SCR烟气脱硝工艺方案设计.docx

烟气脱硝工艺方案设计脱硝工艺的简介有关的控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手限燃烧前燃烧中和燃烧后当前燃烧前脱硝的研究很少几乎所有的脱硝都集中在燃烧中和燃烧后的的控制所以在国际上把燃烧中的所有控制措施统称为一次措施把燃烧后的控制措施统称为二次措施又称为烟气脱硝技术目前普遍采用的燃烧中控制技术即为低燃烧技术主要有低燃烧器空气分级燃烧和燃料分级燃烧应用在燃煤电站锅炉上的成熟烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技术简称选择性非催化还原技术简称以及混合烟气脱硝技术烟气脱硝技术近几年来选择性催化还原烟气脱硝技术发展较快在欧洲和日本得到了广泛的应用目前催化还原烟气脱硝技术是应用多的技术脱硝反应目前世界上流行的工艺主要分为氨法和尿素法两种此两种法都是利用氨对的还原功能在催化剂的作用下将主要是还原为对大气没有多少影响的和水还原剂为其不同点则是在尿素法中先利用一种设备将尿素转化为氨之后输送至触媒反应器它转换的方法为将尿素注入一分解室中此分解室提供尿素分解所需之混合时间驻留时间及温度由此室分解出来之氨基产物即成为的还原剂通过触媒实施化学反应后生成氨及水尿素分解室中分解成氨的方法有热解法和水解法主要化学反应方程式为在整个工艺的设计中通常是先使氨蒸发然后和稀释空气或烟气混合后通过分配格栅喷入反应器上游的烟气中典型的反应原理示意图如下在反应器内通过以下反应被还原当烟气中有氧气时反应第一式优先进行因此氨消耗量与还原量有一对一的关系在锅炉的烟气中一般约占总的浓度的参与的反应如下上面两个反应表明还原比还原需要更多的氨在绝大多数锅炉烟气中仅占总量的一小部分因此的影响并不显著系统脱除效率通常很高喷入到烟气中的氨几乎完全和反应有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器一般来说对于新的催化剂氨逃逸量很低但是随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞氨逃逸量就会增加为了维持需要的脱除率就必须增加反应器中摩尔比当不能保证预先设定的脱硝效率和或氨逃逸量的性能标准时就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能从新催化剂开始使用到被更换这段时间称为催化剂寿命系统组成及反应器布置在选择催化还原工艺中与在催化剂的作用下产生还原催化剂安放在一个固定的反应器内烟气穿过反应器平行流经催化剂表面催化剂单元通常垂直布置烟气自上向下流动如下图所示系统一般由氨的储存系统氨与空气混合系统氨气喷入系统反应器系统省煤器旁路旁路检测控制系统等组成下图为典型烟气脱硝工艺系统基本流程简图烟气脱硝技术选择性催化还原脱除的运行成本主要受催化剂寿命的影响一种不需要催化剂的选择性还原过程或许更加诱人这就是选择性非催化还原技术该技术是用尿素等还原剂喷入炉内与进行选择性反应不用催化剂因此必须在高温区加入还原剂还原剂喷入炉膛温度为的区域该还原剂尿素迅速热分解成并与烟气中的进行反应生成该方法是以炉膛为反应器研究发现在炉膛这一狭窄的温度范围内在无催化剂作用下或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的基本上不与烟气中的作用据此发展了法在范围内或尿素还原的主要反应为为还原剂尿素为还原剂当温度高于时则会被氧化为不同还原剂有不同的反应温度范围此温度范围称为温度窗的反应佳温度区为当反应温度过高时由于氨的分解会使还原率降低另一方面反应温度过低时氨的逃逸增加也会使还原率降低是高挥发性和有毒物质氨的逃逸会造成新的环境污染引起系统氨逃逸的原因有两种一