SNCR脱硝技术方案设计最终.pdf
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1、实用标准文档 文案大全 滨州东力热电有限公司 2130t/h CFB 燃煤锅炉烟气脱硝项目 标书方案 项目编号: HYHABZ2013-0790 招标方:滨州东力热电有限公司 投标方:煤炭工业济南设计研究院有限公司 2013 年 08 月 实用标准文档 文案大全 目录 一、技术规范 3 1.1 总则 . 3 1.2 工程概况 . 3 1.3 设计与运行条件 . 5 1.4 技术要求 11 1.5 标准与规范 . 32 1.6 性能保证值 . 34 二、供货范围 35 2.1 一般要求 . 35 2.2 供货范围 . 37 三、设计范围和设计联络会. 49 3.1 概述 . 49 3.2 设计部
2、分 . 50 3.3 设计接口界限 . 52 3.4 设计联络 . 53 四、技术资料内容和交付进度. 55 4.1 项目实施阶段的资料 . 55 4.2 调试后资料 . 56 4.3 投标方提供的资料份数 . 56 五、项目交付进度. 58 5.1 交货进度 . 58 六、检验、试验和验收. 59 6.1 概述 . 59 6.2 工厂检验及试验 . 60 6.3 现场检验和试验 . 61 6.4 验收试验(性能考核测试) . 61 七、技术培训 62 7.1 培训要求 . 62 7.2 培训内容 . 62 7.3 培训计划 . 62 八、现场技术服务与调试. 65 8.1 技术服务 . 65
3、 8.2 调试 . 66 实用标准文档 文案大全 九、运行费用计算. 68 十、施工组织设计 错误!未定义书签。 实用标准文档 文案大全 一、技术规范 1.1 总则 本技术方案适用于滨州东力热电有限公司2130t/h 循环流化床锅炉的脱硝装置 (SNCR)项目。采用 EPC 总承包模式,提出了该系统的功能设计、结构、性能、安装 和调试等方面的技术要求。 脱硝( SNCR)技术要求: (1) 本工程采用选择性非催化还原脱硝(SNCR)工艺。 (2) 使用氨水作为脱硝还原剂。 (3) 氨水输送和喷射控制系统使用DCS 系统单独控制; CEMS 污染物在线系统监测 通过光纤将接至主控室。 (4) 系
4、统脱硝效率达到75%,原烟气氮氧化物折算浓度按照350mg/m 3 考虑(出口 烟气含氧量按 10.5%) ,系统脱硝效率最低保证值按照不小于71.43%进行设计。 当原烟气折算浓度小于设计值350mg/m 3 时,亦应达到上述脱硝效率要求。 脱硝 工艺公用系统部分: 按照两台炉 50110% BMCR 负荷运行进行设计, 一台炉满 负荷运行时的最大烟气量按照工况315000m 3/h 考虑。 (5) NH3逃逸量应控制在8 mg/m 3 以下。 (6) 脱硝装置可用率不小于98%,服务寿命为 30 年。 本技术方案提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术要求做出详细规定,也 未充分引述有关
5、标准及规范的条文。投标方保证提供符合本技术方案和相关的国际、国 内工业标准的优质产品。 1.2 工程概况 1.2.1 概述 锅炉为四川锅炉厂生产的循环流化床锅炉CG-130/9.81-MX2,锅炉额定蒸发量为 2x130t/h、半露天布置,全钢架结构、平衡通风,采用静电除尘器,炉外石灰石膏脱 硫工艺。根据锅炉形式合理选取喷枪布置位置和数量,并考虑水冷壁管子鳍片空间不够 时的水冷壁让管设计和施工,做让管改造时,不得影响原水冷壁管的水循环。 1.2.2 厂址 位于山东省滨州市滨城区小营镇工业园 实用标准文档 文案大全 1.2.3 厂区的岩土工程条件 该区域的工程地质条件中等,未受新活动的影响。根据
6、静力触探曲线资料分析及 山地踏勘,拟建线路在垂深15.0 米范围内场地岩土可划分成8 个工程地质层。 1.2.4 地震烈度 根据中国地震动参数区划图 (GB18306-2001) ,扩建厂区地震动峰值加速度为 0.10g(相应的地震基本烈度为7 度) 。 场地土类型与建筑场地类别 厂/场区地震地震基本烈度为级 厂址区建筑场地建筑场地级别为 III 类场地 1.2.5脱硝系统入口烟气参数 表 2-2 脱硝系统入口烟气参数 表 2-3 锅炉 BMCR 工况 SNCR 脱硝系统入口烟气中污染物成分(标准状态, 湿基,实 际含氧量) 项目单位数据 烟尘浓度(暂定)mg/Nm3 24.343.3 NOx
7、(入口) mg/Nm 3 180-350 NOx(出口) mg/Nm3 设计值 90(保证值 100)-100 1.2.6 水源 序号名称数量数量数量数量 1 燃煤量(t/d)300 350 390 520 2 负荷( t/h)64-67 70-77 82-90 128-130 3 烟气产生量 (m3/h) 10088 117688 131138 174850 4 排烟温度 () 118-128 128-130 131-135 138-142 5 平均床温 () 830 846 860 937 实用标准文档 文案大全 表 2-3 水质全分析 水样名称 取样位置水温外观 取样时间 2010.6.
