火電廠脫硝工程內部培訓

火電廠脫硝工程內部培訓一、概述二、SCR脫硝改造工程的設計三、SCR脫硝改造工程施工組織四、問題及對策提綱煙氣中NOx怎么產生的？NOx有什么危害？減少煙氣中NOx的量有些什么技術？針對各電廠該選擇什么樣的技術？一、概述燃料型NOx：空氣中的氧與煤中含氮化合物（如雜環(huán)氮化合物）熱解反應生成的NOx，占燃燒過程所產生NOx的75%～90%，是燃燒過程中NOx的主要來源。熱力型NOx：燃料燃燒時空氣中的N2和O2在高溫條件下生成的NOx，熱力型NOx是在溫度高于1500℃時產生的，并隨著溫度的升高而增多。快速型NOx：燃料燃燒過濃時，在反應區(qū)附近會快速生成NOx，其形成時間只需要60ms，所生成量與爐膛壓力0.5次方成正比，與溫度關系不大，快速型NOx一般占總生成量的5%以下。煙氣中NOx的產生N2HNOXN2N2ONOX雜環(huán)氮氰（HCN、CN）氰氧化物（OCN、HNCO)氨類（NH3、NH2、NH、N）烴生成物中結合的氫烴生成物（CH、CH2）空氣中的N2燃料氮的轉化NO再燃燒氧化性氣氛還原性氣氛氮氧化物的主要形態(tài)有NO、NO2，還有N2O、N2O3、N2O4、N2O5等，煤燃燒過程中生成的NOx中NO占90%，其余為NO2。大氣中NOx濃度的增加將使大氣污染的性質發(fā)生根本性變化，大氣氧化性增加，導致一系列的城市和區(qū)域環(huán)境問題，對人體健康和生態(tài)環(huán)境構成巨大的危害。如：NOx能導致人體中毒，使中樞神經系統(tǒng)受損，引起痙攣和麻痹。NOx在空氣中與雨水結合形成酸雨，酸雨腐蝕建構筑物及設備，使農作物和森林減產甚至損毀。NOx還會在陽光下發(fā)生光化學反應，NO2對低空臭氧的增加起到促進作用，從而引起光化學污染。倫敦、廣州等地均出現(xiàn)過光化學污染。NOx的危害低氮燃燒技術；SNCR法煙氣脫硝技術；SCR法煙氣脫硝技術。減少煙氣中NOx的技術低氮燃燒NOX控制技術也稱NOX抑制技術，是通過一次燃燒控制措施（主要有爐內空氣分級、燃料分級、煙氣再循環(huán)以及配備低NOX燃燒器等技術）來抑制NOX生成。抑制NOX生成最有效方法是降低燃燒火焰溫度，降低N2濃度和O2濃度。即燃料燃燒時，控制高溫區(qū)較低的O2、N2濃度并設法使煙氣在高溫區(qū)滯留時間盡可能短。采用低氮燃燒技術可抑制約30%至40%的NOX生成。低氮燃燒技術成熟，一般在鍋爐設計時就作重點考慮，因為使用該方法投資和運行費用均較低。低氮燃燒技術SNCR煙氣脫硝被稱為選擇性非催化還原法，該技術是在鍋爐爐膛尾部高溫（800－1100℃）區(qū)噴入氨或尿素，噴入的氨或尿素分解成氨與煙氣中的NOX反應，部分NOX被還原成N2和H2O，該法對煙氣中的NOX去除率通常低于50%。該法的優(yōu)點：裝置簡單，投資低。缺點：要實現(xiàn)理想的脫硝效率，噴氨必須過量，導致氨反應不完全，氨/硝比高（通常會在1:1.5左右），甚至更高。結果使得氨逃逸嚴重，不僅存在氨二次污染，而且大量氨逃逸易與煙氣中的SO3結合，在空預器中生成硫酸氫銨而導致空預器發(fā)生堵塞。另外，該法對NOX去除率低，對新建電廠煙氣NOX含量在200mg/Nm3以上不宜使用。對2003年前建的老電廠，煙氣NOX含量在400mg/Nm3以上也不宜使用。SNCR法煙氣脫硝技術噴入氨水、尿素溶液800-1100℃SCR法煙氣脫硝又稱選擇性催化還原法，該技術是在鍋爐尾部省煤器出口高灰區(qū)或電除塵器出口低灰區(qū)加裝具有催化劑的反應器，利用氨氣作脫硝劑，與煙氣中的NOX反應生成N2和H2O。該法對煙氣中的NOX去除率高，高時可達到93%以上，是目前主要的煙氣脫硝方法。市場占有率高達80%。該法優(yōu)點是對煙氣中的NOX去除率高，適用NOX含量高的煙氣；氨利用率高，煙氣中的氨逃逸低；對煙氣中的其它污染因子（如汞）有協(xié)同脫除能力；生產操作易于控制和掌握。缺點是裝置一次投資大，需要定期更換催化劑，運行費用高。SCR法煙氣脫硝技術《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2011要求；技術選擇《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-201《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2011技術選擇序號組合技術脫硝效率（%）適用范圍1低氮燃燒+SNCR65～70燃燒NOX產生量≤300mg/Nm32低氮燃燒+SCR90～94燃燒NOX產生量≤1100mg/Nm33SNCR+SCR94～96燃燒NOX產生量≤1600mg/Nm34低氮燃燒+SNCR+SCR96～98燃燒NOX產生量≥1800mg/Nm3主流技術：低氮燃燒+SCRSCR脫硝工程所需要的條件SCR脫硝工程的構成及工藝流程設計SCR脫硝工程平面布置設計設備選型及設計輔助系統(tǒng)設計二、SCR脫硝改造工程設計項

