玻璃窯爐SCR煙氣脫硝技術

 

發明專利申請號201310427521.5

 

實用新型專利申請號201320579960.9

 

關鍵詞:  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 項目概況   1

 

1.2 設計原則   1

 

1.3 設計參數   1

 

1.4 主要設計原則確定    2

 

1.5  技術要求  3

 

1.6 標準與規范 4

 

1.7 國內標準及規范  5

 

1.8 性能保證值 6

 

2 流程描述及技術特點    6

 

2.1 SCR 工藝概述    6

 

2.2 SCR 的優點 7

 

2.3 主要影響因素    7

 

3 工藝系統和設備    8

 

3.1  公用系統及設備 8

 

3.2  鍋爐 SCR系統組成   8

 

3.3  氨水噴射系統   9

 

4 控制系統    10

 

4.1  總則 10

 

4.2 儀表和控制系統配電原則    11

 

4.3  控制系統方案   11

 

4.4  檢測儀表  12

 

4.5  電源和氣源    13

 

5 電氣系統    13

 

5.1  主要設計原則及工作范圍   13

 

5.2  電負荷統計    16

 

6 性能數據表   16

 

6.1  設計數據  16

 

6.2  設備及材料清單 21

 

6.3 投資與運行成本比較分析    24

 

7 項目實施進度安排  26

 

8 SCR技術難點及對策 27

 

8.1 問題一：氨氣分布不均勻    27

 

8.2 問題二：噴射器霧化不良    27

 

9 各系統工程實例圖片    27

 

10 發明人簡介  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 項目概況

 

玻璃窯爐。其目前的NOx排放不能達到國家小于300mg/Nm3的最新標準，為響應國家環保部對大氣污染治理的整體部署，對玻璃窯爐進行脫硝改造。

 

1.2 設計原則

 

本初步技術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。煙氣脫硝技術總的設計原則包括：

 

(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共用。

 

(3)  使用外購的20%濃度成品氨水作為脫硝還原劑。

 

(4)  脫硝裝置的控制系統采用 DCS(與現有脫硝系統的 DCS 合用控制室和硬件)。

 

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

 

(6) NH3 逃逸量應控制在 10ppm 以下。

 

(7) 脫硝裝置可用率不小于 95%，服務壽命為 30 年。

 

1.3 設計參數

 

1.3.1 鍋爐設計參數

 

表 1.1 主要設備及參數

 

序號 額度蒸發量（t/h）   煙氣量(Nm3/h)  NOx

 

濃度(mg/Nm3)   鍋爐型式

 

1        35000    4950

 

1.3.2 供電現狀

 

200kW 及以上電動機采用 6kV 電壓。

 

電動機電源電壓：高壓6 kV；低壓  380 V

 

1.4 主要設計原則確定

 

1.4.1 脫硝效率

 

在條件優化時，SCR可達到90%左右的脫硝效率，在中小型鍋爐上短期示范期間能達到 98%的脫硝效率，典型的長期現場應用能達到 90%～95%的NOx 脫除率。

 

因此，本技術方案按94%的設計效率進行設計。

 

目前鍋爐的排放濃度為4950mg/Nm3左右，按94%的效率設計可以滿足火電廠大氣污染物排放標準(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。在實際工程應用中，由于NH3與NOx混合不均勻、還原劑噴射點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，這樣就會有少量的氨未參與反應就與煙氣逃逸出反應裝置，這種情況稱之為氨逃逸。

 

氨的逃逸是無法完全避免，但可以控制。主要原因是逃逸的氨是一種二次污染，另外一個很重要的原因就逃逸的氨會引起鍋爐后部設備包括空預器的腐蝕和堵塞。脫硝反應中氨逃逸主要可導致：

 

?   生成硫酸氫銨沉積在空氣預熱器等下游設備，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，對綜合利用有影響。

 

鍋爐的燃燒過程中，燃煤中的元素硫絕大多數燃燒生產 SO2，但是不可避免有少量的 SO3 生成，雖然燃燒的過程中SO3的生成量非常有限，但是其所產生的影響不可低估。SCR比SNCR 脫硝工藝的氨逃逸要求嚴格的原因，就是因為 SCR由于采用了脫硝催化劑，使得SO2/SO3轉化率增加。當煙氣中的SO3與未參與脫硝反應的逃逸氨產生反應，將會生成銨化合物 NH4HSO4 以及(NH4)2SO4。NH4HSO4 在180~240℃時呈液態，當溫度低于180℃時呈固態。硫酸氫銨具有較強的腐蝕性和粘性，可導致鍋爐尾部煙道設備包括空預器、電除塵等的腐蝕與損壞。

 

