烟气脱硝方案.docx

20t/h 链条锅炉 SNCR脱硝工程技术方案1 概述1.1 项目概况近年来，随着我国火电装机容量的急速增长，火电 NOx排放量逐年增加， NOx已成为目前我国最主要的大气污染物之一随着我国对 SOx 排放控制的加强， NOx对酸雨的影响将逐步赶上甚至超过 SOx14 年 5 月 16 日，环境保护部、国家质量监督检验检疫总局联合发布《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014），据此标准为控制火电厂的 NOx排放，此锅炉执行重点地区燃煤锅炉 NOx排放浓度限值，即最终烟气 NOx排放浓度 <200 mg/Nm3（标态，干基， 9%氧）本工程为 1台20t/h以煤为燃料的链条锅炉， 原始 NOx排放浓度按 450 mg/Nm3，为了满足排放要求，本工程考虑对其进行 SNCR脱硝改造还原剂用 20%浓度的氨水设计，脱硝后 NOx3排放浓度小于 200 mg/Nm，锅炉脱硝效率为 56％1.2 主要设计原则(1) 脱硝设计效率满足用户要求2) 采用的脱硝工艺具有技术先进、成熟，设备可靠，性能价格比高，对锅炉工况有较好的适用性3) 脱硝系统能持续稳定运行 , 系统的启停和正常运行不影响主机组的安全运行。

4) 脱硝装置的可用率应≥ 98%,且维护工作量小 , 不影响电厂的文明生产； 脱硝装置设计寿命按 30 年5) 脱硝工艺的选择应利于电厂的管理和降低运行管理费用1.3 推荐设计方案（ 1）由于本锅炉炉膛温度较高， 拟采用 SNCR烟气脱硝技术， 锅炉脱硝设计效率为 56％ 2）还原剂为 20%氨水 3） NH3逃逸量（烟囱出口处测量）控制在 8ppm以下如有更高的排放要求可在烟道尾部增加催化剂，采用混合法脱硝技术2、 SNCR法 NOx控制机理在高温没有催化剂的条件下，氨基还原剂（如氨气、氨水、尿素）喷入炉膛，热解生成NH3与其它副产物，在 800~1100℃温度窗口， NH3 与烟气中的 NOx进行选择性非催化还原反1应，将 NOx还原成 N2 与 H2OSNCR脱硝反应对温度条件非常敏感，受制于停留时间、 NH3/NO 摩尔比（ NSR）、混合程度等因素，并对锅炉效率造成一定的影响（通常在 0.2~0.5%） 1）反应温度NH3 与 NOx反应过程受温度的影响较大：反应温度超过 1100℃时， NH3 被氧化成 NOx，氧化反应起主导；反应温度低于 1000℃时， NH3与 NOx的还原反应为主，但反应速率降低，易造成未反应的 NH3 逃逸过高。

选择性非催化还原烟气脱硝过程是上述两类反应相互竞争、共同作用的结果，如何选取合适的温度条件是该技术成功应用的关键4NH3+ 5O 2 → 4NO + 6H2O采用氨水或尿素溶液作为脱硝还原剂时，还原剂溶液经雾化器雾化成液滴喷入炉内，雾化液滴蒸发热解成 NH3 之后，才进入合适的温度区域进行还原反应基于氨水与尿素雾化液滴蒸发热解速度的不同，其喷入炉膛的合适温度窗口也有差别：氨水为还原剂时，窗口温度约为 800℃ ~1, 100℃；尿素为还原剂时，窗口温度约为 850~1,150℃由于炉内烟气温度的分布受到锅炉负荷、煤种、锅炉受热面布置等多种因素的影响，合适的脱硝还原反应温度区间以及喷射器的具体喷射位置，需要在 CFD模拟计算以后才能最终确定在锅炉实际运行时，随着负荷的变化，适合脱硝还原剂温度的区间位置也会发生变动，在实际应用时，常采用下述措施：（ a）调整雾化液滴的粒径大小与含水量，缩短或延长液滴的蒸发与热解时间，使热解产物 NH3投送到合适的脱硝还原反应区域 b）布置多点区域喷射器，在不同运行状态，采用不同的喷射点进行喷射 2）停留时间国外研究表明， NH-NO非爆炸性反应时间仅约 100ms。

停留时间指的是还原剂在炉内完成与烟气的混合、液滴蒸发、热解成 NH3、 NH3转化成游离基 NH2、脱硝化学反应等全部过程所需要的时间延长反应区域内的停留时间，有助于反应物质扩散传递和化学反应，提高脱硝效率当合适的反应温度窗口较窄时，部分还原反应将滞后到较低的温度区间，较低的反应速率需要更长的停留时间以获得相同脱硝效率当停留时间超过 1s 时，易获得较高的脱硝效果，停留时间至少应超过 0.3 秒 3）化学当量比（ NSR）NH3-NO理论化学反应当量比为 1:1 ，但由于还原剂有小部分未反应的 NH3随烟气排入大气，因此，需要比理论化学当量比更多的还原剂喷入炉膛才能达到较理想的 NOx 还原率此外，当原始 NOx浓度较低时，脱硝还原化学反应动力降低，为达到相同的脱硝效率，需要喷入炉内更多的还原剂参与反应运行经验显示，脱硝效率在 50%以内时， NH3/ NOx 摩尔比一般控制在 1. 0~2.0 之间 4）还原剂与烟气的混合脱硝还原剂与烟气充分均匀混合，是保证在适当的 NH3/NO摩尔比下获得较高脱硝效率的2重要条件之一为将还原剂准确送到炉膛内合适的脱硝还原反应温度区间，并与烟气充分混合，通常采用如下措施：优化雾化器的喷嘴，控制雾化液滴的粒径、喷射角度、穿透深度及覆盖范围。