目符號單位設計煤種校核煤種工業(yè)分析全水分Mar％收到基灰分％揮發(fā)分Vdaf％收到基低位發(fā)熱量Qnet.arkJ/kg元素分析碳Car％

氫Har％氧Oar％

氮Nar％全硫St,ar％SCR脫硝設計需要的條件1-煤質資料要知道煤耗哦！SCR脫硝設計需要的條件2-灰份分析資料項目item單位unit結果result項目item單位unit結果resultNa2O%MgO%K2O%CaO%Cr2O3%MnO2%Fe2O3%ZnO%NiO%CuO%SiO2%Cl%P2O5%PbO%Ga2O3%Rb2O%As2O3%SrO%Nb2O3%ThO2%Zr2O3%V2O5%TiO2%La2O3%Ce2O3%Al2O3%Y2O3%SO3%F%主要是：K、Na、Ca、AsSCR脫硝設計需要的條件3-煙氣資料項

目單位

MW機組

MW機組備注remark煙氣量（單臺爐）（標態(tài),濕基，實際O2）Nm3/hN2（標態(tài),濕基，實際O2）v%CO2（標態(tài),濕基，實際O2）v%O2（標態(tài),濕基，實際O2）v%H2O（標態(tài),濕基，實際O2）v%煙溫℃最高(短期運行)℃最低穩(wěn)燃負荷

