脫硝SCR法中低溫

1、脫硝SCR工藝介紹第一章 脫硝技術(shù)介紹 SCR 脫硝系統(tǒng)是利用催化劑，在一定溫度下，使煙氣中的NOx 與氨氣供應(yīng)系統(tǒng)注入的氨氣混合后發(fā)生還原反應(yīng)，生成氮氣和水，從而降低NOx 的排放量，減少煙氣對環(huán)境的污染。其中SCR 反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)如下：4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O (1)6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2O (2)NO + NO2 + 2NH3 2N2 + 3H2O (3)SCR 脫硝工藝系統(tǒng)可分為氨水儲運系統(tǒng)、氨氣制備和供應(yīng)系統(tǒng)、氨/空氣混合系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、SCR 反應(yīng)器系統(tǒng)和廢水吸收處理系統(tǒng)等。其中由氨水槽車運送氨水，氨水由槽車輸入儲氨罐

2、內(nèi)，并依靠氨水泵將儲氨罐中的氨水輸送到氨水蒸發(fā)罐內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，與稀釋風(fēng)機鼓入的稀釋空氣在氨/空氣混合器中混合后，送達氨噴射系統(tǒng)。在SCR 入口煙道處，噴射出的氨氣和來自焦爐出口的煙氣混合后進入SCR 反應(yīng)器，通過兩層催化劑進行脫硝反應(yīng)，最終通過出口煙道回至余熱鍋爐，達到脫硝的目的。第二章 方案編制輸入條件1. 概述1.1 編制依據(jù)(1) 中華人民共和國國家標準GB 16171-2012煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準和臨汾大氣污染防治文件。 (2) 中華人民共和國的有關(guān)法律、法規(guī)、部門規(guī)章及工程所在地的地方法規(guī)； (3) 現(xiàn)行有關(guān)的國家標準、規(guī)范，行業(yè)標準、規(guī)范及自治區(qū)級有關(guān)標準、規(guī)范； (4)業(yè)主

3、提供的設(shè)計資料。1.2 主要設(shè)計原則 （1）選擇符合環(huán)保要求的最經(jīng)濟合適的煙氣脫硝工藝方案，煙氣脫硝系統(tǒng)不能影響系統(tǒng)正常運行； （2）煙氣脫硝工程盡可能按現(xiàn)有設(shè)備狀況及場地條件進行布置，力求工藝流程和設(shè)施布置合理、操作安全、簡便，對原機組設(shè)施的影響最少； （3）對脫硝副產(chǎn)物的處理應(yīng)符合環(huán)境保護的長遠要求，盡量避免脫硝副產(chǎn)物的二次污染，脫硝工藝應(yīng)盡可能減少噪音對環(huán)境的影響； （4）脫硝工程應(yīng)盡量節(jié)約能源和水源，降低脫硝系統(tǒng)的投資和運行費用； （5）脫硝系統(tǒng)年運行小時數(shù)按8000小時，脫硝系統(tǒng)可利用率98%以上； （6）SCR裝置按反應(yīng)器出口NOx含量150mg/Nm3以下達到環(huán)保要求。第三章 系

4、統(tǒng)設(shè)計指標1. NOx脫除率、氨的逃逸率、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率在下列條件下，對NOx脫除率、氨的逃逸率、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率同時進行考核。（1) 焦爐50%THA-100%BMCR負荷；（2) 入口煙氣中NOx含量；（3) 脫硝系統(tǒng)入口煙氣含塵量不大于50mg/Nm3(干基)； （4) NH3/NOx摩爾比不超過保證值 1時；（5) 煙氣入口溫度：設(shè)計脫硝裝置在性能考核試驗時的NOx脫除率不小于80%，氨的逃逸率不大于10ppm，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%；脫硝裝置在附加層催化劑投運前，NOx脫除率不小于70%，氨的逃逸率不大于10ppm，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%； 出口NOx環(huán)保要求值

