100t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝工程

技

術

方

案

（SNCR+SCR）

目錄

1 項目概況 (3)

2 技術要求 (3)

2.1設計原則 (3)

2.2設計依據(jù) (3)

2.3設計規(guī)范 (4)

3 工作范圍 (8)

3.1設計范圍 (8)

3.2供貨范圍 (8)

4 技術方案 (8)

4.1技術原理 (8)

4.2工藝流程 (11)

4.3平面布置 (15)

4.4控制系統(tǒng) (15)

7 技術培訓及售后服務 (16)

7.1技術服務中心 (16)

7.2售前技術服務 (17)

7.3合同簽訂后的技術服務 (17)

7.4技術培訓 (17)

7.5售后服務承諾 (18)

1 項目概況

現(xiàn)有100t/h循環(huán)流化床鍋爐2臺。據(jù)《GB13223-2011火電廠大氣污染物排放國家標準》，NOx排放濃度必須滿足當?shù)丨h(huán)保要求，擬采用SNCR+SCR脫硝技術實施脫硝。

本脫硝系統(tǒng)設計脫硝處理能力鍋爐最大工況下脫硝效率不小于80％，脫硝裝置可用率不小于98%。

本項目工程范圍包括脫硝系統(tǒng)的設計、設備供貨、安裝、系統(tǒng)調試和試運行、考核驗收、培訓等。

2 技術要求

2.1 設計原則

本項目的主要設計原則：

（1）本項目脫硝工藝采用“SNCR+SCR”法。

（2）本項目還原劑采用氨水。

（3）煙氣脫硝裝置的控制系統(tǒng)使用PLC系統(tǒng)集中控制。

（4）鍋爐初始排放量均在400mg/Nm3（干基、標態(tài)、6%O2）的情況下，脫硝系統(tǒng)效率不低于80%。

（5）NH3逃逸量控制在8ppm以下。

（6）脫硝設備年利用按3000小時考慮。

（7）脫硝裝置可用率不小于98%。

（8）裝置服務壽命為30年。

2.2 設計依據(jù)

鍋爐參數(shù)：

鍋爐類型：流化床

鍋爐出口熱水壓力：1.6MPa

煙氣量：100t/h鍋爐煙氣量：260000m3/h

NOx含量：400mg/Nm3

NOx排放要求：小于100mg/Nm3

排煙溫度：150℃

煙氣中氧含量：8~10%

2.3 設計規(guī)范

國家和地方現(xiàn)行的標準、規(guī)范及其他技術文件見下表：

3 工作范圍

3.1 設計范圍

煙氣脫硝系統(tǒng)成套設備與界區(qū)外交接的公用工程設施（如水、電、氣等），由業(yè)主提供，設備及系統(tǒng)所需的公用工程設施（水、電等）由業(yè)主引至界區(qū)外1米處，系統(tǒng)內除因增加脫硝系統(tǒng)而引起的鍋爐相關設備的改造需由鍋爐廠家配合設計和核算外，其他所有設備、管道、電控設備等全部由賣方設計并供貨。

3.2 供貨范圍

本項目工程范圍包括脫硝系統(tǒng)的設計、設備供貨、安裝、系統(tǒng)調試和試運行、考核驗收、培訓等。

賣方負責提供一套完整的脫硝系統(tǒng)，供貨范圍包括所有工藝（機械）、電氣、儀控的設備和材料。

脫硝系統(tǒng)分氨水溶液儲存系統(tǒng)、溶液輸送系統(tǒng)、爐前計量分配及噴射系統(tǒng)、反應器本體系統(tǒng)電氣及控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)安裝、調試、試運行、培訓等。

4 技術方案

4.1 技術原理

4.1.1 SNCR技術原理

選擇性非催化還原（Selective Non-Catalytic Reduction，以下簡稱為SNCR）技術是一種成熟的商業(yè)性NOx控制處理技術。SNCR方法主要在850～1050℃下，將含氮的藥劑噴入煙氣中，將NO還原，生成氮氣和水，如下圖所示。

NH3/

尿素

還

原

反

應

圖4-1SNCR反應示意圖

SNCR在實驗室內的試驗中可以達到90％以上的NOx脫除率。應用在大型煤粉鍋爐上，短期示范期間能達到75％的脫硝率，長期現(xiàn)場應用一般能達到30％～70％的NOx 脫除率。SNCR技術的工業(yè)應用是在20世紀70年代中期日本的一些燃油、燃氣電廠開始的，在歐盟國家從80年代末一些燃煤電廠也開始SNCR技術的工業(yè)應用。美國的SNCR技術應用是在90年代初開始的，目前世界上燃煤電廠SNCR工藝的總裝機容量在2GW以上。

SNCR技術有如下優(yōu)點：

（1）脫硝效果滿足要求：SNCR技術應用在大型煤粉鍋爐上，長期現(xiàn)場應用一般能夠達到50％以上的NOx脫除率。

（2）還原劑多樣易得：SNCR技術中使用的脫除NOx的還原劑一般均為含氮化合物，包括氨、尿素、氰尿酸和各種銨鹽（醋酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、草酸銨、檸檬酸銨等）。其中，實際工程應用最廣泛，效果最好的是氨和尿素。