℃SCR入口靜壓

Pa煙氣污染物成分NOx（標態(tài),干基，6%O2）mg/Nm3SO2（標態(tài),干基，6%O2）mg/Nm3SO3（標態(tài),干基，6%O2）mg/Nm3HCL（標態(tài),干基，6%O2）mg/Nm3HF（標態(tài),干基，6%O2）mg/Nm3粉塵濃度（標態(tài),干基，6%O2）mg/Nm3當?shù)卮髿鈮簁PaSCR脫硝設計需要的條件4-其他氣象條件（極端最高氣溫、極端最低氣溫、大氣壓）SCR布置區(qū)煙道平、立面布置圖SCR布置區(qū)地面設備平、立面布置圖壓縮空氣及氮氣的供應能力、接口及壓力蒸汽的供應能力、接口及壓力供電電源的電壓等級及供電能力鍋爐控制系統(tǒng)配置水平及現(xiàn)有條件廢水排放條件還原劑儲存、制備、供應系統(tǒng)流程催化反應系統(tǒng)流程公用系統(tǒng)流程SCR脫硝工程流程設計一個脫硝工程主要包括：還原劑儲存、制備、供應系統(tǒng)；催化反應系統(tǒng)、公用系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)氨制備工藝流程—液氨氨制備工藝流程—液氨氨制備工藝流程—尿素氨制備工藝流程—尿素尿素溶解制氨流程催化反應流程催化反應流程脫硝工程布置—SCR反應區(qū)催化反應區(qū)布置圖催化反應區(qū)布置圖催化反應區(qū)布置圖反應區(qū)立面布置圖反應區(qū)立面布置圖液氨區(qū)布置圖尿素區(qū)布置圖對液氨區(qū)布置的特別說明目前脫硝催化劑主要有如下形式：一是蜂窩式，二是板式、三是波紋板式。蜂窩式是以二氧化鈦為基礎加入五氧化二釩等活性物質的陶瓷催化劑，孔型為蜂窩式；板式催化劑是采用不銹鋼板為載體，將二氧化鈦、五氧化二釩等壓制在不銹鋼網(wǎng)格上再形成一個個褶皺，孔型為條形。波紋板式催化劑是以制作玻璃纖維加固的TiO2基板，再把基板放到催化劑活性液中浸泡。兼具板式制作工藝簡單，蜂窩式單位體積表面積大、催化效率高的優(yōu)點，但對飛灰含量高的工程不適用，因此，在此不重點介紹。根據(jù)不同的飛灰狀態(tài)，板式和蜂窩式催化劑的節(jié)距有所調整，對飛灰均能適應，兩種催化劑模塊的外形尺寸變化不大，板式催化劑的體積用量略大于蜂窩式，反應器內的平面尺寸基本相似，蜂窩式平面尺寸略大于板式，設計時，采用蜂窩式平面尺寸布置，因此，使用時，兩種催化劑完全可以互換。催化劑的選擇設計說明還原劑的選擇、設計項目液氨氨水尿素購進費用適中便宜貴運輸費用便宜貴便宜安全性有毒有害無害存儲條件高壓常壓常壓存儲方式液態(tài)液態(tài)粒狀初投資費用便宜貴貴運行費用便宜貴（需高熱量蒸發(fā)蒸餾水與氨）貴（需高熱量熱解尿素及蒸發(fā)氨）安全要求有法律規(guī)定有無優(yōu)點沒有危險、占地面積小，對周圍環(huán)境要求低液體溢出后的擴散范圍小于液氨、濃度范圍容易控制還原劑成本低、體積小、運行蒸發(fā)能耗少缺點系統(tǒng)設計投資和還原劑成本高、運行能耗高系統(tǒng)設計投資和還原劑成本高、運行能耗高，溢出氨對人體影響同于液氨較高的安全管理投資以防止液氨溢出污染反應器、煙道設計和流場模擬對于一個脫硝工程來說，最終脫硝效果的好壞，除需要催化劑選擇設計適當外，另一個重要因素就是反應器、煙道的設計。即要使進入反應器第一層催化劑層的煙氣流速偏差、煙氣流向偏差、煙氣溫度偏差、NH3/NOx摩爾比偏差越少越好。根據(jù)《燃煤煙氣脫硝技術裝備》GB/T21509—2008要求：煙氣流速偏差小于15%；煙氣流向偏差小于10°；煙氣溫度偏差小于±15℃；NH3/NOx摩爾比偏差小于5%。反應器、煙道設計和流場模擬達到要求的手段：數(shù)值模擬。