝反应中氨逃逸主要可导致：

——生成硫酸铵沉积和腐蚀空气预热器等下游设备

——造成FGD废水及空气预热器清洗水中含NH3

——增加飞灰中的NH3化合物

锅炉的燃烧过程中，燃煤中的元素硫绝大多数燃烧生产SO2，但是不可避免有少量的SO3生成，虽然燃烧的过程中SO3的生成量非常有限，但是其所产生的影响不可低估。

SCR比SNCR脱硝工艺的氨逃逸要求严格的原因，就是因为SCR由于采用了脱硝催化剂，使得SO2/SO3转化率增加。

当烟气中的SO3与未参与脱硝反应的逃逸产生反应，将会生成铵化合物NH4HSO4以及（NH4）2SO4。

NH4HSO4在180~240℃温度之间呈液态，当温度低于180℃时呈固态。

硫酸铵具有腐蚀性和粘性，可导致锅炉尾部烟道设备包括空预器、电除尘等的腐蚀与损坏。

另外，这种冷凝物部分会沉积在飞灰上，部分粘附在空气预热器表面，因此80%以上逃逸氨被传递给飞灰进入电除尘器。

研究发现，气态NH3在电除尘器中会被吸附在飞灰上。

经过除尘器后有少量的氨会被带入其下游的FGD。

因此无论SCR还是SNCR对氨的逃逸都有严格的限定，SNCR工艺由于相对的SO3较少，一般限定其氨逃逸控制在15ppm以下。

通常，当SNCR的氨逃逸率控制在10ppm以下时，对锅炉受热面不会产生堵塞、腐蚀影响，对于下游的空预器、引风机、FGD、ESP（FF）等均不会产生明显影响。

因此，本项目方案氨逃逸将严格控制在10ppm以下，不会引起受热面和除尘器压损增加、腐蚀等问题，也不会对飞灰的综合利用造成影响。

1.5技术要求

1.5.1本项目范围

25t/h流化床锅炉烟气脱硝工程的脱硝装置的设计、设备供货、安装、系统调试和试运行、考核验收、培训等。

1.5.2脱硝装置的总体要求

脱硝装置（包括所有需要的系统和设备）至少满足以下总的要求：

●采用SNCR烟气脱硝技术+臭氧脱硝技术；

●锅炉出口烟气NOx浓度为900mg/Nm3（6%O2，干基）时，采用SNCR技术时烟气NOx浓度控制在100mg/Nm3（6%O2，干基）以下。

●脱硝装置在设计机组50%~100%BMCR负荷范围内有效地运行，脱硝效率不低于90%；

●脱硝装置应能快速启动投入，在负荷调整时有良好的适应性，在运行条件下能可靠和稳定地连续运行；

●在锅炉运行时，脱硝装置和所有辅助设备能投入运行而对锅炉负荷和锅炉运行方式没有任何干扰，SNCR脱硝系统不增加烟气阻力。

●脱硝装置在运行工况下，氨的逃逸率小于10ppm。

●使用尿素作为脱硝还原剂。

●烟气脱硝工程内电气负荷均为低压负荷情况，系统内只设低压配电装置，低压系统采用380V动力中性点不接地电源；

●烟气脱硝工程的控制系统采用DCS控制系统，该系统可以独立运行，实现脱硝系统的自动化控制。

控制对象包括：

还原剂流量控制系统、喷枪混合控制系统、压缩空气控制系统、喷射系统、臭氧发生量系统、臭氧喷射系统等。

脱硝控制系统可在无需现场就地人员配合的条件下，在脱硝控制室内完成对脱硝系统还原剂的输送、计量、水泵、喷枪等的启停控制，完成对运行参数的监视、记录、打印及事故处理，完成对运行参数的调节。

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