玻璃窯爐SCR煙氣脫硝技術(shù)

玻璃窯爐SCR煙氣脫硝技術(shù)

發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?SPAN lang=EN-US>201310427521.5

實(shí)用新型專利申請(qǐng)?zhí)?SPAN lang=EN-US>201320579960.9

關(guān)鍵詞:  脫硝 ,煙氣脫硝, 煙氣脫硝模塊, 脫硝模塊, SCR煙氣脫硝, SNCR煙氣脫硝

目   錄

1 概述    1

1.1 項(xiàng)目概況   1

1.2 設(shè)計(jì)原則   1

1.3 設(shè)計(jì)參數(shù)   1

1.4 主要設(shè)計(jì)原則確定    2

1.5  技術(shù)要求  3

1.6 標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 4

1.7 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范  5

1.8 性能保證值 6

2 流程描述及技術(shù)特點(diǎn)    6

2.1 SCR 工藝概述    6

2.2 SCR 的優(yōu)點(diǎn) 7

2.3 主要影響因素    7

3 工藝系統(tǒng)和設(shè)備    8

3.1  公用系統(tǒng)及設(shè)備 8

3.2  鍋爐 SCR系統(tǒng)組成   8

3.3  氨水噴射系統(tǒng)   9

4 控制系統(tǒng)    10

4.1  總則 10

4.2 儀表和控制系統(tǒng)配電原則    11

4.3  控制系統(tǒng)方案   11

4.4  檢測(cè)儀表  12

4.5  電源和氣源    13

5 電氣系統(tǒng)    13

5.1  主要設(shè)計(jì)原則及工作范圍   13

5.2  電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)    16

6 性能數(shù)據(jù)表   16

6.1  設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)  16

6.2  設(shè)備及材料清單 21

6.3 投資與運(yùn)行成本比較分析    24

7 項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度安排  26

8 SCR技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策 27

8.1 問(wèn)題一：氨氣分布不均勻    27

8.2 問(wèn)題二：噴射器霧化不良    27

9 各系統(tǒng)工程實(shí)例圖片    27

10 發(fā)明人簡(jiǎn)介  31

11 方案附圖    33

11.1  SCR脫硝流程圖 33

11.2  氨站布置圖    33

1 概述

1.1 項(xiàng)目概況

玻璃窯爐。其目前的NOx排放不能達(dá)到國(guó)家小于300mg/Nm3的最新標(biāo)準(zhǔn)，為響應(yīng)國(guó)家環(huán)保部對(duì)大氣污染治理的整體部署，對(duì)玻璃窯爐進(jìn)行脫硝改造。

1.2 設(shè)計(jì)原則

本初步技術(shù)方案書適用于玻璃窯爐選擇性催化還原法(SCR)煙氣脫硝裝置。煙氣脫硝技術(shù)總的設(shè)計(jì)原則包括：

(1)  采用選擇性催化還原脫硝(SCR)工藝。

(2)  2套爐還原劑制備系統(tǒng)共用。

(3)  使用外購(gòu)的20%濃度成品氨水作為脫硝還原劑。

(4)  脫硝裝置的控制系統(tǒng)采用 DCS(與現(xiàn)有脫硝系統(tǒng)的 DCS 合用控制室和硬件)。

(5) 在保證還原劑噴射區(qū)溫度285℃~420℃條件下，SCR入口濃度不高于4950mg/Nm3(干基 ，10%O2)時(shí) ，脫硝效率不低于94% ，出口 NOx 濃度均不高于 300mg/Nm3。

(6) NH3 逃逸量應(yīng)控制在 10ppm 以下。

(7) 脫硝裝置可用率不小于 95%，服務(wù)壽命為 30 年。

1.3 設(shè)計(jì)參數(shù)

1.3.1 鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)

表 1.1 主要設(shè)備及參數(shù)

序號(hào) 額度蒸發(fā)量（t/h）   煙氣量(Nm3/h)  NOx

濃度(mg/Nm3)   鍋爐型式

1        35000    4950

1.3.2 供電現(xiàn)狀

200kW 及以上電動(dòng)機(jī)采用 6kV 電壓。

電動(dòng)機(jī)電源電壓：高壓6 kV；低壓  380 V

1.4 主要設(shè)計(jì)原則確定

1.4.1 脫硝效率

在條件優(yōu)化時(shí)，SCR可達(dá)到90%左右的脫硝效率，在中小型鍋爐上短期示范期間能達(dá)到 98%的脫硝效率，典型的長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用能達(dá)到 90%～95%的NOx 脫除率。

