脱硝整套启动调试措施.docx

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脱硝整套启动调试措施

大唐彬长发电有限责任公司2×630MW机组烟气脱硝技改工程

整套启动调试措施

方案编制：

方案校核：

方案批准：

中国大唐集团环境技术有限公司

二○一二年十月

1系统概述

大唐彬长电力有限公司2×630MW机组的烟气脱硝工程，采用选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺，SCR烟气脱硝系统采用高灰段布置方式，即SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和预热器之间，在锅炉正常负荷范围内烟气脱硝效率均不低于80%。

还原剂为液氨经蒸汽加热蒸发而成的氨气。

反应系统主要作用是烟气和氨气充分混合后流经反应器内部的两层催化剂，烟气中的氮氧化物和氨气在催化剂的作用下反应生成氮气和水蒸汽，从而把氮氧化物脱除。

系统主要的设备包括烟道、烟气导向挡板和整流装置、混合器、两个反应器。

每个反应器内部安装有2层催化剂，预留增加一层催化剂的空间；每层催化剂上面有5支超声波吹灰器，3支蒸汽吹灰器，另外还配有一些必要的检测装置，如SCR反应器出口的氮氧化物分析仪、氧气分析仪。

1.1主要工艺系统的描述

本设计采用选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺。

脱硝剂为纯氨。

利用催化剂，促使烟气中氮氧化物与氨气供应系统喷入的氨气混合后生成还原反应，将氮氧化物转变为氮气和水。

SCR工艺系统主要包括烟气系统、SCR反应器、氨喷射系统、氨储存制备供应系统、超声波、蒸汽吹灰系统等。

1.1.1烟气系统

本系统为新建项目，脱硝系统装置布置在省煤器和空气预热器之间，不设置旁路。

1.1.2SCR反应器

本工程共配置两台SCR反应器，每台SCR反应器设计三层催化剂层（2＋1层），其中下层为预留层。

烟气竖直向下流经反应器，反应器入口设置气流均布装置，反应器入口及出口处均设置导流板，对于反应器内部易于磨损的部位设计必要的防磨措施。

反应器内部各种加强板及支架均设计成不易积灰的型式，同时将考虑热膨胀的补偿措施。

反应器设置有足够大小和数量的人孔门。

反应器配置了可拆卸的催化剂测试元件。

SCR反应器能承受运行温度低于430℃长期运行的考验，而不产生任何损坏。

1.1.2.1反应原理

在金属催化剂作用下，以NH3作为还原剂，将NOx还原成N2和H2O。

主要反应方程式为：

（1）

（2）

或

（3）

1.1.2.2催化剂

催化剂的型式采用蜂窝式。

蜂窝式催化剂抗烟气中的灰粒子的冲刷和堵塞的能力较强，在同等活性下，有较低的SO2氧化率，较低的烟气阻力等特点。

催化剂设计尽可能的降低压力损失。

催化剂模块设计有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机械寿命。

催化剂各层模块规格统一、具有互换性。

催化剂设计考虑燃料中含有的任何微量元素可能导致的催化剂中毒。

在加装新的催化剂之前，催化剂体积满足性能保证中关于脱硝效率和氨的逃逸率等的要求。

催化剂采用模块化设计以减少更换催化剂的时间。

催化剂模块采用钢结构框架，并便于运输、安装、起吊。

1.1.3氨喷射系统

氨喷射系统包括氨喷射格栅（AIG）及流量孔板、喷氨分流阀门等组成。

每台SCR反应器入口前配置一套完整的氨喷射系统，保证氨气和烟气混合均匀，喷射系统设置流量调节阀。

喷射系统具有良好的热膨胀性、抗热变形性、抗振性和耐磨性。

1.1.4氨储存制备供应系统

液氨储存、制备、供系统包括液氨卸料压缩机、液氨存储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、稀释风机、混合器、氨气吸收罐、废水池、废水泵等。