强化喷射器下游烟气的湍流混合，增加反应温度区域内的 NH3/NOx 扩散，提高反应速率 5）对锅炉效率的影响还原剂水溶液喷入炉膛高温烟气中，雾化液滴的蒸发热解是一个吸热过程，需要从烟气中吸收部分热量，这可能会增加锅炉的热损失通常应尽可能控制还原剂的喷入量，使 SNCR 装置对锅炉热效率的影响小于 0.5% 6）氨逃逸SNCR脱硝反应过程中，部分未参与反应的 NH3随烟气进入下游烟道在 146~207℃温度区间，气态氨与烟气中 SO3 反应生成粘性较强的 NH4HSO4，容易造成空预器低温段受热面堵塞和腐蚀图 1-1 是空预器入口烟气中 NH3 与 SO3 浓度对空预器的影响：区域 I ，不需要任何措施，为安全运行区域；区域 II ，可能会发生轻微的堵塞和腐蚀，不需要经常的水冲洗；区域III ，硫酸氢氨的堵塞和腐蚀非常危险，需要频繁的水冲洗；区域 IV ，将随时导致机组停运图 1-2 是美国 EPA对多个 SNCR工程的氨逃逸浓度与脱硝效率的统计，脱硝效率约 30~40% 时，氨逃逸浓度不超过 5μL/L 通常， SNCR的氨逃逸浓度控制在 10μ L/L 时，对空预器影响轻微由于 SNCR不使用催化剂，无额外的 SO3 产生，对空预器的影响程度会比采用 SCR小。

图1-1NH3与 SO 对空预器的影响图 1-2氨逃逸与脱硝效率的关系33 主要设计参数表 3-1 锅炉基础数据序号 名称 数据 单位 备注1 锅炉类型 链条锅炉32装机容量20t/h4烟气量（干基 9%氧 )300003估算Nm/h5N0x 初始排放浓度4503干态 9%含氧mg/Nm6N0x 脱硝排放浓度2003干态 9%含氧mg/Nm表 2-2 主要设计参数和性能指标序号项目内容单位数值备注1脱硝前烟气 NOx基准浓度3450mg/Nm2SNCR脱硝效率%563SNCR运行后 NOx浓度3200mg/Nm4NH 逃逸浓度ppm<1035SNCR系统对锅炉效率影响%<0.56NSR1.57氨水浓度％208氨水稀释后浓度％2.99氨水消耗量kg/h3820%浓度10除盐水耗量kg /h500稀释水11杂用压缩空气耗量31.3Nm/min注：以上消耗量是初步数据，待初步设计完成后提供最终数据4 工艺系统说明4.1 氨水存储和供应系统本项目的还原剂采用 20%浓度的氨水外购的氨水由槽车运至电厂，氨水罐车中氨水经卸载泵打入氨水储罐中储存罐体积要满足业主用量要求，可按照 7 天的消耗量进行设计。

储罐材料采用 SS304储罐为立式平底结构，装有液位、温度显示仪，装有人孔、梯子，通风孔储罐基础为混凝土结构该设备的布置应符合国家有关危化品安全、防火、卫生要求通常布置在较为独立的场地本项目设置 1 台氨水储罐，容量按 1 台机组 7 天消耗量设置4.2 还原剂供给系统专为用来提供氨水动力的系统主要功能包括：4为还原剂提升压头，提供喷射系统动力；按照控制系统的要求提供足量的还原剂流量；对还原剂液体内的杂质进行过滤；该装置布置在氨水储存罐附近，配置一套4.3 稀释水系统SNCR系统设置一套稀释水系统根据还原剂喷射量以及喷射器的特性，向还原剂混合装置提供足够的稀释压力，以保证喷射装置处理良好的工作状态入除盐水压力不稳定采用稀释水箱稀释水装置布置在锅炉附近2.4 计量分配系统为每台锅炉的 SNCR系统设置一套氨水稀释计量分配系统喷射区计量模块是一级模块，根据锅炉负荷、燃料、燃烧方式、 NOx 水平、脱硝效率等参数的变化，调节进入锅炉喷射区的反应剂流量同时，该模块在还原剂计量后，对各喷射区各喷射器的还原剂喷射流量进行逐个分配雾化空气和冷却空气从该装置注入2.5 喷射器组件每一个喷射器组件都具有还原剂和空气的接入口，以达到 NOx减排所需流量和压力。

喷射器由不锈钢材料制造本项目为每台机组左右墙各设置 1 层喷射器，每层每侧各 2支喷射器，共 4 支墙式喷射器（具体位置根据锅炉实际情况确定） 2.6 控制系统烟气脱硝设置一套独立的 PLC系统，实现对氨水供应系统设备的控制和操作界面，并通过 PID 调节实现氨水喷量的自动控制2.7 电气系统脱硝系统供电电压为 380/220V 三相四线制业主为氨区及每台 SNCR区各提供一路电源到卖方柜内氨区照明灯具采用工厂三防灯形式；氨区及 SNCR区不设置检修箱SNCR装置电耗和还原剂制备系统的电耗见下表序号用电设备名称台数装机容量电 压备注单台（ kW）相数（ kW）（ VAC）1 氨水储存区1.1氨水卸载泵12238031.2氨水输送泵21.12.238031.4照明系统1442202。