火电厂烟气脱硝技术规范SCR工艺.docx

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火电厂烟气脱硝技术规范SCR工艺

火电厂烟气脱硝技术规范--选择性催化还原法

1总则

1.1适用范围

本规范适用于新建、扩建和改建的机组容量为300MW及以上燃煤、燃气、燃油火电厂锅炉或供热锅炉同期建设或已建锅炉加装的选择性催化还原法烟气脱硝工程的规划、设计、评审、采购、施工及安装、调试、验收和运行管理。

对于机组容量300MW以下锅炉，当几台锅炉烟气合并处理，或其他工业炉窑，采用选择性催化还原法脱硝技术时参照执行。

本标准针对火电厂选择性催化还原法烟气脱硝技术，无其他脱硝方法如SNCR，电子束辐射法等内容。

1.2实施原则

1.2.1烟气脱硝工程的建设，应按国家的基本建设程序进行。

设计文件应按规定的内容和深度完成报批和批准手续。

1.2.2新建、改建、扩建燃煤锅炉的烟气脱硝工程应和主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。

1.2.3当锅炉排烟NOx浓度较低时（<300mg/m3），SCR烟气脱硝系统的脱硝效率可不低于50%；当锅炉排烟NOx浓度较高时（>800mg/m3），建议先采用其他方式（如改进燃烧方式、SNCR脱硝等）进行初步脱硝，再采用SCR烟气脱硝；一般情况下，SCR烟气脱硝系统的脱硝效率应不小于80%（含备用催化剂层），脱硝效率在满足环保要求的同时应具有进一步提高脱硝效率的能力。