此套系统提供氨气供脱硝反应使用，液氨的供应由液氨罐车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由罐车输入液氨储罐内，液氨储罐中的液氨通过压力和重力，输送到液氨蒸发器内蒸发为氨气，经氨气缓冲罐，用混合器入口控制门来控制一定的压力及其流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送到脱硝系统。

氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释器中，经水吸收后排入废水池。

液氨的存储罐和氨站的设计满足国家的有关规定。

液氨具有一定的腐蚀性，在材料、设备存在一定的应力情况下，可能造成应力腐蚀开裂；液氨容器按压力容器规范和标准设计制造。

氨的供应量能满足锅炉不同负荷的要求，调节方便灵活，可靠；液氨存储罐与其他设备、厂房等要有一定的安全防火防爆距离，并在适当位置设置室外防火栓，设有防雷、防静电接地装置；氨存储、供应系统相关管道、阀门、法兰、仪表、泵等设备选择时，其必须满足抗腐蚀要求，采用防爆、防腐型户外电气装置。

氨液泄漏处及氨罐区域应装有氨气泄漏检测报警系统；系统的卸料压缩机、液氨存储罐、氨气蒸发器、氨气缓冲罐及氨输送管道等都备应有氮气吹扫系统，防止泄漏氨气和空气混合发生爆炸。

氨存储和供应系统应配有良好的控制系统。

在场地布置上应考虑氮气瓶储存位置，容量应满足一次启动用量要求。

氨储存制备供应系统主要设备包括液氨卸料压缩机、液氨存储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气吸收罐、稀释风机、混合器、废水泵、废水池等。

1.1.4.1液氨卸料压缩机

配置两台卸料压缩机（一运一备），能满足各种条件下的要求。

卸料压缩机抽取液氨储罐中的氨气，经压缩后将罐车的液氨推挤入液氨存储罐中。

选择压缩机排气量时，考虑液氨储罐内液氨的饱和蒸汽压，液氨卸车流量，液氨管道阻力及卸氨时气候温度等。

1.1.4.2液氨存储罐

液氨存储罐容量，按照锅炉BMCR工况，在设计条件下，每天运行24小时，连续运行7天的消耗量考虑。

液氨储罐上安装有紧急关断阀和安全阀为液氨存储罐液氨泄漏保护所用。

液氨存储罐还装有温度计、压力表、液位计、高液位报警仪和相应的变送器将信号送到脱硝控制系统，当液氨储罐内温度或压力高时报警。

液氨储罐有防太阳辐射措施，四周安装有消防水喷淋管线及喷嘴，当液氨存储罐罐体温度过高时自动淋水装置启动，对罐体自动喷淋减温；当有微量氨气泄露时也可启动自动淋水装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。

1.1.4.3液氨蒸发器

一台机组共设置二台液氨蒸发器，单台容量为单台机组的100%，本期脱硝工程，按照一运一备运行。

液氨蒸发器采用水作为加热液氨的热媒，所需要的热量由蒸汽提供，蒸汽加热热媒，控制一定的温度，热媒通过循环再加热液氨。

当液氨蒸发器液氨液位过高时，则切断液氨进料。

当液氨蒸发器水温过低时，切断液氨，使氨气至缓冲罐维持适当温度及压力，蒸发器装有安全阀，防止设备压力异常过高。

1.1.4.4氨气缓冲罐

从蒸发槽蒸发的氨气流进入氨气缓冲槽，氨气缓冲槽入口装有压力控制阀将氨气压力控制在一定范围，再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。

氨气缓冲槽能为SCR系统供应稳定的氨气，避免受蒸发槽操作不稳定所影响。

缓冲槽上设置有安全阀保护设备。

1.1.4.5氨气稀释槽

氨气稀释槽的液位由满溢流管线维持，稀释槽设计连结由槽侧进水。

液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释槽底部进入，通过分散管将氨气分散进入稀释槽水中，利用大量水来吸收排放的氨气。