5、為150mg/Nm3，入口NOx含量應(yīng)該600mg/Nm3 。脫硝效率定義：脫硝率=C1-C2×100%C1式中： C1脫硝系統(tǒng)運行時脫硝入口處煙氣中NOx含量（mg/Nm3）。C2脫硝系統(tǒng)運行時脫硝出口處煙氣中NOx含量（mg/Nm3）。氨的逃逸率是指在脫硝裝置出口的氨的濃度。2. 壓力損失從脫硝系統(tǒng)入口到出口之間的系統(tǒng)壓力損失不大于1000Pa（100%BMCR工況，并考慮附加催化劑層投運后增加的阻力）。3. 脫硝裝置可用率脫硝整套裝置的可用率在最終驗收前不低于98%。脫硝裝置的可用率定義：A：脫硝裝置統(tǒng)計期間可運行小時數(shù)。B：脫硝裝置統(tǒng)計期間強迫停運小時數(shù)。C：脫硝裝置統(tǒng)計期間

6、強迫降低出力等效停運小時數(shù)。4. 催化劑壽命催化劑壽命為脫硝裝置首次注氨后不低于24000小時，機械壽命40000小時。催化劑壽命是指催化劑的活性能夠滿足脫硝系統(tǒng)的脫硝效率不低于第1條指標條件時催化劑的連續(xù)使用時間。第四章 SCR系統(tǒng)設(shè)計1. 方案設(shè)計原則1.1 技術(shù)要求為了與焦爐運行匹配，脫硝裝置的設(shè)計必須保證在焦爐負荷波動時將有良好的適應(yīng)特性。脫硝裝置必須滿足如下運行特性：（1）將能適應(yīng)焦爐50%THA工況和100%BMCR工況之間的任何負荷，并能適應(yīng)機組的負荷變化和機組啟停次數(shù)的要求。裝置和所有輔助設(shè)備將能投入運行而對焦爐負荷和焦爐運行方式不能有任何干擾。而且脫硝裝置必須能夠在煙氣排放濃

7、度為最小值和最大值之間任何點運行。（2）整套系統(tǒng)及其裝置將能夠滿足整個系統(tǒng)在各種工況下自動運行的要求，系統(tǒng)的的啟動、正常運行監(jiān)控和事故處理將實現(xiàn)完全自動化。（3）在電源故障時，所有可能造成不可挽回損失的設(shè)備，將同保安電源連接。（4）對于容易損耗、磨損或出現(xiàn)故障并因此影響裝置運行性能的所有設(shè)備，即使設(shè)有備用件，也將設(shè)計成易于更換、檢修和維護。（5）煙道和箱罐等設(shè)備將配備足夠數(shù)量的人孔門，所有的人孔門使用鉸接方式，且能容易開/關(guān)。所有的人孔門附近將設(shè)有維護平臺。（6）所有設(shè)備和管道，包括煙道、膨脹節(jié)等在設(shè)計時必須考慮設(shè)備和管道發(fā)生故障時能承受最大的溫度熱應(yīng)力和機械應(yīng)力。（7）設(shè)計選用的材料必須適應(yīng)

8、實際運行條件，包括考慮適當?shù)母g余量。（8）所有設(shè)備與管道等的布置將考慮系統(tǒng)功能的實現(xiàn)和運行工作的方便。（9）所有電動機的冷卻方式不采用水冷卻。1.2 脫硝工藝系統(tǒng)設(shè)計原則脫硝工藝系統(tǒng)設(shè)計原則包括:（1）脫硝系統(tǒng)設(shè)置煙氣旁路系統(tǒng)。（2）脫硝反應(yīng)器布置在鍋爐前。（3）吸收劑為氨水。（4）采用蜂窩式催化劑。（5）脫硝設(shè)備年利用小時按8500小時考慮。（6）脫硝裝置可用率不小于98%。（7）裝置服務(wù)壽命為30年。1.3 脫硝裝置主要布置原則 （1） 總平面布置根據(jù)廠區(qū)總平面布置的規(guī)劃，脫硝劑制備區(qū)域布置待定。 （2） 管線布置有汽車通過的架空管道凈空高度為5米，室內(nèi)管道支架梁底部通道處凈空高度為2.