1.2.4加装烟气脱硝系统后，氨逃逸率一般不大于3ppm，SO2/SO3转化率一般小于1％，鼓励采用更低氨逃逸率和SO2/SO3转化率的催化剂产品和技术方案。

1.2.5烟气脱硝系统主体设备设计使用寿命应不低于主机的设计/剩余寿命，装置的可用率应保证在95%以上。

1.2.6脱硝系统的建设必须充分考虑与锅炉主体系统的兼容与相互影响，脱硝系统不得对锅炉安全运行造成重大隐患，脱硝系统对锅炉热效率的影响应减小到最低。

1.2.7烟气脱硝工程建设，除应符合本规范外，还应符合国家有关工程质量、安全、消防等方面的强制性标准条文的规定。

2术语和定义

2.1脱硝岛Denitrationequipment

指脱硝装置及为脱硝服务的建（构）筑物。

2.2选择性催化还原法（SCR）selectivecatalyticreduction

烟气脱硝方法的一种。

利用还原剂在催化剂作用下有选择性地与烟气中的氮氧化物（NOx，主要是NO和NO2）发生化学反应，生成无害的氮气和水。

2.3还原剂reductant

指烟气脱硝工艺中用于脱除NOx的物质，选择性催化还原脱硝工艺使用的还原剂主要为液氨、尿素或氨水。

2.4乙类液体LiquidB

二级易燃液体，闪点大于等于28小于60摄氏度。

2.5SCR反应器SCRreactor

烟气脱硝工艺中承装有催化剂的脱硝装置。

2.6喷氨格栅ammoniainjectiongird

将还原剂（如氨气）喷入SCR反应器的装置。

2.7静态混合器staticmixer

一种还原剂（如氨气）和烟气的混和装置。

2.8氨逃逸率ammoniaslip

SCR反应器出口烟气中氨的浓度，一般用vppm表示。

2.9SO2/SO3转化率SO2/SO3conversionrate

烟气中的SO2在SCR反应器中被催化剂氧化而转换成SO3的比例。

式中：

——SCR反应器出口的SO3浓度（干基，6%O2），mg/m3；

——SCR反应器入口的SO3浓度（干基，6%O2），mg/m3；

——SCR反应器入口的SO2浓度（干基，6%O2），mg/m3。

2.10装置可用率plantavailable

脱硝装置每年正常运行时间与锅炉每年总运行时间的百分比。

式中：

——锅炉每年总运行时间，h；

——脱硝装置年不能运行的小时数，h。

2.11脱硝效率denitrationefficiency

指由脱硝装置脱除的NOx量与未经脱硝前烟气中所含NOx量的百分比

式中：

——脱硝前烟气中NOx的浓度（干基，6%O2），mg/m3；

——脱硝后烟气中NOx的浓度（干基，6%O2），mg/m3。

2.12设备阻力differentialpressureofequipment

脱硝设备进口法兰处烟气平均全压和出口法兰处烟气平均全压之差，单位为帕斯卡（简称帕，Pa）。

2.13烟气排放连续监测系统continuousemissionsmonitoringsystem

对锅炉排放的烟气进行连续地、实时地跟踪监测，又称为烟气排放在线监测系统。

2.14过量空气系数excessaircoefficient

燃料燃烧时，实际入炉空气量与理论空气量的比值，用“α”表示。

2.15标准状态standardcondition

气体在温度为273K、压力为101325Pa时的状态，简称“标态”。

2.16新建、扩建、改建锅炉和在用锅炉new,expansive,constructedandin-useboiler

新建锅炉：

指从无到有，新开始建设的锅炉（含本标准发布之日前已获得批准但尚未建成投运使用的锅炉）。

扩建锅炉：

指在原有锅炉房基础上，为增加锅炉房容量而建设的锅炉。

改建锅炉：

指更新改造的锅炉。

在用锅炉：

指本标准实施前，已建成并投入使用的锅炉。

2.17锅炉boiler

将燃料燃烧，使燃烧的化学能转化为热能，又将热能传递给水、汽、导热油等工质，从而产生热工质的设备。

3总体设计

3.1规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB536-88 液体无水氨

GB18215-2000 重大危险源辩识

GB13223-2003 火电厂大气污染物排放标准

GB8978-1996 污水综合排放标准

GB12348-1990 工业企业厂界噪声标准

GB/T50033-2001 建筑采光设计标准

GB50040-1996 动力机器基础设计规范

GBJ16-1987（2001年版）建筑设计防火规范

GB50222-95建筑内部装修设计防火规范

GB12801-1991 生产过程安全卫生要求总则

GB50229-2006 火力发电厂与变电所设计防火规范

GB50243-2002 通风与空调工程施工质量验收规范

GBJ22-1987 厂矿道路设计规范

GBJ87-85 工业企业噪声控制设计规范

GBJ140-90 建筑灭火器配置设计规范

GBZ1-2002 工业企业设计卫生标准

GB/T16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法

GB50219-1995 水喷雾灭火系统设计规范

GB8958-2006 缺氧危险作业安全规程

GB50116-1998 火灾自动报警系统设计规范

GB150-1998 钢制压力容器

GB12268-2005 危险货物品名表

GB12241-2005 安全阀一般要求

HJ/T75-2001 火电厂烟气排放连续监测技术规范

HJ/T76-2001 固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法

HJ/T42　紫外分光光度法

HJ/T43　盐酸萘乙二胺分光光度法

DL5009.1-2002 电力建设安全工作规程（火力发电厂部分）

DL/T5029-1994 火力发电厂建筑装修设计标准

DL/T5035-2004 火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程

DL5053-1996 火力发电厂劳动安全与工业卫生设计规程

DL/T5120-2000 小型电力工程直流系统设计规程

DL/T5136-2001 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程

DL/T5153-2002 火力发电厂厂用电设计技术规定

JB/T7658.3-95 氨制冷装置用立式蒸发器

JB/T5446-1999 活塞式单机双级制冷压缩机

《空气和废气监测分析方法》

《安全生产法》

《危险化学品安全管理条例》

《危险化学品生产储存建设项目安全审查办法》

压力容器安全技术监察规程（国质技监局1999年颁发）

压力管道设计技术导则（中石化建管部2004发布）

《建设项目（工程）竣工验收办法》（国家计委1990年）

《建设项目环境保护竣工验收管理办法》（国家环境保护总局2001年）

3.2脱硝装置工艺参数的确定

3.2.1脱硝装置工艺参数应根据锅炉容量和调峰要求、燃料品质、氮氧化物控制规划和环境影响评价要求的脱硝效率、还原剂的供应、厂址场地布置、水源情况等因素，经全面分析优化后确定。