1.1.4.6稀释风机

喷入反应器烟道的氨气为空气稀释后的含5%左右氨气的混合气体。

风机满足脱除烟气中NOx最大值的要求，并留有一定的余量。

稀释风机按两台100％容量（一运一备）设置。

1.1.4.7氨气/空气混合器

每台SCR反应器配置一台氨气/空气混合器，确保氨与空气混合均匀。

1.1.4.8氨气泄漏检测器

液氨储存及供应系统周边设置6个氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。

当检测器测得大气中氨浓度过高时，在机组控制室会发出警报，操作人员采取必要的措施，以防止氨气泄漏的异常情况发生。

电厂液氨储存及供应系统采取必要措施与周围系统作适当隔离。

1.1.4.9氨气排放系统

在氨制备区设置排放系统，使液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统，将经由氨气吸收罐吸收成氨废水后排放至废水池。

1.1.4.10氮气吹扫系统

液氨储存及供应系统保持系统的严密性，防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合造成爆炸。

在氨系统的卸料压缩机、储氨罐、氨气蒸发槽、氨气缓冲槽等设置氮气吹扫管线。

在检修或液氨卸料之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别要进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫，防止氨气泄漏和系统中残余的空气混合造成危险。

1.1.5吹灰系统

根据本工程灰的特性，设置吹灰及控制系统。

吹灰系统细配置如下：

项目

单位

数据

吹灰器型式

超声波

吹灰介质/压力

压缩空气/6.2bar

声压级/频率

147dB/75Hz

吹灰器台数

台

5×3×2×1＝30

吹灰器型式

耙式吹灰器

吹灰器型号

PSAT/D

每层催化剂吹灰器数/单台反应器/单台机组

3/9/18

1.2还原剂无水氨的特性

烟气脱硝反应所用的还原剂为氨气，氨气是靠存储在液氨存储罐的液氨进入蒸发器加热蒸发而成的。

无水氨（anhydrousammonia），在GB12268-90《危险化学品》名录中规定为危险品，危险物编号为23003。

在GB536-1988《液体无水氨》中的6.1条指出液氨是强腐蚀性有毒物质。

而在GB18218-2000《重大危险源辨识》中把氨归为有毒物质，在生产场所如果存储量大于40t就是重大危险源，在存储区如果存储量大于100t也是重大危险源。

有鉴于此，在此重点介绍一下无水氨的特性。

1.2.1物理特性

●无水氨，又名液氨，为无色气体，有刺激性恶臭味。

分子式NH3，分子量17.03,相对密度0.7714g/ml；熔点－77.7℃，沸点－33.35℃,自燃点651.11℃；蒸汽密度0.6，蒸汽压1013.08kPa（25.7℃）；水溶液呈强碱性。

●氨散逸后的特性：

无水氨通常存储的方式是加压液化，液态氨变为气态氨时会膨胀850倍，并形成氨云；另外，液氨泄入空气中，会形成液体氨滴，放出氨气，其比重比空气重，虽然它的分子量比空气小，但它会和空气中的水形成水滴的氨气，而形成云状物。

所以当氨气泄漏时，氨气并不自然的往空气中扩散，而会在地面滞留，带给附近民众及现场工作人员带来伤害。

1.2.2燃烧爆炸性及腐蚀性

●气态氨气和空气混合物的爆炸极限浓度是16～25％（V/V），最易引燃浓度是17％，氨气和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸；按照GB50160《石油化工企业设计防火规范》中的有关的规定，爆炸浓度下限≥10%的气体为乙类火灾危险的可燃气体，所以氨气属于乙类火灾危险气体。

如有油类或其它可燃性物质存在，则危险性更高。

与硫酸或其它强无机酸反应放热，混合物可达到沸腾。

氨泄漏时，会对现场工作的人员及居住在附近社区的居民造成相当程度的危害。

●液态氨将会侵蚀某些塑料制品、橡胶和涂层。

●氨不能与下列物质共存：

乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧已烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。