9、2米。2 SCR區(qū)主要設(shè)備2.1 煙道煙道將根據(jù)可能發(fā)生的最差運行條件進行設(shè)計。煙道設(shè)計將能夠承受如下負荷：煙道自重、風(fēng)荷載、地震荷載、灰塵積累、內(nèi)襯和保溫的重量等。煙道最小壁厚至少按5mm設(shè)計，煙道內(nèi)煙氣流速不宜超過15m/s。在外削角急轉(zhuǎn)彎頭和變截面收縮急轉(zhuǎn)彎頭處等，以及根據(jù)煙氣流動模型研究結(jié)果要求的地方，將設(shè)置導(dǎo)流板。為了使與煙道連接的設(shè)備的受力在允許范圍內(nèi)，特別要注意考慮煙道系統(tǒng)的熱膨脹，熱膨脹將通過膨脹節(jié)進行補償。煙道將在適當位置配有足夠數(shù)量測試孔。2.2 SCR反應(yīng)器至少包括：配套的法蘭；反應(yīng)器流場優(yōu)化裝置；進氣和排空罩；反應(yīng)器罩上的隔板；整流裝置；催化劑層的支撐（包括預(yù)留層）；催

10、化劑層的密封裝置；催化劑吊裝和處理所需的結(jié)構(gòu)；在線分析監(jiān)測系統(tǒng)等；SCR反應(yīng)器的設(shè)計將充分考慮與周圍設(shè)備布置的協(xié)調(diào)性及美觀性。反應(yīng)器將設(shè)計成煙氣豎直向下流動，反應(yīng)器入口將設(shè)氣流均布裝置，反應(yīng)器入口及出口段將設(shè)導(dǎo)流板，對于反應(yīng)器內(nèi)部易于磨損的部位將設(shè)計必要的防磨措施。反應(yīng)器內(nèi)部各類加強板、支架將設(shè)計成不易積灰的型式，同時必須考慮熱膨脹的補償措施； 反應(yīng)器將設(shè)置足夠大小和數(shù)量的人孔門；反應(yīng)器將配有可拆卸的催化劑測試元件；在噴氨格柵處設(shè)置取樣口測量濃度和煙氣流速；反應(yīng)器上游和催化劑各層設(shè)置取樣口，不間斷測量NOX、O2、NH3等；反應(yīng)器出口設(shè)有取樣口（每個催化劑模塊設(shè)有一個）；為了正常運行、開車和完

11、成測試等工作設(shè)置足夠數(shù)量的開孔；反應(yīng)器設(shè)計還將考慮內(nèi)部催化劑維修及更換所必須的起吊裝置。2.3 催化劑 根據(jù)工況條件、催化劑的活性、用量進行SCR反應(yīng)器內(nèi)催化劑層數(shù)、種類和結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計，使其在任何工況條件下將氨的逃逸率控制在10ppm以內(nèi)， SO2氧化生成SO3的轉(zhuǎn)化率控制在1%以內(nèi)。催化劑的型式采用蜂窩式，根據(jù)飛灰的特性合理選擇孔徑大小并設(shè)計有防堵灰措施，以確保催化劑不堵灰，同時，催化劑設(shè)計將盡可能的降低壓力損失。 催化劑模塊設(shè)計有效防止煙氣短路的密封系統(tǒng)，密封裝置的壽命不低于催化劑的壽命。催化劑各層模塊一般將規(guī)格統(tǒng)一、具有互換性。催化劑設(shè)計考慮燃料中含有的任何微量元素可能導(dǎo)致的催化劑中毒