3.2.2新建脱硝装置的烟气设计参数宜采用锅炉最大连续工况（BMCR）、燃用设计燃料时的烟气参数，校核值宜采用燃用校核燃料、锅炉经济运行工况（ECR）时的烟气参数。

已建电厂加装烟气脱硝装置时，其设计工况和校核工况宜根据脱硝装置入口处实测烟气参数确定，并充分考虑燃料的变化趋势。

3.2.3烟气中SO2质量流量可根据公式3-1估算：

3-1

式中：

M（SO2）——烟气中SO2质量流量，t/h；

K——燃料燃烧中硫的转化率（煤粉炉一般取0.9）；

Bg——锅炉最大连续工况负荷时的燃煤量，t/h；

q4——锅炉机械未完全燃烧的热损失，%；

Sar——燃料的收到基硫分，%。

烟气中其它污染物成分（如氯化氢（HCl）、氟化氢（HF））的设计数据宜依据燃料分析数据计算确定。

3.2.4SCR法脱硝一般采用氨气作为还原剂，其耗量按下式计算：

氨气耗量=F×CNOx×Mr×10-6（Nm3/h）

式中：

F——锅炉烟气流量（干基，Nm3/h）

CNOx——进口NOx浓度（实际氧量基准下，vppm）

Mr——NH3与NOx反应摩尔比

3.3总图设计

3.3.1一般规定

3.3.1.1脱硝装置的总体设计应符合下列要求：

（1）工艺流程合理，烟道短捷；

（2）交通运输便捷；

（3）方便施工，有利于维护检修；

（4）合理利用地形、地质条件；

（5）充分利用厂内公用设施；

（6）节约用地，工程量小，运行费用低；

（7）符合环境保护、劳动安全和工业卫生要求。

3.3.1.2技改工程应避免拆迁运行机组的生产建（构）筑物和地下管线。

当不能避免时，应采取合理的过渡措施。

3.3.1.3还原剂卸料及贮存场所宜布置在对环境影响较小的区域。

3.3.2总平面布置

3.3.2.1高灰脱硝装置宜布置在锅炉后，而低灰脱硝装置宜布置在电除尘器后。

3.3.2.2还原剂一般在厂内就地制备，卸料压缩机、储氨罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲罐、氨气稀释槽、废水池、废水泵和氮气瓶储存室等还原剂制备储存设施宜在脱硝装置附近集中布置，该区域称为氨区。

3.3.2.3脱硝就地控制室宜与锅炉控制合并布置，也可结合工艺流程和场地条件就近布置在除尘配电室等建筑内，合并布置在脱硝装置附近，也可结合工艺流程和场地条件一般不设独立的脱硝就地控制室。