1.2.3对人体的危害

●人体若与氨接触，对皮肤和眼睛有强烈的腐蚀作用，刺激粘膜和眼睛，使眼睛暂时或永久失明，产生严重疼痛性灼伤，并导致头痛、恶心、呕吐等。

●严重时，会导致呼吸系统积水（肺或喉部水肿），可能导致死亡。

●长期暴露在氨气中，会伤肺，导致产生咳嗽或呼吸急促的支气管炎，甚至窒息。

1.3主要的设计参数

1.3.1煤质分析

近年来，煤源比较多，煤种较杂，与原设计煤质有一定区别。

电厂2011年1~8月煤质监测统计结果见下表。

收到基低位热值均值为18.68MJ/kg，收到基灰分均值为22.82%，相对于设计煤种，实际燃用煤种热值偏低，灰分偏高。

表2-142011年1~8月实际入炉煤质分析

月份

供煤量

全水分

收到基灰份

空干基挥发分

干燥无灰基挥发份

收到基全硫

收到基低位热值

T

Mt%

Aar%

Vad%

Vdaf%

St,ar%

Qnet.arMJ/kg

1

356710.65

12.77

18.85

26.40

34.52

0.66

20.76

2

289718.37

11.59

22.34

25.68

35.01

0.82

18.87

3

347500.86

16.55

24.38

24.72

35.69

0.70

17.89

4

272224.05

14.88

22.82

25.42

35.47

0.88

18.46

5

268695.46

14.79

22.01

25.96

36.02

1.06

19.28

6

220329.73

15.40

25.72

25.18

37.27

0.97

18.03

7

157103.24

14.78

22.12

25.91

36.20

1.10

18.66

8

294184.62

15.00

24.28

24.91

36.00

1.16

17.49

均值

14.47

22.82

25.52

35.77

0.92

18.68

锅炉入炉煤煤质分析

项目

单位

原设计煤种

原校核煤种

实际煤种

元

素

分

析

Car

%

60.98

58.26

56.85

Har

%

3.67

3.54

3.17

Oar

%

7.17

6.85

8.01

Nar

%

0.59

0.54

0.62

Sar

%

0.83

0.73

1.35

工

业

分

析

Mar

%

12.1

11.2

6.2

Mad

%

1.28

2.10

5.51

Vdaf

%

32.01

32

33.57

Aar

%

14.66

18.88

23.80

Qnet,ar

kJ/kg

22.77

21.80

21.39

哈氏可磨系数HGI

-

63

64

64

灰

成

份

分

析

SiO2

%

48.10

55.96

AL2O3

%

21.09

20.48

Fe2O3

%

6.64

9.66

CaO

%

11.18

6.88

MgO

%

1.84

2.01

Na2O

%

1.44

0.90

K2O

%

0.42

1.91

其它

%

7.99

1.34

灰

熔

点

变形温度t1

℃

1210

1250

软化温度t2

℃

1240

1270

熔融温度t3

℃

1270

1300

灰的磨损指数Ke

-

3.94

4.36

备注：

本工程以实际煤种为本次设计煤种。

近年入厂煤年均统计

煤种

来源

2010年

所占比例%

水分%

灰分%

硫%

挥发分%

低位发热量kJ/kg

长焰煤

大佛寺

12.9

14.1

18.21

0.5

34.29

20880

长焰煤

火石咀煤矿

13.6

14.8

22.63

0.71

33.71

19200

长焰煤

下沟煤矿

9.6