（3）無二次污染：SNCR技術是一項清潔的脫硝技術，沒有任何固體或液體的污染物或副產(chǎn)物生成。

（4）經(jīng)濟性好：由于SNCR的反應熱源由爐內高溫提供，不需要昂貴的催化劑系統(tǒng)，因此投資和運行成本較低。

（5）系統(tǒng)簡單、施工時間短：SNCR技術最主要的系統(tǒng)就是還原劑的儲存系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)，主要設備包括儲罐、泵、噴槍及其管路、測控設備。由于設備相對簡單，SNCR 技術的安裝期短，小修停爐期間即可完成爐膛施工。

（6）對鍋爐無影響：SNCR技術不需要對鍋爐燃燒設備和受熱面進行改動，也不需要改變鍋爐的常規(guī)運行方式，對鍋爐的主要運行參數(shù)不會有顯著影響。

4.1.2 SCR技術原理

選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction，以下簡稱為SCR）技術是目前降低NOx排放量最為高效，且是國內外應用最多最成熟的技術，脫硝率可達80％以上。SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)采用氨氣作為還原介質。SCR DeNOx裝置的主要組成部分包括一個裝催化劑的反應器，一個氨儲罐和一個還原劑注入系統(tǒng)，國外較多使用無水液氨。其基本原理是把符合要求的氨氣噴入到煙道中，與原煙氣充分混合后進入反應塔，在催化劑的作用下，并在有氧氣的條件下，氨氣選擇性地與煙氣中的NOx（主要是NO、NO2）發(fā)生化學反應，生成無害的氮氣（N2）和水（H2O）。主要反應化學方程式為：

4NO + 4NH3 + O2→ 4N2 + 6H2O

6NO2 + 8NH3→7N2 + 12H2O

NO + NO2 + 2NH3→ 2N2 + 3H2O

選擇性反應意味著不發(fā)生NH3與SO2的反應，但在催化劑的作用下，煙氣中的少量SO2會被氧化成SO3，其氧化程度通常用SO2/SO3轉化率表示。在有水的條件下，SCR 中未反應的的氨與煙氣中的SO3反應生成硫酸氫氨(NH4HSO4) 與硫酸氨(NH4)2SO4等一些對反應有害的物質。

SCR技術有如下優(yōu)點及缺點:

（1）脫硝效率高，一般可達80%以上，最大脫硝率可大于90%。

（2）工藝設備緊湊，運行可靠。

（3）還原后的氮氣放空，無二次污染。

（4）煙氣成分復雜，某些污染物可使催化劑中毒。

（5）煙氣中的粉塵微粒可覆蓋催化劑的表面，使其活性下降；

（6）系統(tǒng)中存在一些未反應的NH3和煙氣中的SO2作用，生成易腐蝕和堵塞設備的(NH4)HSO4或(NH4)2SO4。

（7）投資和運行費用較高。

4.1.3 SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術

SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術是SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術同SCR工藝利用逸出氨進行催化反應結合起來，從而進一步脫除NOx，它是把SNCR工藝的低費用特點同SCR工藝的高效脫硝率及低的氨逸出率有效結合。理論上，SNCR工藝在脫除部分

NOx的同時也為后面的催化法脫除更多的NOx提供了所需的氨，見圖4-2。

圖4-2 SNCR/SCR聯(lián)合技術示意圖

SNCR/SCR聯(lián)合工藝NOx的脫除率是SNCR工藝特性、氨的噴入量及擴散速率、催化劑提供的函數(shù)。要達到75%以上NOx的脫除率和氨的逸出濃度在8ppm以下的要求，采用聯(lián)合工藝在技術上是可行的。然而，NOx的脫除率還必須同還原劑的消耗量和所需催化劑體積保持均衡。

在聯(lián)合工藝的運行中，SNCR系統(tǒng)是在SNCR的溫度窗口下噴入還原劑以逸出氨的產(chǎn)生模式運行的，還要求能調節(jié)這些逸出氨的量從而滿足NOx總脫除率和氨的最低逸出濃度要求。根據(jù)以上所述，聯(lián)合工藝的特性直接取決于進入催化劑體內的氨與NOx 分布情況，偏差較大的分布可能影響催化劑對整個運行的適應能力。

4.2 工藝流程

4.2.1 工藝描述

鍋爐選用SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術方案，采用氨水作為還原劑。設置氨水儲罐2臺，氨水由氨水罐車運輸至廠區(qū)氨水儲罐，儲罐設有不銹鋼磁翻板液位計。以便及時觀察氨水液位狀態(tài)。

在進行SNCR脫硝時，氨水輸送泵將20%的氨水溶液從儲罐中抽出，在靜態(tài)混合器中和工藝水混合稀釋成5~10%的氨水溶液，輸送到爐前SNCR噴槍處。氨水溶液在輸送泵的壓力作用下，通過噴槍時，經(jīng)過空氣霧化后，以霧狀噴入爐內，與煙氣中的氮氧化物發(fā)生氧化還原反應，生成氮氣，去除氮氧化物，從而達到脫硝目的。

SNCR脫硝系統(tǒng)噴入過量的氨水經(jīng)反應后溢出的氨氣，進入SCR脫硝系統(tǒng)，在催化劑的催化還原下，過量的氨氣與NOx進一步反應，從而達到進一步脫硝的效果，使