3.3.2.4脱硝装置的竖向布置，应结合厂内主体工程的规划，并符合下列要求：

（1）脱硝岛应不受洪水危害，室外设计标高应高于设计高水位0.5m。

（2）各建、构筑物、道路等的标高和布置，应便于维修、扩建、排水畅通，满足生产使用的方便。

（3）新建锅炉，脱硝场地的平整及土石方平衡应由主体工程统一考虑。

技改工程，脱硝场地应力求土石方自身平衡。

场地平整坡度视地形、地质条件确定，一般为0.5～2.0%；困难地段不小于0.3%，但最大坡度不宜大于3.0%。

3.3.2.5建筑物室内、外地坪高差及特殊场地标高应符合下列要求：

（1）有车辆出入的建筑物室内、外地坪高差，一般为0.15～0.30m；

（2）无车辆出入的室内、外高差可大于0.30m；

（3）易燃、可燃、易爆、腐蚀性液体贮存区地坪宜低于周围道路标高。

3.3.2.6当开挖工程量较大时，可采用阶梯布置方式，但台阶高差不宜超过5m，并设台阶间的连接踏步。

挡土墙高度3m及以上时，墙顶应设安全护栏。

同一套脱硝装置宜布置在同一台阶场地上。

卸腐蚀性液体的场地宜设在较低处，且地坪应做防腐蚀处理。

3.3.2.7脱硝场地的排水方式宜与主体工程相统一。

3.3.2.8物料装卸场地需要洒水冲洗时，宜在场地低处设截水沟，或采用其它方式集中排水。

3.3.2.9架空管道在跨越道路时应保持4.5～5.0m的净空，有大件运输要求或在检修期间有大型起吊设施通过的道路应根据需要确定。

在跨越铁路时，一般管线应保持离轨面5.5m的净空，当为易燃或可燃液体、气体管道时，应保持6.0m的净空。

当采用电力机车牵引时，与铁路轨顶应保持6.55m的净空距离。

3.3.3交通运输

3.3.3.1脱硝岛内道路的设计，应符合GBJ22的要求。

3.3.3.2脱硝岛内道路的设计，应与厂内主体工程的道路设计协调一致。

3.3.3.3脱硝岛内道路的设计，应保证脱硝岛的物料运输便捷，消防通道畅通，检修方便，并满足场地排水的要求。

氨区应设消防车道或可供消防车通行且宽度不小于6m的平坦空地。

3.3.3.4还原剂宜采用具有自卸能力的密封罐车运输。

3.3.3.5脱硝岛内及与厂内的各建、构筑物之间，应根据生产、生活、消防和检修的需要设置行车道路、消防车通道和人行道。

脱硝岛与厂内干道相连的道路宽度，应根据厂内总平面规划来确定。

脱硝还原剂的运输道路宽度不小于6.0m，转弯半径不小于9.0m。

物料装卸区域停车位道路纵坡宜为平坡，困难时坡度不宜大于1.5%，并应设足够的汽车会车、回转场地，按行车路面要求进行硬化处理。

脱硝岛内一般行车路面宽度不宜小于4m，困难情况下也可采用不小于3.5m，转弯半径不小于7.0m。

通往建筑物出入口处的人行引道的宽度宜与门宽相适应。

3.3.3.6脱硝岛道路的结构形式应与厂内道路相一致，脱硝岛内装置密集区域宜采用混凝土块铺砌等硬化方式处理，以便于检修及清扫。

3.3.3.7进厂还原剂应设有计量装置和取样化验装置，也可与厂内主体工程共用。

3.3.4绿化布置

脱硝岛的绿化布置应与厂内主体工程的绿化规划协调一致。

4脱硝工艺系统

4.1工艺流程

选择性催化还原法烟气脱硝装置应由氨储存和制备供应系统、脱硝反应系统、氨稀释和废水处理系统、烟气系统、自控和在线监测系统等组成，典型的选择性催化还原法烟气脱硝工艺流程如图A所示。

从氨储存和制备供应系统制备得到的氨气送至氨/空气混合器与空气混合，混合后的气体通过喷氨格栅或静态混合器与烟气混合，之后进入SCR反应器，在催化剂的作用下烟气中的氮氧化物与氨发生反应除去，从而达到去除氮氧化物的目的。