8、23 PH 值 7.55 电导率730.75 浊度( FTU) 阳 离 子 单位mg/L 单位mg/L 单位mmol/l K + 总溶液固体总硬度162.06 Na + 悬浮固体酚酞碱度0 Mg 2+ 9.53 全 SiO212.85 甲基橙碱度143.13 Ca 2+ 49.08 COD 8.04 Fe 2+ 活性硅 Fe 3+ 溶液固体 Ba 2+ Sr 2+ Mn 2+ NH4 + 0.78 AI 3+ Cu 2+ 0.004 阴 离 子 CI 31 SO4 2 149.04 NO3 3.0 HCO3 286.79 CO3 2 PO4 3 0.24 1.2.7 水文气象条件 气象: 年平
9、均气温 15.5 1.3 设计与运行条件 1.3.1 SNCR 脱硝工艺描述 : 我院公司与美国斯普瑞公司合作,独家引进吸收该公司的SNCR 烟气脱 硝技术及喷雾技术,进行了技术的自主转化。针对国内生中、小型循环流 化床锅炉的炉内脱硝技术,进一步完善了工艺系统设计,形成了技术成熟、 适应国内需要的SNCR系统,可广泛适用于循环流化床锅炉、焚烧炉、水泥 窑等各类系统的烟气脱硝处理。 实用标准文档 文案大全 采用美国ANSYS公司的CFD计算流体力学仿真分析软件,目前比较流 行的是采用CFD技术, 对本脱硝工程SNCR系统的布置进行了数值模拟计算 流体力学技术(CFD )进行分析、预测。由于 SN
10、CR反应需要在特定的温度 区间和停留时间下进行,所以还原剂喷射位置的确定对SNCR 系统十分关键。 错误的喷射位置会造成氨逃逸增加,还原剂用量增加和达不到要求的脱硝 效率。还原剂喷射位置的确定需要通过流场模拟以确定喷射位置,流场模 拟会模拟锅炉温度、气体流动和烟气混合情况,以确定合适的喷射位置。 SNCR 的效率取决于以下几点:烟气温度,还原剂和烟气混合、反应的停 留时间,还原剂的喷射量,还原剂的和烟气的混合效果,未控制时的NOx 含 量,以及氧气和二氧化碳的含量。设计和运行良好的SNCR 系统,在达到一 定的脱硝效率同时,不会有过量的未反应的氨气(氨逃逸)或其他的污染 物质排放到空气中。当温
11、度高于适合NOx脱除反应的温度范围,NOx 脱除效 率也将降低。在曲线的右边,还原剂的氧化反应将增强,其将和还原剂与 NOx的反应进行竞争。尽管脱除效率低于最优,但运行的时候一般温度是高 于最优温度的,这样能减少副反应的发生。在曲线的左端的温度下,尽管 一定的脱硝效率和有较长的停留时间情况下,仍然会有较高氨逃逸的可能 性。 NH3作为还原剂时,SNCR 的最佳反应温度是 950。 SNCR的原理是以氨水、尿素CO(NH2)2 等作为还原剂,雾化后注入锅 实用标准文档 文案大全 炉。在一定的温度范围内,氨水或尿素等氨基还原剂可以在无催化剂的作 用下选择性地把烟气中的NOx 还原为N2 和 H2O
12、 ,故是一种选择性化学过 程。其原理如图所示。 2、 SNCR 技术简介 SNCR技术是以PETRO SNCR系统为核心,并在此基础上进行设计转化和 国内配套而发展起来的。SNCR 系统采用模块化设计,处理工艺由下图所示。 实用标准文档 文案大全 国外已经投入商业运行的比较成熟的烟气脱硝技术, 它建设周期短、 投资少、脱硝效率中等, 适合于对中小型电厂锅炉的改造, 以降低其NOx 排放量,在一定温度范围内,在无催化剂的作用下,氨或尿素等氨基还原 剂可选择性地把烟气中的NOx还原为N2 和 H2O ,基本上不与烟气中的氧气 作用,据此发展了SNCR 法。其主要反应为: 氨( NH3 )为还原剂时
13、: 4NH3 6NO5N26H2O 尿素为还原剂 NO+CO(NH2)2+1/2O22N2+CO2+H2O 该反应主要发生在950的温度范围内。 当温度超过1100 时, NH3会被氧化成NO ,反而造成NOx排放浓度增 大。其反应为: 4NH3 5O24NO 6H2O 而温度低于850 时,反应不完全,氨逃逸率高,造成新的污染。可 见温度过高或过低都不利于对污染物排放的控制。由于最佳反应温度范围 窄,随负荷变化,最佳温度位置变化,为适应这种变化,必须在炉中安置 大量的喷嘴,且随负荷的变化,改变喷入点的位置和数量。此外反应物的 驻留时间很短,很难与烟气充分混合,造成脱硝效率低。 实用标准文档