如：湖南永清環(huán)保的數(shù)值模擬和物理模擬合起來的耦合技術，將煙道、氨噴射裝置、脫硝反應器復合研究，使得脫硝反應器內流場分布的均勻性達到了國內領先與國際先進水平。并獲得了國家發(fā)明專利和實用新型專利。反應器、煙道設計和流場模擬反應器、煙道設計和流場模擬反應器、煙道設計和流場模擬氣氨均布主要設備—噴氨格柵氣氨均布主要設備—噴氨格柵吹灰器的選擇設計說明序號單項蒸汽吹灰器聲波吹灰器1造價低于聲波吹灰器10％（國產）進口2外部結構占用空間稍大占用空間小、簡單3內部結構進入反應器內部僅安裝在反應器內壁4安裝尺寸大小5動力源蒸汽壓縮空氣6調試熱態(tài)冷態(tài)7脫硝應用成熟成熟8操作維護每年維修一次，成本高于聲波吹灰器5年更換一次膜片，每年維修費用為蒸汽吹灰器的1/10吹灰器的選擇設計說明吹灰器的選擇設計說明電氣系統(tǒng)設計熱工自動化系統(tǒng)設計采暖通風系統(tǒng)設計輔助系統(tǒng)設計說明供電系統(tǒng)脫硝裝置低壓廠用電電壓等級應與廠內主體工程一致。脫硝裝置廠用電系統(tǒng)中性點接地方式應與廠內主體工程一致。脫硝工作電源的引接：反應區(qū)工作電源宜并入單元機組馬達控制中心（MCC）段，不單獨設脫硝低壓變壓器及脫硝MCC，還原劑區(qū)宜單獨設MCC，其電源引自廠區(qū)公用電源系統(tǒng)，采用雙電源進線。電氣系統(tǒng)設計要點直流系統(tǒng)脫硝系統(tǒng)控制電源宜采用交流電源控制，當直流電源引接方便時，也可以考慮采用直流電源控制。新建鍋爐同期建設煙氣脫硝裝置時，脫硝裝置直流負荷宜由機組直流系統(tǒng)供電。當脫硝裝置布置離主廠房較遠時，也可設置脫硝直流系統(tǒng)。已建鍋爐加裝煙氣脫硝裝置時，由機組直流系統(tǒng)向脫硝裝置直流負荷供電，當機組直流系統(tǒng)容量不能滿足脫硝系統(tǒng)要求時，可裝設獨立直流系統(tǒng)向脫硝直流系統(tǒng)供電。電氣系統(tǒng)設計要點交流保安電源和不停電電源（UPS）脫硝裝置一般不需要設交流保安母線段。新建鍋爐同期建設煙氣脫硝裝置時，脫硝裝置交流不停電負荷宜由機組UPS系統(tǒng)供電。當脫硝裝置布置離主廠房較遠時，也可單獨設置UPS。已建鍋爐加裝煙氣脫硝裝置時，宜單獨設置UPS向脫硝裝置不停電負荷供電。UPS宜采用靜態(tài)逆變裝置。電氣系統(tǒng)設計要點熱工檢測系統(tǒng)反應器入口煙氣連續(xù)檢測裝置包含下列項目：NOX、O2、溫度、壓力、流量、濕度。反應器出口煙氣連續(xù)檢測裝置包括下列項目：NOX、O2、NH3。催化劑層間壓差檢測。熱控系統(tǒng)設計要點控制系統(tǒng)脫硝系統(tǒng)與機組同期建設時，宜將脫硝反應區(qū)的控制納入機組單元控制系統(tǒng)，不再單獨設置脫硝控制室。已建鍋爐增設脫硝系統(tǒng)時，可兩臺爐合用一個脫硝控制室。如條件具備，宜將脫硝反應區(qū)的控制納入已經建成的機組單元控制系統(tǒng)，以達到與機組統(tǒng)一監(jiān)視或控制。脫硝還原劑區(qū)宜單獨設置控制室，采用與機組單元控制系統(tǒng)或輔控PLC相同的硬件設備或納入機組單元控制系統(tǒng)或輔控PLC。重要的聯(lián)鎖或監(jiān)視信號就通過硬接線或光纜通訊方式與脫硝反應區(qū)控制系統(tǒng)或機組單元控制系統(tǒng)進行交換。脫硝還原劑區(qū)的卸氨系統(tǒng)可設置就地控制盤，便于現(xiàn)場操作。