12、。在加裝新的催化劑之前，催化劑體積將滿足性能保證中關(guān)于脫硝效率和氨的逃逸率等的要求。同時，乙方必須考慮預(yù)留加裝催化劑的空間。催化劑采用模塊化設(shè)計以減少更換催化劑的時間。催化劑模塊采用鋼結(jié)構(gòu)框架，并便于運輸、安裝、起吊。序號項 目單位數(shù) 據(jù)1入口煙氣量Nm3/h2入口NOx濃度Mg/ Nm33入口SO2濃度Mg/ Nm34入口煙塵濃度Mg/ Nm35入口溫度6性能保證NOx出口濃度Mg/ Nm37化學(xué)壽命期內(nèi)NOx脫硝效率%8化學(xué)壽命期內(nèi)NH3逃逸率PPm9化學(xué)壽命期內(nèi)SO2/SO3轉(zhuǎn)化率%10催化劑形式/11催化劑型號/12孔數(shù)/13基材/14活性物質(zhì)/15外壁厚度mm16孔徑mm17催化劑高

13、度mm18催化劑節(jié)距mm19催化劑壁厚mm20催化劑比表面積/M321催化劑體積密度kg/M322催化劑空隙率%23催化劑元件尺寸mm24催化劑元件煙氣流通截面積25模塊尺寸（L×W×H）mm26每個模塊的催化劑表面積27每個模塊的元件數(shù)量個28每個模塊包含催化劑單元排列29每個模塊催化劑的體積M330每個模塊催化劑的凈重量kg31每個模塊的總重量kg32每層催化劑模塊數(shù)個33每層催化劑包含模塊排列個34核算煙氣流通催化劑面積35每層催化劑壓降（新/臟）Pa36每臺反應(yīng)器催化劑壓降（新/臟）Pa37本類型模塊需要的合理SCR結(jié)構(gòu)體層高m38機組數(shù)量個39每臺機組反應(yīng)器數(shù)量個

14、40每反應(yīng)器初裝催化劑層數(shù)層41每反應(yīng)器備用催化劑層數(shù)層42每臺反應(yīng)器總面積43每臺反應(yīng)器催化劑凈重kg44總體積量M345反應(yīng)器截面尺寸mm*mm46測試模塊元件尺寸（長×寬×高）mm47測試模塊數(shù)量（每層/反應(yīng)器/機組）個48催化劑中TiO2含量%49噴氨量（99.6%氨水）Kg/h50允許運行溫度內(nèi)化學(xué)壽命hr51允許運行溫度內(nèi)機械壽命yr52允許最大溫升速率/min53允許最大溫降速率/min54模塊箱材料55密封材質(zhì)（模塊）56密封材料（元件）57絕對速度偏差±%58絕對溫度偏差±59絕對氨氮混合偏差±%60煙氣流向偏角±&

15、#176;61催化劑孔道內(nèi)速度M/s62空速1/h63面積速度M/h64煙氣阻力/ 注：目前商業(yè)上應(yīng)用比較廣泛的是運行溫度處于320-450的中溫催化劑，當反應(yīng)溫度低于300時，在催化劑表面會發(fā)生副反應(yīng)，NH3與S03和H20反應(yīng)生成（NH4）2S04或NH4HSO4減少與NOx的反應(yīng)，生成物附著在催化劑 表面，堵塞催化劑的通道和微孔，降低催化劑的活性。另外，如果反應(yīng)溫度高于催化劑的適用溫度，催化劑通道和微孔發(fā)生變形，從而使催化劑失活。因此，保證合適的反應(yīng)溫度是選擇性催化還原法（SCR）正常運行的關(guān)鍵。 因（NH4）2S04熔點()： 230-280，NH4HSO4沸點350，故在工程設(shè)計中需

16、加裝煙氣升溫裝置(或引用高溫?zé)煔猓?，催化劑每運行1-2個月必須用高溫?zé)煔猓?50以上）對催化劑進行高溫沖刷，防止銨鹽的堵塞。2.4 氨噴射系統(tǒng)入口煙道設(shè)置一套完整的氨噴射系統(tǒng)，保證氨氣和煙氣混合均勻，噴射系統(tǒng)將設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥，能根據(jù)煙氣不同的工況進行調(diào)節(jié)。噴射系統(tǒng)將具有良好的熱膨脹性、抗熱變形性和和抗振性。氨噴射系統(tǒng)使用噴氨格柵，保證氨氣和煙氣混合均勻。噴入反應(yīng)器煙道的氨氣為空氣稀釋后的含氨氣的混合氣體，每臺爐配備二臺稀釋風(fēng)機（一運一備），風(fēng)機靠近脫硝裝置布置。2.5 吹灰系統(tǒng)(1) 設(shè)計原則按每臺SCR反應(yīng)器設(shè)置一套吹灰系統(tǒng)進行設(shè)計。(2) 技術(shù)要求為避免產(chǎn)生積灰堵塞催化劑對脫硝系統(tǒng)性能產(chǎn)生