因此，本技術(shù)方案按94%的設(shè)計(jì)效率進(jìn)行設(shè)計(jì)。

目前鍋爐的排放濃度為4950mg/Nm3左右，按94%的效率設(shè)計(jì)可以滿足火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223－2011)的要求。

1.4.2 氨逃逸濃度

本工程擬采用氨水作為脫硝還原劑。在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于NH3與NOx混合不均勻、還原劑噴射點(diǎn)溫度偏離最佳溫度窗口溫度等的限制，使得NH3與NOx的不能完全反應(yīng)，這樣就會(huì)有少量的氨未參與反應(yīng)就與煙氣逃逸出反應(yīng)裝置，這種情況稱之為氨逃逸。

氨的逃逸是無(wú)法完全避免，但可以控制。主要原因是逃逸的氨是一種二次污染，另外一個(gè)很重要的原因就逃逸的氨會(huì)引起鍋爐后部設(shè)備包括空預(yù)器的腐蝕和堵塞。脫硝反應(yīng)中氨逃逸主要可導(dǎo)致：

?   生成硫酸氫銨沉積在空氣預(yù)熱器等下游設(shè)備，造成腐蝕和堵塞；

?   造成氣溶膠二次污染；

?   增加飛灰中的 NH3 化合物，對(duì)綜合利用有影響。

鍋爐的燃燒過(guò)程中，燃煤中的元素硫絕大多數(shù)燃燒生產(chǎn) SO2，但是不可避免有少量的 SO3 生成，雖然燃燒的過(guò)程中SO3的生成量非常有限，但是其所產(chǎn)生的影響不可低估。SCR比SNCR 脫硝工藝的氨逃逸要求嚴(yán)格的原因，就是因?yàn)?SPAN lang=EN-US> SCR由于采用了脫硝催化劑，使得SO2/SO3轉(zhuǎn)化率增加。當(dāng)煙氣中的SO3與未參與脫硝反應(yīng)的逃逸氨產(chǎn)生反應(yīng)，將會(huì)生成銨化合物 NH4HSO4 以及(NH4)2SO4。NH4HSO4 在180~240℃時(shí)呈液態(tài)，當(dāng)溫度低于180℃時(shí)呈固態(tài)。硫酸氫銨具有較強(qiáng)的腐蝕性和粘性，可導(dǎo)致鍋爐尾部煙道設(shè)備包括空預(yù)器、電除塵等的腐蝕與損壞。

另外，這種冷凝物部分會(huì)沉積在飛灰上，部分粘附在空氣預(yù)熱器表面，因此 80%以上逃逸氨被飛灰吸附進(jìn)入除塵設(shè)備。研究發(fā)現(xiàn)，氣態(tài)NH3在電除塵器中會(huì)被吸附在飛灰上。經(jīng)過(guò)除塵器后有少量的氨會(huì)被帶入其下游的 FGD。

因此無(wú)論SCR還是SNCR對(duì)氨的逃逸都有嚴(yán)格的限定。通常，當(dāng)SCR的氨逃逸控制在10ppm 以下時(shí)，對(duì)鍋爐受熱面不會(huì)產(chǎn)生堵塞、腐蝕影響，對(duì)于下游的空預(yù)器、引風(fēng)機(jī)、FGD、ESP(FF)等均不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。

因此，本項(xiàng)目方案氨逃逸將嚴(yán)格控制在10ppm以下，不會(huì)引起受熱面和除塵器壓損增加、腐蝕等問(wèn)題，也不會(huì)對(duì)飛灰的綜合利用造成影響。

1.5  技術(shù)要求

1.5.1 本項(xiàng)目范圍

玻璃爐窯的脫硝裝置(SCR)的設(shè)計(jì)、設(shè)備供貨、安裝、系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行、考核驗(yàn)收、培訓(xùn)等。

1.5.2 脫硝裝置的總體要求

脫硝裝置(包括所有需要的系統(tǒng)和設(shè)備)至少滿足以下總的要求：

● 采用 SCR 煙氣脫硝技術(shù)；

● 鍋爐入口煙氣 NOx 濃度為 4950mg/Nm3(10%O2，干基)時(shí)，采用SCR 技術(shù)時(shí)鍋爐出口煙氣NOx 濃度控制在 300mg/Nm3(10%O2，干基)以下。

● 脫硝裝置在設(shè)計(jì)溫度285℃~410℃條件運(yùn)行負(fù)荷范圍內(nèi)有效地運(yùn)行，脫硝效率不低于94%；

● 脫硝裝置應(yīng)能快速啟動(dòng)投入，在負(fù)荷調(diào)整時(shí)有良好的適應(yīng)性，在運(yùn)行條件下能可靠和穩(wěn)定地連續(xù)運(yùn)行；