14、文案大全 选择性非催化还原技术就是用NH3 、 尿素等还原剂喷入炉内与NOX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,而且还需要一 定的停留时间。还原剂喷入炉膛合适的温度区域,该还原剂(尿素)迅速 热分解成NH3并与烟气中的NOX进行 SNCR 反应生成N2, 该方法是以炉膛为 反应器。 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。NH3的反 应最佳温度区为8501100。当反应温度过高时,由于氨的分解会使NOx 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NOx 还 原率降低。NH3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 SNCR 系
15、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NOx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最有效的部位,因为NOx 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,以最少的喷入NH 3量达到最好的还原效果, 必须设法使喷入的NH 3与烟气良好地混合。若喷入的 NH 3不充分反应,则逃 逸的 NH3不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上
16、,而且烟气 中 NH3遇到 S03会产生 (NH4)2S04易造成空气预热器堵塞,并有腐蚀的危险。 SNCR系统烟气脱硝过程由下面四个基本过程完成: 接收和储存还原剂; 还原剂的计量输出、与水混合稀释; 在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂; 还原剂与烟气混合进行脱硝反应。 1.3.2 燃料 本期工程采用的煤质资料如下表: (按实际煤种作为设计煤种) 表 2-4 设计和校核煤种的煤质及灰成分分析表 实用标准文档 文案大全 1.3.3 气/汽源、水源参数 进入可供脱硝装置气 /汽源、水源的参数 厂用气排汽含尘粒度 0.1 um ,压力露点 -40 压力Mpa 0.4-0.6 仪用气排汽含尘粒度 0.
17、1 um ,压力露点 -40 压力Mpa 0.4-0.6 辅助蒸汽 温度200-250 压力Mpa 0.58-0.85 工业水 压力Mpa 0.2-0.3 氨水稀释水要求质量: 总硬度 150 ppm ; 钙硬度 100 ppm ; “M ” 碱度 100 ppm ; 铁 0.5 ppm ; 导电镀 250 mhos ; 没有明显的混浊和悬浮固态物。当电厂工业水质能满足以上条件时可代替除盐水。 1.3.4 电厂控制系统 发电锅炉采用炉、机、电集中控制方式。控制系统采用分散控制系统(DCS) ,其 功能包括数据采集系统(DAS) 、模拟量控制系统(MCS) 、锅炉炉膛安全监控系统 (FSSS )
18、 、机炉辅机及发电机 -变压器组的顺序控制系统(SCS) 。 两台锅炉合设一个集中控制室,集中控制室与电子设备室集中布置。两台锅炉的分 热值(kal/kg) 固定碳( %) 灰分( %) 挥发分(%) 硫分(%) 低位热值(kj/kg) 4800-5200 42-47 26-29 19-25 1.6-2 20072-21744 Car Har Oar Nar Sar Aar War 备注 53.41% 2.64% 5.19% 5.77% 2% 25.18% 5.8% 实用标准文档 文案大全 散控制系统之间设置一公用网络,分别与两台锅炉的DCS 通过网桥开关联接。 1.3.5 电厂供电现状 电动