熱控系統(tǒng)設計要點工期安排SCR反應器和催化劑的安裝方法空預器的改造安裝引風機改造安裝三、SCR脫硝改造工程施工組織理想改造工期安排序號階段時間要求備注1設計收資7天2初步設計審查完成30天3樁基設計完成20天4樁基開挖20天5樁基澆注5天6樁基養(yǎng)護及檢測20天7零米上混凝土基礎澆注7天8零米上混凝土基礎養(yǎng)護7天以上各項可在不停機條件下進行9反應器、鋼柱安裝90天反應器安裝可以獨立進行、煙道對接時停機、停機30天10脫硝系統(tǒng)受電5天11分系統(tǒng)調試15天12整套啟動調試15天SCR反應器和催化劑的安裝方案SCR反應器采用工廠制作，現(xiàn)場組裝的方式。SCR反應器采取分層組合，使用塔吊進行吊裝（D1100-63），自下而上，逐層施工的方式進行安裝。SCR反應器底部支撐梁組裝→SCR出口煙道安裝→壁板及加固圈組裝→內部支撐梁（四層）安裝→頂板及頂部加固梁組裝→罐體接口段組裝→內部打磨清理→內部裝置安裝→最終封閉。SCR反應器和催化劑的安裝方案催化劑的安裝反應器外采用設置的電動葫蘆吊裝到各催化劑層平面。在反應器內由臨時安裝的移動電動葫蘆吊裝到催化劑安裝位置。催化劑的吊裝催化劑的吊裝空預器的改造安裝引風機的改造安裝SCR脫硝改造后帶來的空預器改造問題及改造方法SCR脫硝改造后帶來的引風機改造問題及方法與鍋爐鋼架的配合四、SCR脫硝改造工程問題及措施空預器改造在未加裝煙氣脫硝裝置時，回轉式空氣預熱器的傳熱元件高、中溫段一般選用低碳鋼；低溫段的腐蝕性較強，一般選用搪瓷傳熱元件或考頓鋼等低合金鋼傳熱元件。由于空氣預熱器的絕大部分中溫段和低溫冷段處于產生硫酸氫氨堵塞的溫度區(qū)間內，為了避免兩段的連接間隙硫酸氫氨堵塞搭橋，宜將傳統(tǒng)的低溫冷段和中溫段合并為一段。同時，為了有效清灰，該段內的傳熱元件應采用吹灰通透性好的波形（如NF）替代原來的DU等波形。這種波形的內部氣流通道為局部封閉型，可以保證吹灰介質動量在元件層內不迅速衰減，從而提高吹灰的有效深度。NF波形的吹灰穿透性遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)中間層用的DU波形，但換熱性能（單位容積中受熱面面積）不及原空氣預熱器用的DU等板型，因此要維持空氣預熱器排煙溫度不上升，須視情況適當增加換熱面積?？疹A器改造在未加裝煙氣脫硝裝置時，回轉式空氣預熱器的傳熱元件高、中溫段一般選用低碳鋼；低溫段的腐蝕性較強，一般選用搪瓷傳熱元件或考頓鋼等低合金鋼傳熱元件。由于空氣預熱器的絕大部分中溫段和低溫冷段處于產生硫酸氫氨堵塞的溫度區(qū)間內，為了避免兩段的連接間隙硫酸氫氨堵塞搭橋，宜將傳統(tǒng)的低溫冷段和中溫段合并為一段。同時，為了有效清灰，該段內的傳熱元件應采用吹灰通透性好的波形（如NF）替代原來的DU等波形。這種波形的內部氣流通道為局部封閉型，可以保證吹灰介質動量在元件層內不迅速衰減，從而提高吹灰的有效深度。NF波形的吹灰穿透性遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)中間層用的DU波形，但換熱性能（單位容積中受熱面面積）不及原空氣預熱器用的DU等板型，因此要維持空氣預熱器排煙溫度不上升，須視情況適當增加換熱面積?？疹A器改造實例某電廠2×300MW燃煤發(fā)電機組，每臺鍋爐配備兩臺上海鍋爐廠生產的三分倉空預器，空預器型號：29VI（T）-1676(1778)M，換熱元件分三層布置，熱端914mm；中溫段457mm；冷端305mm?？疹A器轉子煙氣側和一次風側，煙氣側和二次風側均為雙密封，一次風和二次風之間為雙密封。為配合鍋爐脫硝系統(tǒng)，空預器脫硝改造采用如下方案。換熱元件改造根據(jù)客戶要求，原中溫段457mm和冷端305mm換熱元件利舊(基于中溫段457mm和冷端305mm換熱元件換熱性能良好，其清洗工作由買方負責)。為確保硫酸氫銨全部在冷端換熱元件中沉積，且充分利用改造后的轉子空間，冷端換熱元件（采用豪頓HS8e波型）的高度選為900mm，改造后換熱元件布置為：高溫段換熱元件高度305mm，厚度