14.3

15.36

0.74

32.91

21990

长焰煤

亭南

4

13.7

16.04

0.49

34.62

22020

长焰煤

蒋家河

4.7

14.4

19.19

0.86

35.28

20400

长焰煤

王洼

3.9

21.4

11.75

1.27

39.4

19420

长焰煤

燕家河

6.9

14.7

23.77

0.67

34.36

18560

长焰煤

旬东

2

18.4

18.3

1.24

38.4

19030

长焰煤

黑沟

3.4

17.8

25.75

2.03

37.34

16460

长焰煤

华亭

9.9

18

17.9

0.31

39.15

18570

长焰煤

周寨

1.2

14.4

28.64

0.65

37.17

16110

长焰煤

红云

8.2

18

30.48

0.72

37.93

14540

1.3.2烟气参数

飞灰矿物组成（2011年10月6日测试）

序号

项目

符号

单位

数值

备注

1

二氧化硅

SiO2

%

55.96

2

氧化铝

Al2O3

%

20.48

3

氧化铁

Fe2O3

%

9.66

4

氧化钙

CaO

%

6.88

5

氧化镁

MgO

%

2.01

6

氧化钠

NaO

%

0.90

7

氧化钾

K2O

%

1.91

8

二氧化钛

TiO2

%

0.61

9

三氧化硫

SO3

%

0.70

10

二氧化锰

MnO2

%

0.030

1.3.3纯氨分析资料

脱硝系统用的反应剂为纯氨，其品质符合国家标准GB536-88《液体无水氨》技术指标的要求，如下表：

指标名称

单位

合格品

备注

氨含量

%

99.6

残留物含量

%

0.4

重量法

水分

%

—

油含量

mg/kg

—

重量法

铁含量

mg/kg

—

红外光谱法

密度

kg/L

0.5

25℃时

压力

MPa

1.6

沸点

℃

标准大气压

1.3.4脱硝工艺用吸收剂

本脱硝工程氨的消耗量（两台炉）如下表

氨

小时耗量

日耗量

年耗量

159.1kg/h

3.8184t/d

954.6吨/年

注：

脱硝工程日耗量按24h计，年耗量按6000h计。

2编写依据

2.1《火电工程启动调试工作规定》建质[1996]40号；

2.2《火电工程调整试运质量检验及评定标准》建质[1996]111号；

2.3《火力发电厂基本建设工程启动及验收规程》DL/T5437-2009；

2.4《火电厂烟气脱硝（SCR）装置检修规程》DL/T  322—2010；

2.5《火电厂烟气脱硝工程施工验收技术规程》DL/T  5257—2010；

2.6《火电厂烟气脱硝（SCR）系统运行技术规范》DL/T  335—2010；

2.7《火电厂烟气脱硫工程调整试运及质量验收评定规程》DL/T5403-2007；

2.8《火电工程调试技术手册》中国电力出版社；

2.9《液体无水氨》GB536-88；

2.10《石油化工企业设计防火规范》GB50160；

2.11《常用危险化学品的分类及标志》GB13690-92；

2.12工程设计资料；

2.13设备厂家《产品说明书》、《运行维护手册》和相关图纸、资料；

2.14烟气脱硝工程合同附件技术规范。

3调试目的

脱硝系统在安装完毕，且完成各个单体、分系统调试后，需进行整套启动试运行，以对设计、施工和设备质量进行动态检验。

检验脱硝系统的设计是否合理，是否能够达到设计的脱硝效率。

调试使整个脱硝系统安全稳定地通过168小时满负荷试运行，发现并解决系统可能存在的问题。

使之投产后能安全稳定运行，尽快发挥投资效益，为环保作贡献。

4调试应具备的条件

4.1系统设备包括催化剂均已安装完毕，并经监理验收合格，文件包齐全。

4.2现场设备系统命名、挂牌、编号工作结束。