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与的反应另一种可能是喷入的还原剂过量或还原剂分布不均匀还原剂喷入系统必须能将还原剂喷入到炉内有效的部位因为在炉膛内的分布经常变化如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上的氨分布不均匀则会出现分布较高的氨逃逸量在较大的燃煤锅炉中还原剂的均匀分布则更困难因为较长的喷入距离需要覆盖相当大的炉内截面为保证脱硝反应能充分地进行以少的喷入量达到好的还原效果必须设法使喷入的与烟气良好地混合若喷入的不充分反应则逃逸的不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上而且烟气中遇到会产生易造成空气预热器堵塞并有腐蚀的危险烟气脱硝技术的脱硝效率一般为受锅炉结构尺寸影响很大多用作低燃烧技术的补充处理手段采用技术目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂值得注意的是近年的研究表明用尿素作为还原剂时会转化为会破坏大气平流层中的臭氧除此之外还被认为会产生温室效应因此产生问题己引起人们的重视综上所对比脱硝工艺技术先进工艺成熟经济合理工业业绩居多脱硝效率高拟选用目前效率高的技术工艺系统说明脱硝系统由三个子系统所组成反应器及附属系统氨储存处理系统和氨注入系统氨的储存系统系统组成液氨储存系统包括液氨卸料压缩机液氨储罐等工艺描述还原剂氨用罐车运输并在储罐储存在高压下氨被液化以减小运输和储存的体积市场购买的还原剂液态氨纯度供应商用罐装车运输以液体形态储存在压力容器内送往氨贮存场地通过氨卸载压缩机抽取储罐中气氨送入储罐后将槽车中的液氨挤入液氨储槽中贮存使用时储存罐中的氨借助自压输送到蒸发器中卸载压缩机卸料压缩机为往复式压缩机系统设置二台卸载压缩机一台运行一台备用液氨储槽本工程设置台液氨储罐供两炉使用液氨储罐的大充装量为储氨罐组可供应两台炉设计条件下每天运行小时连续运行天的消耗量液氨储罐上安装有超流阀逆止阀紧急关断阀和安全阀做为储罐安全运行保护所用储罐还装有温度计压力表液位计和相应的变送器将信号送到主体机组控制系统当储罐内温度或压力高时报警储罐四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴当储罐内液氨温度过高时自动淋水装置启动对储罐进行喷淋降温氨注入系统系统组成氨注入系统包括氨蒸发器氨气缓冲罐氨气稀释槽废水泵废水池等工艺描述储罐里的液态氨靠自压输送到蒸发器在蒸发器内通过蒸汽加热将氨蒸发每个蒸发槽上装有压力控制阀将氨气压力控制在当出口压力超过时切断节流阀停止液氨供应从蒸发槽蒸发的氨气流进入氨气缓冲罐通过氨气输送管道送至每一台炉的反应装置旁再用空气稀释高浓度无水氨这样氨空气混合物安全且不易燃通过装在入口烟道内的氨注入格栅将氨空气混合物注入到系统内主要设备选型液氨蒸发槽液氨蒸发所需要的热量由低压蒸汽提供共设有二个液氨蒸发槽一用一备蒸发槽装有安全阀可防止设备压力异常过高液氨蒸发槽面积按照在工况下单台机组容量设计氨气缓冲槽氨气缓冲槽的作用即在稳定氨气的供应避免受蒸发槽操作不稳定所影响缓冲槽上也有安全阀可保护设备氨气稀释槽氨气稀释槽为立式水槽水槽的液位由满溢流管线维持稀释槽设计连结由槽顶淋水和糟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低部进入通过分散管将氨气分散入稀释槽水中利用大量水来吸收安全阀排放的氨稀释风机喷入锅炉烟道的氨气为空气稀释后的含左右氨气的混合气体所选择的风机满足脱除烟气中大值的要求并留有一定的余量稀释风机两台按一台容量一用一备设置共有四台离心式稀释风机氨空气混合器为了实现氨和稀释空气的充分均匀的混合氨气泄漏检测器液氨储存及注