烟气脱硝专项方案

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1、20t/h链条锅炉SNCR脱硝工程技术方案1概述1.1项目概况多年来，伴随中国火电装机容量急速增加，火电NOx排放量逐年增加，NOx已成为现在 中国最关键大气污染物之一。伴随中国对SOx排放控制加强，NOx对酸雨影响将逐步赶上甚 至超出SOx。5月16日，环境保护部、国家质量监督检验检疫总局联合公布锅炉大气污染物排放标 准(GB13271-),据此标准为控制火电厂NOx排放，此锅炉实施关键地域燃煤锅炉NOx排放 浓度限值，即最终烟气NOx排放浓度200 mg/Nm3 (标态，干基，9%氧)。本工程为1台20t/h以煤为燃料链条锅炉，原始NOx排放浓度按450 mg/Nm3,为了满足排 放要求，

2、本工程考虑对其进行SNCR脱硝改造。还原剂用20%浓度氨水设计，脱硝后NOx排放 浓度小于200 mg/Nm3，锅炉脱硝效率为56%。1.2关键设计标准(1) 脱硝设计效率满足用户要求。(2) 采取脱硝工艺含有技术优异、成熟，设备可靠，性能价格比高，对锅炉工况有很好 适用性。(3) 脱硝系统能连续稳定运行,系统启停和正常运行不影响主机组安全运行。(4) 脱硝装置可用率应98%,且维护工作量小，不影响电厂文明生产；脱硝装置设计寿命 按30年。(5) 脱硝工艺选择应利于电厂管理和降低运行管理费用。 1.3推荐设计方案(1) 因为本锅炉炉膛温度较高，拟采取SNCR烟气脱硝技术，锅炉脱硝设计效率为56

3、%。(2) 还原剂为20%氨水。(3) NH3逃逸量(烟囱出口处测量)控制在8ppm以下。 如有更高排放要求可在烟道尾部增加催化剂，采取混正当脱硝技术。2、SNCR法NOx控制机理在高温没有催化剂条件下，氨基还原剂(如氨气、氨水、尿素)喷入炉膛，热解生成NH 和其它副产物，在8001100C温度窗口，NH和烟气中NOx进行选择性非催化还原反应，将3NOx还原成N和H0。22SNCR脱硝反应对温度条件很敏感，受制于停留时间、NH/NO摩尔比(NSR)、混合程度3 等原因，并对锅炉效率造成一定影响(通常在0.20.5%)。(1) 反应温度NH和NOx反应过程受温度影响较大：反应温度超出1100C时

4、，NH被氧化成NOx,氧化33反应起主导；反应温度低于1000C时，NH和NOx还原反应为主，但反应速率降低，易造成3未反应NH逃逸过高。选择性非催化还原烟气脱硝过程是上述两类反应相互竞争、共同作用3 结果，怎样选择适宜温度条件是该技术成功应用关键。4NH + 5O 4NO + 6H O3 2 2采取氨水或尿素溶液作为脱硝还原剂时，还原剂溶液经雾化器雾化成液滴喷入炉内，雾 化液滴蒸发烧解成NH以后，才进入适宜温度区域进行还原反应。基于氨水和尿素雾化液滴3 蒸发烧解速度不一样，其喷入炉膛适宜温度窗口也有差异：氨水为还原剂时，窗口温度约为 800 C1,100 C ；尿素为还原剂时，窗口温度约为8

5、501,150 C 。因为炉内烟气温度分布受到锅炉负荷、煤种、锅炉受热面部署等多个原因影响，适宜脱 硝还原反应温度区间和喷射器具体喷射位置，需要在CFD模拟计算以后才能最终确定。在锅炉实际运行时，伴随负荷改变，适合脱硝还原剂温度区间位置也会发生变动，在实 际应用时，常采取下述方法：(a) 在线调整雾化液滴粒径大小和含水量，缩短或延长液滴蒸发和热解时间，使热解产 物NH3投送到适宜脱硝还原反应区域。(b) 部署多点区域喷射器，在不一样运行状态，采取不一样喷射点进行喷射。(2) 停留时间国外研究表明，NH-NO非爆炸性反应时间仅约100ms。停留时间指是还原剂在炉内完成 和烟气混合、液滴蒸发、热解

6、成NH、NH转化成游离基NH、脱硝化学反应等全部过程所需要332时间。延长反应区域内停留时间，有利于反应物质扩散传输和化学反应，提升脱硝效率。当适 宜反应温度窗口较窄时，部分还原反应将滞后到较低温度区间，较低反应速率需要更长停留 时间以取得相同脱硝效率。当停留时间超出1s时，易取得较高脱硝效果，停留时间最少应 超出0.3秒。（3）化学当量比（NSR）NH-NO理论化学反应该量比为1:1,但因为还原剂有小部分未反应NH随烟气排入大气， 33所以，需要比理论化学当量比更多还原剂喷入炉膛才能达成较理想NOx还原率。另外，当原 始NOx浓度较低时，脱硝还原化学反应动力降低，为达成相同脱硝效率，需要喷入

7、炉内更多 还原剂参与反应。运行经验显示，脱硝效率在50%以内时，NH / NOx摩尔比通常控制在1.302.0 之间。（4）还原剂和烟气混合脱硝还原剂和烟气充足均匀混合，是确保在合适NH /NO摩尔比下取得较高脱硝效率关键3条件之一。为将还原剂正确送到炉膛内适宜脱硝还原反应温度区间，并和烟气充足混合，通 常采取以下方法：优化雾化器喷嘴，控制雾化液滴粒径、喷射角度、穿透深度及覆盖范围。 强化喷射器下游烟气湍流混合，增加反应温度区域内NH/NOx扩散，提升反应速3率。（5）对锅炉效率影响 还原剂水溶液喷入炉膛高温烟气中，雾化液滴蒸发烧解是一个吸热过程，需要从烟气中吸收部分热量，这可能会增加锅炉热损