4.3脱硝系统的保温、油漆工作已经完成，各工序验收合格。

4.4试转现场周围无关脚手架拆除,垃圾杂物清理干净,沟洞盖板齐全。

4.5试转现场通道畅通,照明充足，事故照明可靠投入。

4.6氨卸载和存储系统静态调试已经结束，满足热态试运的要求。

4.7喷氨系统静态调试已经结束，满足热态试运的要求。

4.8液氨储罐已经储存足够的液氨，满足脱硝系统整套启动的需要。

4.9脱硝系统内的所有安全阀均已校验合格，满足试运要求。

4.10在分系统调试期间发现的缺陷均已处理完毕，并验收合格。

4.11反应器的声波吹灰器已经安装完毕，静态调试已经完毕，满足热态试运的需要。

4.12液氨存储和氨气制备区域的喷淋水系统已经调试完毕，具备随时投入的条件。

4.13液氨存储和氨气制备区域的氨气泄漏检测装置工作正常，已把氨气泄漏的报警值设定完毕。

4.14氨系统已用氮气置换完毕，具备随时投入使用的条件。

4.15脱硝反应器出口的氮氧化物分析仪、氨气分析仪、氧量分析仪已经完成静态调试，并经标定合格，满足热态试运的条件。

4.16脱硝系统的其它所有仪表均调校完毕，能满足系统热态运行的需要。

4.17脱硝系统的所有联锁保护在各个分系统调试时已试验合格。

4.18通讯设施齐全。

4.19氨存储和制备区域已安排好专人值班，以防止无关人员进入该区域内。

4.20公用系统投入运行（包括压缩空气系统、消防水系统、生活水系统等）。

4.21有关脱硝系统的各项制度、规程、图纸、资料、措施、报表与记录齐全。

5调试项目及调试工艺

5.1整套启动前的阀门传动及联锁保护试验

在整套启动前，要对各个设备的联锁保护进行传动，确保各报警、联锁、保护动作正常准确。

5.2烟气脱硝系统整套启动前的检查

5.2.1脱硝系统所有设备已准确命名并已正确悬挂设备标识牌。

5.2.2检查以下脱硝辅助系统能正常投运

◆脱硝压缩空气系统能够为整个脱硝系统供应合格的压缩空气。

◆液氨存储和蒸发系统区域的喷淋水系统（水源来自消防水）可随时投入使用。

◆液氨存储和蒸发系统区域的淋浴和洗眼器的生活水供应正常。

◆液氨存储和蒸发系统区域的氮气吹扫可正常投入使用，氮气储备充足。

5.2.3SCR反应系统的检查

◆反应器系统的保温、油漆已经安装结束，妨碍运行的临时脚手架已经拆除。

◆反应器及其前后烟道内部杂物已经清理干净，在确认内部无人后，关闭检查门和人孔。

◆反应器的声波吹灰器冷态试运已经合格，转动部分润滑良好，动力电源已送上。

◆反应器出口的氮氧化物分析仪、氨气分析仪、氧量分析仪已经调试完成，可以正常工作。

◆反应器系统的相关监测仪表已校验合格，投运正常，CRT参数显示准确。

5.2.4液氨卸载和存储系统的检查

◆系统内的所有阀门已经送电、送气，开关位置准确，反馈正确。

◆液氨存储系统已经存储足够的液氨，液氨存储罐的液位不能超过规定的液位高度。

◆卸料压缩机各部位润滑良好，安全防护设施齐全，可以随时启动进行正常的卸氨。

◆四个氨气泄漏检测装置工作正常，高限报警值已设定好。

◆氨气吸收罐已经注好水，水位满足要求。

◆废水池的废水泵试运合格，可以正常投用。

◆液氨卸料和存储系统的相关仪表已校验合格，已正确投用，显示准确,CRT相关参数显示准确。

5.2.5喷氨系统的检查

◆系统内的所有阀门已经送电、送气，开关位置正确，反馈正确。

◆液氨蒸发器内部杂物已经清理干净，并把人孔门关闭。

◆氨气缓冲罐内部杂物清理干净，并把人孔门关闭。

◆喷氨系统的氨气流量计已经校验合格，电源已送，工作正常。

◆喷氨系统相关仪表已校验合格，已经正确投用，显示准确,CRT相关参数显示准确。

◆喷氨格栅的手动节流阀在冷态时已经预调整好，开关位置正确。

◆稀释风机试运合格，转动部分润滑良好，绝缘合格，动力电源已经送上。

可以随锅炉一齐启动。

5.2.6脱硝系统相关的热控设备已经送电，工作正常。

5.2.7脱硝废水池来的废水排往主机废水处理。

5.3脱硝系统的正常启动

5.3.1机组的启动

投入SCR反应器后要及时投入吹灰器，防止可燃物沉积在催化剂的表面上。

在启动吹