入系统周边设有只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注入系统远离机组并采取措施与周围环境隔离排污系统液氨储存和注入系统的氨排放管路为一个封闭系统将经由氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池再经由废水泵送至主厂废水处理站氮气吹扫液氨储存及注入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是关键的安全问题基于此方面的考虑本系统的卸料压缩机液氨储罐氨蒸发器氨气缓冲罐等都备有氮气吹扫管线在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与系统中残余的空气混合造成危险反应器及附属系统系统组成反应器和附属系统由挡板门氨注入格栅反应器催化剂吹灰系统和烟道等组成工艺描述由氨空气混合器来的稀释氨气通过氨注入格栅的多个喷嘴将氨喷入烟气中注入格栅后的烟气混合装置促进烟气和氨的混合保证烟气中氨浓度的均匀分布来自锅炉省煤器出口的烟气通过反应器反应器包含催化剂层在催化剂作用下与反应从而脱除催化剂促进氨和的反应在反应器上面有整流栅格使流动烟气分布均匀催化剂装在模块组件中便于搬运安装和更换烟气经过烟气脱硝过程后经空气预热器热回收后进入静电除尘器和系统后排入大气反应器催化剂层间安装吹灰器用来吹除沉积在催化剂上的灰尘和反应副产物以减少反应器压力降工艺主要性能指标有脱硝效率氨量反应器的压力降等工艺主要设计参数有催化剂总量催化剂高度催化剂空隙率和烟气速度等燃煤锅炉烟气脱硝装置催化剂设计参数见下表燃煤锅炉烟气脱硝装置催化剂设计参数项目蜂窝型催化剂板型催化剂高灰煤低灰煤单块催化剂孔数间距比表面积空隙率压力降主要设备选型反应器反应器的水平段安装有烟气导流优化分布的装置以及氨的喷射格栅在反应器的竖直段装有催化剂床反应器采用固定床垂直通道型式初装层并预留层位置作为未来脱硝效率低于保证值时增装催化剂用以此作为增强脱硝效率并延长有效触媒寿命的备用措施脱硝效率按设计催化剂模块尺寸为长宽高含框架锅炉脱硝反应器每层布置个模块层之间空间高度为其中每层催化剂前端有耐磨层减弱飞灰对催化剂的冲刷作用每个反应器按层设计运行初期仅装层每台炉设置一个反应器反应器为直立式焊接钢结构容器内部设有触媒支撑结构能承受内部压力地震负荷烟尘负荷触媒负荷和热应力等反应器壳外部设有加固肋及保温层触媒通过反应器外的触媒填装系统从侧门放入反应器内喷氨格栅为了使氨在烟气中均匀分布并且便于对反应器中第一层催化剂上方烟气的摩尔比的调整所以需在进口烟道上的合适位置设置喷氨格栅包括供应箱喷射格栅和喷射孔等喷射系统配有节流阀及节流孔板在对浓度进行连续分析的同时调节必要的氨量从喷氨格栅中喷氨脱硝装置总体布置本烟气脱硝工程主要构筑物有脱硝装置液态氨的贮存和供应系统的构筑物在制定脱硝装置布置方案时应考虑下面设备反应器烟气管道与锅炉省煤器和空气预热器的联接辅助设备布置原则在规划基本的现场布置方案时建筑和设备的位置应该按照需要的功能来布置并考虑进出方便建造难易操作维护和安全性反应器布置方案应该考虑将来在其它锅炉上安装脱硝装置的要求脱硝系统的布置不能影响将来的装置布置和施工一台锅炉设置一个反应器为反应器留有适当的空间用来设置过道便于催化剂模块的安装和操作为催化剂模块的抬升预留足够的空间通道应该尽可能连续所有的主要通道能允许叉式升降机铲车通行并考虑其转动半径总体布置方案选择反应器的布置方式在热段高灰布置中反应器位于省煤器和空气预热器之间因为该区域烟气温度在的范围内锅炉省煤器和空气预热器之间的烟气温度在该范围内世界上绝大多数燃煤火电厂的装置采用这种布置万式这种布置方式的主要优点是投资和运行费用低因为该段的烟气温度与催化剂要求的运行范围相符合这种布置的其主要缺点