4.2一般规定

4.2.1还原剂

4.2.1.1SCR烟气脱硝工艺一般采用氨气作为还原剂。

氨/空气混合器内氨与空气的混合比例应符合GB536－88的防爆规定，一般氨气浓度（体积百分比）设定在≤5%。

4.2.1.2还原剂氨气一般可由液氨、氨水或尿素制备得到：

（1）液氨：

属于危险品，需十分注意安全防护，设备投资最少；

（2）尿素：

安全原料（肥料），湿或者干的形态，容易运输，容易批准使用，但系统投资高；

（3）氨水：

容易运输，20%浓度以下不属于危险原料，比液氨安全，易批准使用，投资费用介于液氨和尿素制氨费用之间。

4.2.1.3储存氨和制备氨气时，应符合《安全生产法》、《危险化学品安全管理条例》和《危险化学品生产储存建设项目安全审查办法》的有关规定。

4.2.2催化剂

4.2.2.1催化剂在招标时，一般应向卖方提供以下原始数据供卖方对催化剂进行选型设计。

烟气中NOx含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

烟气体积流量（S.T.P.湿态或干态）；

烟气温度范围；

含尘量（S.T.P.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；

烟气组分分析：

   O2含量（S.T.P.干态）；

   CO2含量（S.T.P.干态）；

   N2含量（S.T.P.干态）；

   H2O含量（S.T.P.）；

   SO2含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

   SO3含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

   HCl含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

   HF含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

   CO含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

   硅（Si）含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

   硒（Se）含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

   砷（As）含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

   汞（Hg）含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

   铅（Pb）含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

   磷（P）含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

有机烷烃（CH）含量（S.T.P.干态，6%含氧量）；

多氯代二苯并呋喃（PCDF）含量（S.T.P.干态，6%含氧量）。

4.2.2.2SCR反应器内承装的催化剂可选择蜂窝式、板式、波纹式或其他形式。

催化剂形式、催化剂中各活性成分含量以及催化剂用量一般应根据具体烟气工况、灰质特性和脱硝效率确定。

4.2.2.3催化剂各层模块一般具有规格统一、互换性的特点，且应采用钢结构框架，并便于运输、安装和起吊。

4.2.2.4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。

4.2.2.5催化剂层数一般应留有1-2层备用层，初期设计脱硝效率低的取大值，基本安装层数应当由承包商和厂家协商决定应根据催化剂化学、机械性能衰减特性及其价格趋势经技术经济比较确定。

4.2.2.6每一层催化剂一般应设计有至少一个可拆卸的催化剂测试部件，并设有吹灰设施和反积灰措施。

4.2.2.7应考虑在系统停运时催化剂的保护措施。

4.2.3SCR反应器

4.2.3.1SCR反应器的数量应根据锅炉容量、反应器的容量和脱硝系统可靠性要求等确定。

建议300MW机组（含300MW）以下设计一台锅炉配置一台反应器，300MW机组以上设计一台锅炉配置两台反应器。

4.2.3.2对于已有锅炉加装SCR反应器，应充分考虑SCR反应器对原有锅炉空预器和整体空间布局的影响。

必要时，应对原有锅炉空预器（传热元件的高度、材质和波型等）、锅炉钢结构和基础进行技术改造。

4.2.4脱硝系统旁路

除特殊情况外，脱硝系统无须设置烟气旁路。

4.2.5脱硝副产物

脱硝副产物可能含有SO3、（NH4）HSO4、（NH4）2SO4。

4.2.6脱硝废水

脱硝系统废水处理方式应结合全厂水务管理、厂内除灰方式及排放条件等综合因素确定。

4.2.7烟气监测系统

脱硝系统应设置烟气排放连续监测系统。

4.2.8设备、材料选择

脱硝系统相关设备、材料的选择和配置应优先考虑脱硝装置长期运行的可靠性。

4.3脱硝主工艺系统

4.3.1氨储存和制备供应系统

4.3.1.1氨储存和制备供应系统各装置需按乙类液体系统设置。

储氨罐一组不应超过两行，氨气制备系统一般应不少于两套。

4.3.1.2采用液氨作为氨气来源时，应该保证氨含量在99.5％以上；设置储氨罐时，应布置在装置（车间）区边缘的一侧，并需在明火或者散发火花地点的侧风或上风向，其装卸站应靠近道路（或铁路）。