另外，這種冷凝物部分會沉積在飛灰上，部分粘附在空氣預熱器表面，因此 80%以上逃逸氨被飛灰吸附進入除塵設備。研究發現，氣態NH3在電除塵器中會被吸附在飛灰上。經過除塵器后有少量的氨會被帶入其下游的 FGD。

 

因此無論SCR還是SNCR對氨的逃逸都有嚴格的限定。通常，當SCR的氨逃逸控制在10ppm 以下時，對鍋爐受熱面不會產生堵塞、腐蝕影響，對于下游的空預器、引風機、FGD、ESP(FF)等均不會產生明顯影響。

 

因此，本項目方案氨逃逸將嚴格控制在10ppm以下，不會引起受熱面和除塵器壓損增加、腐蝕等問題，也不會對飛灰的綜合利用造成影響。

 

1.5  技術要求

 

1.5.1 本項目范圍

 

玻璃爐窯的脫硝裝置(SCR)的設計、設備供貨、安裝、系統調試和試運行、考核驗收、培訓等。

 

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和設備)至少滿足以下總的要求：

 

● 采用 SCR 煙氣脫硝技術；

 

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

 

● 脫硝裝置在設計溫度285℃~410℃條件運行負荷范圍內有效地運行，脫硝效率不低于94%；

 

● 脫硝裝置應能快速啟動投入，在負荷調整時有良好的適應性，在運行條件下能可靠和穩定地連續運行；

 

 ● 在鍋爐運行時，脫硝裝置和所有輔助設備能投入運行而對鍋爐負荷和鍋爐運行方式沒有任何干擾，SCR 脫硝系統增加煙氣阻力不大于600Pa。

 

● 脫硝裝置在運行工況下，氨的逃逸小于 10ppm。

 

● 使用氨水作為脫硝還原劑，氨水由業主直接外購。氨水正常濃度為20%，但濃度會在15%-25%范圍內波動，技術方案能適應氨水濃度的變化。

 

● 煙氣脫硝工程內電氣負荷均為低壓負荷情況，系統內只設低壓配電裝置，低壓系統采用 380V 動力中性點不接地電源；

 

● 煙氣脫硝工程的控制系統采用 DCS 控制系統，該系統可以獨立運行，實現脫硝系統的自動化控制。控制對象包括：還原劑流量控制系統、噴槍混合控制系統、冷卻水控制系統、空氣和空氣凈化控制系統、溫度監測系統等。脫硝控制系統可在無需現場就地人員配合的條件下，在脫硝控制室內完成對脫硝系統還原劑的輸送、計量、 水泵、風機、噴槍等的啟停控制，完成對運行參數的監視、記錄、打印及事故處理， 完成對運行參數的調節。

 

● 系統設備布置充分考慮工程現有場地條件，還原劑運輸，全廠道路(包括消防通道)暢通，以及爐后所有設備安裝、檢修方便；

 

● 在設備的沖洗和清掃過程中如果產生廢水，收集在脫硝裝置的排水坑內，廢水宜排入電廠廢水處理設施，集中處理，達標排放。

 

● 在距脫硝裝置1米處，噪音不大于85dBA；

 

● 所有設備的制造和設計完全符合安全可靠、連續有效運行的要求，性能驗收試驗合格后一年質保期內保證裝置可用率≥95%；

 

● 脫硝裝置的檢修時間間隔與機組的要求一致，不增加機組的維護和檢修時間。 機組檢修時間為：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。

 

● 為了確保工程質量，在使用壽命期間始終能實現本工程要求的脫硝效果，供方所提供的設備、部件保證都是經過運行驗證、可靠、質量良好的產品。

 

1.6 標準與規范

 

脫硝裝置的設計、制造、土建施工、安裝、調試、試驗及檢查、試運行、考核、最終交付等符合相關的中國法律及規范。

 

對于標準的采用符合下述原則：

 

?   與安全、環保、健康、消防等相關的事項必須執行中國國家及地方有關法規、標準；

 

?   上述標準中不包含的部分采用技術來源國標準或國際通用標準，由投標方提供，招標方確認；

 

?   進口設備和材料執行設備和材料制造商所在國標準；

 

?   建筑、結構執行中國電力行業標準或中國相的行業標準。

 

投標方在投標階段提交脫硝工程設計、制造、調試、試驗及檢查、試運行、性能考核、最終交付中采用的所有標準、規定及相關標準的清單。在合同執行過程中采用的標準需經招標方確認。

 

工程聯系文件、技術資料、圖紙、計算、儀表刻度和文件中的計量單位為國際計量單位（SI）制。

 

1.7 國內標準及規范

 

投標方提供的國內規范、規程和標準必須為下列規范、規程和標準的最新版本，但不僅限于此：

 

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