17、影響，本工程選擇空氣吹灰器進行清灰。每個反應(yīng)器設(shè)置6個吹灰器進行吹灰(含備用層)，每層催化劑布置2個吹灰器?？諝獯祷移魉杩諝鈪?shù)如下： 空氣壓力：0.7MPa3. 脫硝劑存儲、制備、供應(yīng)系統(tǒng)本工程采用氨水來制備脫硝劑。 氨水儲存、制備、供應(yīng)系統(tǒng)包括儲氨罐、氨水蒸發(fā)罐、廢水罐、廢水泵等。此套系統(tǒng)提供氨氣供脫硝反應(yīng)使用。儲槽中的氨水輸送到氨水蒸發(fā)罐內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，然后與稀釋空氣在混合器中混合均勻，再送達脫硝系統(tǒng)。氨氣系統(tǒng)緊急排放的氨氣則排入廢水罐中，再通過廢水泵打到污水處理場處理。本工程共用脫硝劑存儲、制備、供應(yīng)系統(tǒng)，布置1個氨區(qū)。氨水儲存和制備區(qū)域獨立成島布置，在全廠總平面的布置中由乙方統(tǒng)一設(shè)計

18、。 氨水貯存、制備系統(tǒng)主要設(shè)備。 （1）氨水儲罐 氨水儲罐的容量，7天的用量進行設(shè)計，本期工程設(shè)置1臺氨水儲罐。氨水儲罐設(shè)有防太陽輻射措施，四周安裝有事故噴淋管線及噴嘴，當氨水儲罐罐體溫度、壓力過高時自動淋水裝置啟動，對罐體自動噴淋減溫降壓；（2）氨水蒸發(fā)罐 氨水蒸發(fā)所需要的熱量采用熱空氣加熱來提供。熱空氣通過空氣換熱器獲得。 （3）廢水泵 廢水排到廢水池，并通過廢水泵排到廠區(qū)污水處理場系統(tǒng)。廢水泵共設(shè)2臺（一用一備）。 （4）氨氣輸送管道 焦爐提供一根氨氣輸送廠區(qū)管道，由氨水貯存區(qū)到SCR區(qū)后送至反應(yīng)器的噴氨格柵。4. 煙氣加熱系統(tǒng)因本項目煙氣溫度較低（大約280），考慮到中低溫催化劑的脫硝

19、運行成熟穩(wěn)定、催化劑的成本及脫硝運行成本，故增設(shè)一套煙氣加溫裝置。 煙氣加熱系統(tǒng)主要包括：煤氣燃燒器、煤氣排水罐、煤氣分配控制閥、煤氣管道等。5. 檢修、起吊設(shè)施對于催化劑的安裝、更換及其它檢修和維護需要的部位，設(shè)計全部的起吊設(shè)施和必要的軌道。起重設(shè)施包括電動葫蘆，安裝在工字軌道或橋式軌道上。電動葫蘆為永久安裝，提升能力為2t及以上（滿足安裝及檢修最大的起吊重量要求）。6. 儀表和控制系統(tǒng)6.1 技術(shù)要求SCR反應(yīng)系統(tǒng)分別由DCS系統(tǒng)控制，控制盤柜就近找房間布置。同時，兩者和單元機組DCS系統(tǒng)設(shè)有冗余雙向通訊接口，運行人員通過脫硝DCS操作員站對氨區(qū)系統(tǒng)被控對象及工藝參數(shù)進行控制和監(jiān)視，最終實現(xiàn)遠