19、机电源电压:低压380 V 1.3.6 还原剂 本脱硝工程采用氨水作为还原剂,采用浓度为20%的氨水水溶液。 氨水溶液储存量不小于2 台锅炉 BMCR 工况下 57天的用量, 满足招标方的要求。 1.4 技术要求 1.4.1 本项目范围 锅炉脱硝装置改造项目的设计、设备供货、安装、系统调试和试运行、考核验收、 培训等。 1.4.2 脱硝装置的总体要求 1.4.2.1 脱硝系统和设备至少满足以下总的要求: SNCR 脱硝不增加烟气阻力; 脱硝装置设计在两台锅炉负荷50%-110%BMCR 负荷范围内有效地运行; 采用 SNCR 烟气脱硝技术,采用 20%氨水溶液( wt%)作为 SNCR 烟气脱
20、硝系 统的还原剂; 设计系统脱硝效率达到71.43%, 原烟气氮氧化物折算浓度按照350mg/m 3考虑 (出 口烟气含氧量按10.5%) ,系统脱硝效率最低保证值按照不小于71.43%进行设计。当原 烟气折算浓度小于设计值350mg/m 3 时,亦应达到上述脱硝效率要求。 脱硝装置的服务寿命为30 年。脱硝装置中其他所有设备,在正常检修维护时都 能保证 30 年的使用寿命; 脱硝装置在运行工况下,氨的逃逸率小于8 mg/m3; 氨水储存系统按 2 台锅炉公用设计,其它系统按单元锅炉设计; 烟气脱硝工程内电气负荷均为低压负荷情况,系统内只设低压配电装置; 控制系统:烟气脱硝工程氨水计量分配的控
21、制系统与炉区的控制系统采用新增 的 DCS 控制系统,该系统可以独立运行,并通过光纤通讯,在主控室设置操作员站, 实现现场操作及锅炉控制室内DCS 监视和操作。 控制对象包括:脱硝还原剂浓度控制系统、喷枪混合控制系统、温度监测系统等。, 使脱硝控制系统可在无需现场就地人员配合的条件下,在锅炉控制室内完成对脱硝系统 实用标准文档 文案大全 脱硝剂的输送、计量、水泵、喷枪系统等启停控制,运行参数的监视、记录、打印及事 故处理。 1.4.2.2 工程主要组成部分满足如下要求: 1.4.2.2.1 还原剂喷射系统 1) 还原剂喷射系统的设计能适应锅炉50110BMCR 之间的任何负荷持续安 全运行,并
22、能适应锅炉的负荷变化和锅炉启停次数的要求。 2) SNCR 脱硝装置能够在NOx 排放浓度为最小值和最大值之间任何点运行。 3) 喷射系统尽量考虑利用现有锅炉平台进行安装和维修。 4) 喷枪有足够的冷却保护措施以使其能承受反应温度窗口的温度,而不产生任何 损坏。 5)采用固定喷嘴,压缩空气雾化的双流体喷枪,在锅炉每个旋风分离器入口布置二 套喷枪,在水平烟道上布置二套喷枪,剩余二套布置在水平烟道的下部锅炉本体上;每 台锅炉共布置 8 套喷枪。喷枪设置外套管,除旋风分离器位置的4 支喷枪外其他的均通 入锅炉鼓风机冷空气冷却保护。 6)在线配制稀释好的氨水溶液将送到各层喷射层,各喷射层设有总阀门控制
23、本喷射 层是否投运,投运的喷射层采用固定喷枪方式。短喷枪喷射所需的雾化介质采用压缩空 气。炉前压缩空气总管上设有流量压力测量,分几路通到各喷射层,每个喷射层的雾化 压缩空气总管设有压力调节、压力测量、流量测量控制阀门,再通往各个喷射器。 氨水溶液由旋风分离器进口水平烟道处的分配箱向各支管喷射点均匀分配后喷射 进入旋风分离器入口位置。 氮氧化物与还原剂在氨水汽化后发生气相反应。少量气态氨排入大气。 本工程每台锅炉配制八支喷枪, 喷枪布置在燃烧室出口与分离器入口之间的烟道截 面处,用于分配稀释后的还原剂,孔径尺寸根据实际选择喷枪尺寸确定。进行详细施工 设计时,通过数学模型计算 (CFD)了解炉膛
24、NOx 浓度分布、炉膛温度分布、炉膛气流分 布以及烟气组分分布情况。 温度、混合效果、停留时间是循环流化床锅炉SNCR 系统取得上面的关键因素的保 证,取决于喷氨点位置的选取。所确定的喷射点应该温度合适,混合充分,并且有足够 的停留时间。分离器是循环流化床锅炉最合适的反映剂喷射区域,高脱硝效率的关键所 在。因本项目锅炉设计采用的是非紧凑型旋风分离器,故选择旋风分离器入口作为喷射 实用标准文档 文案大全 点,此处的烟气对喷入的氨有引射作用,烟气速度和氨喷雾速度夹角为锐角,有利于氨 水雾和烟气的混合。而且入口处的喷雾需要的穿透距离短,氨水喷雾可以比较容易地充 满垂直于烟气速度方向的横截面内,从而保
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