是催化剂暴露于含有全部灰尘和硫分的烟气中采用这种布置方式主要是含硫量低于的烟煤发电锅炉由于系统所要求的烟气温度为故反应器放置在省煤器和空气预热器之间新建系统的钢结构根据在电厂现场测量及提供的资料在布置基立柱等时主要考虑校核原有锅炉钢架基础的荷载液态氨的贮存和供应布置根据石油化工企业设计防火规范关于乙类液体储罐防火间距的要求氨站应该距离生产厂房生产设备距离明火和散发火花地点距离全厂重要设施距离运输道路厂围墙氨储罐布置在半露天防晒雨棚中的零米地面氨卸载压缩机等转动的机械设备以及电气设备布置在氨储罐旁边的建构筑物内蒸发器缓冲贮罐均布置在储罐旁边的构筑物内采用防晒雨棚稀释空气风机氨空气混合器均相应布置在每一台锅炉的零米附近道路在液态氨的贮存和供应的建筑构筑物形成消防环路采剧混凝土路面与厂区道路相连接液氨采用输送管道方式全厂脱硝装置的控制系统布置在主厂控制室内供货范围及清单供货范围不仅限于此系统液氨储存区内液氨储罐卸料压缩机管路其所需附属设备系统范围内所有自动控制装置仪表测量装置调节控制设备系统反应区内的钢结构楼梯平台系统范围内的防腐保温和油漆技术服务供货清单序号品目及编号规格型号生产厂家一氨的制备供应系统卸料压缩机氨贮罐液氨蒸发器氨气缓冲罐氨气稀释罐氨气空气混合器稀释风机废水泵氨气泄露检测器相应阀门管道及其附件小计二氨的喷射系统氨喷射格栅喷嘴控制阀门相应阀门管道及其附件小计三烟道系统膨胀节进口烟道含导流板出口烟道风门及执行机构小计四反应器壳体内部支撑结构催化剂测量格栅导流与混合装置整流装置密封装置涡流预除尘装置小计五催化剂装卸系统小计六吹灰系统吹灰器阀门和管路系统控制设备小计七控制系统八电气系统九钢支架和平台扶梯钢支架上部结构平台扶梯小计十保温油漆钢结构油漆钢结构后一道面漆保温金属构件保温材料和外护板保温外护板保温金属构件小计十一其它采暖通风空调系统消防系统设计技术指标序号项目名称单位数据锅炉蒸发量锅炉数量台脱硝系统处理烟气量脱硝反应器入口温度初始排放浓度达标排放浓度设计脱硝效率脱硝工艺液氨耗量两台炉年运行时间装置连续使用率氨逃逸浓度技术专家简介从事大气污染控制等方面的设计设备制造工程总承包等方面工作二十多年拥有国家专利二十项主持大中型环保工程项目设计余项主持大型环保工程总承包项涉及工程投资近亿元是电改袋施工的主要负责人之一有丰富的施工组织和管理经验也是国内第一台电除尘器改袋式除尘器立方小时烟气量全套设计方案参与星火热电厂吨小时锅炉袋式除尘脱硫设计方案主要负责人年月设计日本帝人三原事务所世界第一台以煤旧轮胎及少量料制品为混合燃料高温高压环流化床锅炉煤木屑旧轮胎混合燃料袋式除尘器电袋复合除尘器及脱硫通过日本专家审核出口粉尘浓度山西左权鑫兴冶炼厂硅冶炼电炉烟气净化除尘山西安泰焦化厂至的大型阻火防爆型脉冲除尘器在焦炉除尘重庆太极集团制药厂燃煤锅炉袋式除尘及脱硫系统济南钢铁股份有限公司第一烧结厂电袋复合除尘器主设计山东江泉集团临沂烨华焦化厂大型阻火防爆型脉冲除尘器整体设计河南省汝州巨龙实业有限公司燃煤锅炉烟气电袋复合除尘及脱硫系统工程河南中孚实业股份有限公司万吨电解烟气净化系统广西北海高岭科技平方平方电除尘器黑龙江双鸭山水泥厂平方和平方电除尘器江苏射阳热电有限公司平方电除尘器郴州热电机组脱硝工程张掖热电机组脱硝工程华银热电机组脱硝工程毕节热电厂机组脱硝绍兴玻璃制品厂脱硝山东优嘉能源热力有限公司煤粉锅炉烟气超低排放工程组合脱硝工艺等专业团队提供国内外各行业除尘静电除尘器布袋除尘器电袋复合除尘器电除尘改袋除尘器电除尘改电袋复合除尘器脱硫石灰石石膏湿法烟气脱硫技术循环半干法脱硫技术脱硝烟气脱硝烟气脱硝投标前咨询资料准备设备选型技术标书制作协助商务技术谈判以及中标后工程管理咨询工程图纸设计设备监造调试及运行的服务同时为客户提供全套的设备设计图纸使得客户能根据自己的需要生产其急需的设备从而节约了大量的设备投入资金和运输费用