4.3.1.3氨气制备装置（液氨蒸发器）的出力应按设计工况下氨气消耗量的100％～120％选择，且不小于100%校核工况下的氨气消耗量。

氨气与氮氧化物的比例不宜过大，以免氨气和硫化物产生副反应。

4.3.1.4储氨罐容量宜不小于设计工况下5天的氨气消耗量。

4.3.1.5储氨以及氨制备装置的容量应根据《危险化学品安全管理条例》以及《危险化学品生产储存建设项目安全审查办法》。

根据《重大危险源辨识》的规定，氨的使用量若超过40吨，则为重大危险源。

一般情况下，2×600MW机组氨法SCR的氨储存量可在200吨的范围内。

4.3.1.6氨储存和制备供应系统应有控制NH3二次污染的措施。

4.3.1.7氨储存设备及运输用阀门及管道须按相关压力容器及危险物输送设管道计规范选用。

阀门的通流直径宜与管道一致。

所有与有可能与氨接触的管道、管件、阀门、仪表等部件应严格禁铜。

4.3.1.8各氨储存设备及运输管道上应有排空和氮气输入管路，作为清理设施。

4.3.1.9氨系统区域和所有可能产生氨泄露区域上部设置的顶棚或类似结构不应有可能造成氨聚集的封闭的上凸区。

4.3.2脱硝反应系统

4.3.2.1脱硝反应器供氨系统应能够根据烟气流量、NOx浓度调整供氨量，其设计出力应满足锅炉最大烟气流量及氨喷NOx浓度时的需氨量。

格栅，氨/空气混合气体一般以顺流方式喷入烟气。

（1）氨/空气混合气体一般以分区方式通过喷氨格栅喷入烟气，每个区域系统应具有均匀稳定的流量特性并具有独立的流量控制和测量手段，允许均一的定量给料；

（2）当烟气流量过大及烟温过高时，要求进行修整。

4.3.2.2喷氨格栅应有防止被固体灰份堵塞的措施。

4.3.2.3喷氨格栅应有防腐措施。

4.3.2.4喷氨格栅上应设置扰导流装置，促进将氨/空气混合气和烟气充分混合，扰导流装置应具有一定的耐磨性。

4.3.2.5反应器外应设置供检修维护的平台和扶梯，平台设计荷载不应小4000N/m2，平台宽度不小于1.2m，塔内不应设置固定式的检修平台。

4.3.2.6反应器内各部件均考虑检修维护措施，顶部应有屋脊性支撑结构，强度设计应考虑不小于500N/m2的检修荷载。

4.3.2.8反应器宜采用钢结构，内部结构应根据烟气流动和防磨、防腐技术要求进行设计。

人孔、检查孔、测量孔要求

催化剂安装更换起吊设施

保温油漆要求

热膨胀

防积灰 及灰载

4.3.3辅助系统

4.3.3.1脱硝吹灰器宜装设在催化剂层上侧易堵灰处。

4.3.3.2脱硝吹灰器及参数应按下列要求考虑：

（1）反应器的脱硝催化剂除尘宜选用声波吹灰器。

（2）一个SCR反应器用多台吹灰器合用时，应根据技术要求确定数量。

（3）吹灰器的性能应保证能去除催化剂上积存的粉尘。

4.3.3.3SCR反应器的入口和出口的管路系统均应采取防腐、防磨、防堵塞、防沾污等措施，与脱硝后的烟气接触的壳体也应采取必要的防腐措施。

4.3.3.4经建设项目环境影响报告书审批，批准设置旁路烟道时，脱硝装置旁路及进、出口挡板应有良好的操作和密封性能。

4.3.3.5防腐烟道的结构设计应满足相应的防腐要求，并保证烟道的振动和变形在允许范围内，避免造成防腐层脱落。

4.3.4氨稀释和废水处理系统

4.3.4.1氨气稀释槽将清理或事故或停机状态下储氨设备中的液氨和氨气排放至此，用水稀释后后排入废水处理系统。

4.3.4.2废水排放处理系统可以单独设置，也可排入厂内废水处理系统进行处理。

4.3.4.3废水的处理措施及工艺选择，应符合项目环境影响报告书审批意见的要求。

4.3.4.4废水中的悬浮物和氯离子可采用中和、化学沉淀、混凝、离子交换等工艺去除。

4.3.4.5废水处理系统应采取防腐措施，适应处理介质的特殊要求。

4.3.4.6处理后的废水，可按照全厂废水管理的统一规划进行回用或