 ● 在鍋爐運(yùn)行時(shí)，脫硝裝置和所有輔助設(shè)備能投入運(yùn)行而對(duì)鍋爐負(fù)荷和鍋爐運(yùn)行方式?jīng)]有任何干擾，SCR 脫硝系統(tǒng)增加煙氣阻力不大于600Pa。

● 脫硝裝置在運(yùn)行工況下，氨的逃逸小于 10ppm。

● 使用氨水作為脫硝還原劑，氨水由業(yè)主直接外購(gòu)。氨水正常濃度為20%，但濃度會(huì)在15%-25%范圍內(nèi)波動(dòng)，技術(shù)方案能適應(yīng)氨水濃度的變化。

● 煙氣脫硝工程內(nèi)電氣負(fù)荷均為低壓負(fù)荷情況，系統(tǒng)內(nèi)只設(shè)低壓配電裝置，低壓系統(tǒng)采用 380V 動(dòng)力中性點(diǎn)不接地電源；

● 煙氣脫硝工程的控制系統(tǒng)采用 DCS 控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。控制對(duì)象包括：還原劑流量控制系統(tǒng)、噴槍混合控制系統(tǒng)、冷卻水控制系統(tǒng)、空氣和空氣凈化控制系統(tǒng)、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。脫硝控制系統(tǒng)可在無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)就地人員配合的條件下，在脫硝控制室內(nèi)完成對(duì)脫硝系統(tǒng)還原劑的輸送、計(jì)量、 水泵、風(fēng)機(jī)、噴槍等的啟?？刂?，完成對(duì)運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視、記錄、打印及事故處理， 完成對(duì)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)。

● 系統(tǒng)設(shè)備布置充分考慮工程現(xiàn)有場(chǎng)地條件，還原劑運(yùn)輸，全廠道路(包括消防通道)暢通，以及爐后所有設(shè)備安裝、檢修方便；

● 在設(shè)備的沖洗和清掃過(guò)程中如果產(chǎn)生廢水，收集在脫硝裝置的排水坑內(nèi)，廢水宜排入電廠廢水處理設(shè)施，集中處理，達(dá)標(biāo)排放。

● 在距脫硝裝置1米處，噪音不大于85dBA；

● 所有設(shè)備的制造和設(shè)計(jì)完全符合安全可靠、連續(xù)有效運(yùn)行的要求，性能驗(yàn)收試驗(yàn)合格后一年質(zhì)保期內(nèi)保證裝置可用率≥95%；

● 脫硝裝置的檢修時(shí)間間隔與機(jī)組的要求一致，不增加機(jī)組的維護(hù)和檢修時(shí)間。 機(jī)組檢修時(shí)間為：小修每年1次，中修周期為3年，大修周期為6-7 年；

● 脫硝裝置的整體壽命為30年。

● 為了確保工程質(zhì)量，在使用壽命期間始終能實(shí)現(xiàn)本工程要求的脫硝效果，供方所提供的設(shè)備、部件保證都是經(jīng)過(guò)運(yùn)行驗(yàn)證、可靠、質(zhì)量良好的產(chǎn)品。

1.6 標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

脫硝裝置的設(shè)計(jì)、制造、土建施工、安裝、調(diào)試、試驗(yàn)及檢查、試運(yùn)行、考核、最終交付等符合相關(guān)的中國(guó)法律及規(guī)范。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的采用符合下述原則：

?   與安全、環(huán)保、健康、消防等相關(guān)的事項(xiàng)必須執(zhí)行中國(guó)國(guó)家及地方有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)；

?   上述標(biāo)準(zhǔn)中不包含的部分采用技術(shù)來(lái)源國(guó)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，由投標(biāo)方提供，招標(biāo)方確認(rèn)；

?   進(jìn)口設(shè)備和材料執(zhí)行設(shè)備和材料制造商所在國(guó)標(biāo)準(zhǔn)；

?   建筑、結(jié)構(gòu)執(zhí)行中國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或中國(guó)相的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

投標(biāo)方在投標(biāo)階段提交脫硝工程設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試、試驗(yàn)及檢查、試運(yùn)行、性能考核、最終交付中采用的所有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的清單。在合同執(zhí)行過(guò)程中采用的標(biāo)準(zhǔn)需經(jīng)招標(biāo)方確認(rèn)。

工程聯(lián)系文件、技術(shù)資料、圖紙、計(jì)算、儀表刻度和文件中的計(jì)量單位為國(guó)際計(jì)量單位（SI）制。

1.7 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

投標(biāo)方提供的國(guó)內(nèi)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)必須為下列規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)的最新版本，但不僅限于此：

HJ562-2010    <span style="color: black; font-family: 宋