8、失。通常应尽可能控制还原剂喷入量，使SNCR装置 对锅炉热效率影响小于0.5%。（6）氨逃逸SNCR脱硝反应过程中，部分未参与反应NH随烟气进入下游烟道。在146207C温度区3间，气态氨和烟气中SO反应生成粘性较强NHHSO，轻易造成空预器低温段受热面堵塞和腐344蚀。图1 -1是空预器入口烟气中NH和SO浓度对空预器影响：区域I,不需要任何方法，为33安全运行区域；区域II,可能会发生轻微堵塞和腐蚀，不需要常常水冲洗；区域III,硫酸 氢氨堵塞和腐蚀很危险，需要频繁水冲洗；区域IV，将随时造成机组停运。图1-2是美国EPA对多个SNCR工程氨逃逸浓度和脱硝效率统计，脱硝效率约3040%时，

9、 氨逃逸浓度不超出5UL/L。通常，SNCR氨逃逸浓度控制在10 口 L/L时，对空预器影响轻微。因为SNCR不使用催化剂，无额外SO产生，对空预器影响程度会比采取SCR小。3!：1、!饨1Z1k、:2 3 2 LI 酉LH 港D5IQ1&M制71刃 柳M削 W图1-1 NH3和SO3对空预器影响图1-2氨逃逸和脱硝效率关系3 关键设计参数表3-1 锅炉基础数据序号名称数据单位备注1锅炉类型链条锅炉2装机容量20t/h4烟气量（干基9%氧）30000Nm3/h估算5N0x初始排放浓度450mg/Nm3干态9%含氧6N0x脫硝排放浓度200mg/Nm3干态9%含氧表2-2 关键设计参数和性能指标

10、序号项目内容单位数值备注1脫硝前烟气NOx基准浓度mg/Nm34502SNCR脫硝效率%563SNCR运行后NOx浓度mg/Nm32004nh3逃逸浓度ppm105SNCR系统对锅炉效率影响%0.56NSR1.57氨水浓度%208氨水稀释后浓度%2.99氨水消耗量kg/h3820%浓度10除盐水耗量kg /h500稀释水11杂用压缩空气耗量Nm3/min1.3注：以上消耗量是初步数据，待初步设计完成后提供最终数据。4 工艺系统说明4.1 氨水存放和供给系统本项目标还原剂采取 20%浓度氨水。外购氨水由槽车运至电厂，氨水罐车中氨水经卸载 泵打入氨水储罐中。储存罐体积要满足业主用量要求，可根据 7

11、天消耗量进行设计。储罐材料采取SS304。储罐为立式平底结构，装有液位、温度显示仪，装有些人孔、梯 子，通风孔。储罐基础为混凝土结构。该设备部署应符合国家相关危化品安全、防火、卫生要求。通常部署在较为独立场地。 本项目设置1 台氨水储罐，容量按 1 台机组 7 天消耗量设置。4.2 还原剂供给系统 专为用来提供氨水动力系统。关键功效包含：为还原剂提升压头，提供喷射系统动力； 根据控制系统要求提供足量还原剂流量； 对还原剂液体内杂质进行过滤；该装置部署在氨水储存罐周围，配置一套。4.3 稀释水系统SNCR 系统设置一套稀释水系统。依据还原剂喷射量和喷射器特征，向还原剂混合装置 提供足够稀释压力，

12、以确保喷射装置处理良好工作状态。入除盐水压力不稳定采取稀释水 箱。稀释水装置部署在锅炉周围。2.4 计量分配系统为每台锅炉 SNCR 系统设置一套氨水稀释计量分配系统。喷射区计量模块是一级模块，依 据锅炉负荷、燃料、燃烧方法、 NOx 水平、脱硝效率等参数改变，调整进入锅炉喷射区反应 剂流量。同时，该模块在还原剂计量后，对各喷射区各喷射器还原剂喷射流量进行逐一分配。 雾化空气和冷却空气从该装置注入。2.5 喷射器组件每一个喷射器组件全部含有还原剂和空气接入口，以达成NOx减排所需流量和压力。喷射器由不锈钢材料制造。本项目为每台机组左右墙各设置 1 层喷射器，每层每侧各 2支喷射器，共 4 支墙

13、式喷射器（具体位置依据锅炉实际情况确定）。2.6 控制系统烟气脱硝设置一套独立PLC系统，实现对氨水供给系统设备控制和操作界面，并经过PID 调整实现氨水喷量自动控制。2.7 电气系统脱硝系统供电电压为380/220V三相四线制。业主为氨区及每台SNCR区各提供一路电源 到卖方柜内。氨区照明灯具采取工厂三防灯形式；氨区及SNCR区不设置检修箱。SNCR 装置电耗和还原剂制备系统电耗见下表。序号用电设备名称台数单台（kW）装机容量（kW）电压（VAC）相数备注1氨水储存区1.1氨水卸载泵12238031.2氨水输送泵21.12.238031.4照明系统14422022炉区2.1稀释水装置21.11,。138032.2炉区热控用电12222025 关键设备表表 关键设备表工艺设备清单序 号设备名称形式、规范单 位数 量备注一氨水区1卸氨泵卧式离心式泵，过流部分材质 304,15m3/h,15m台12氨水储罐立式，2.2mX2.3mH，材质：304SS,V=7m3台13氨水