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循环流化床锅炉烟气脱硝工程设计方案

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2020年4月19日
文档仅供参考

75t/h循环流化床锅炉
烟气脱硝工程

技 术 方 案

一、 项目概况
1.1项目概述
根据企业锅炉规模3台75t/h两用一备、烟气NOX的浓度≤200mg/Nm3及要求排放浓度≤100mg/Nm3的实际，为在保证排放浓度达标前提下，实现投资省、运行费用低，经过方案比选，推荐选择性非催化还原法（SNCR）作为脱硝工艺，还原剂选择氨水。
二、 设计参数：
序号
项目名称
75t/h锅炉
1
锅炉型号

2
锅炉数量
3台
3
锅炉类型
循环流化床锅炉
4
生产厂家

5
单台锅炉烟气量
~119000Nm³/h
6
锅炉运行负荷范围
40% - 110%
7
燃料类型
煤
8
锅炉实际NOx排放浓度
≤200mg/Nm3
9
治理后NOx排放浓度
≤100mg/Nm3
10
氨逃逸率
<8ppm
11
脱硝工艺要求
采用SNCR脱硝工艺，还原剂选用20%氨水

三、 SNCR脱硝部分
4.1、脱硝设计原则：
1、 在业主给定的要求和条件下，综合考虑采用先进工艺、技术、设备、材料、投资经济性等因素，在确保烟气处理效果的前提下，以较少的投资，取得较大的社会、环境和经济效益；
2、 处理系统总体规划布局要合理、美观，流程顺畅、平面紧凑，节省用地；
3、 充分利用现有的条件和现有设备进行设计，尽量不影响生产，施工期要短；
4、 按现有场地条件设计脱硝系统，力求流程合理，操作维护简便；
5、 设备和材料具有运行稳定性和耐腐蚀性能。
6、 为今后企业可持续性发展着想，选用的设备和材料具有实用性，价格适宜；脱硝工艺选用技术成熟、设备运行可靠，使用寿命较长（易损件除外）。
4.2、脱硝设计工艺：
SNCR系统主要包括氨水及去盐水储存系统、在线稀释系统、喷射系统和电气控制系统四部分。氨水及去盐水储存系统实现氨水及去盐水的储存功能，然后由在线稀释系统根据锅炉运行情况和NOx排放浓度情况在线稀释成所需的喷射量，送入喷射系统。喷射系统实现各喷枪的氨水分配、雾化喷射和计量，还原剂的供应量能满足锅炉不同负荷的要求。整套电气控制系统调节方便、灵活、可靠，在设备间、喷点现场及控制室均能联动控制。氨水储存区与其它设备、厂房等要有一定的安全防火距离，并在适当位置设置室外防火栓，设有防雷、防电接地装置。
4.3、脱硝工艺简述
本脱硝系统可用液氨、氨水和尿素做还原剂，考虑到客户对还原剂原材料的供应、运输、储存等因素，本项目拟设计采用氨水作为还原剂。系统配置一套氨水储存系统，三台锅炉共用，氨水储罐上安装有液封防真空装置、排气氨吸收装置及超温保护喷淋冷却装置。
双流体喷嘴将氨水雾化后喷入锅炉。氨水在锅炉内热分解出氮，与锅炉内的NOx在适温下发生还原反应，还原成氮气和水，从而脱除烟气中氮氧化物。
在选择性非催化还原（SNCR）的氮氧化物去除的过程中，还原剂是以液态（氨水、尿素溶液）或气态的形式（氨气）喷射到850℃~1050℃的高温烟气窗口中，经过还原反应后最终形成氮气、水和二氧化碳，从而降低烟气中氮氧化物。以尿素为还原剂的SNCR脱硝反应方程式如下：
(NH4)2CO → 2NH2 + CO
NH2 + NO → 2N2 + H2O
CO + NO → N2 + CO2
在尿素还原NOx的同时，也会发生从尿素溶液挥发出来的NH3分子与O2的反应
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
本SNCR系统主要有氨水及去盐水储存系统，泵站模块，在线稀释计量分配模块，电控模块，氨水喷射装置及整套系统的气、液输送系统组成，下面将对主要设备分别进行说明。

四、 主要设备说明：
1、 储存系统
本SNCR系统采用质量浓度为20%的工业级氨水作为还原剂，该物质具有比较稳定的化学和物理性质，在运行和储存过程中危险系数相对较低。
① 氨水储罐
氨水储罐罐体材料采用SUS304不锈钢制造，罐上安装有液封防真空装置、排气氨吸收装置及超温保护喷淋装置、液位显示装置、液位传感器、温度传感器等，并配备远程监控及操作系统。
2、 泵站模块
氨水及去盐水经过泵站模块供给在线稀释计量分配模块，泵站模块可根据整套系统的实际运行情况调整管路压力，使整套系统管路始终保持着一个恒定的压力。
3、 在线稀释计量分配模块
氨水、去盐水及压缩空气进入在线稀释计量分配模块后，氨水及去盐水根据NOX排放浓度反馈信息经过本模块自动稀释、调节成所需的喷射用量，压缩空气则经过分配器分配到每组喷射装置中。
4、 喷射系统
在线稀释计量分配模块准确地将定量的氨水分配给各个喷枪。喷枪采用双流体喷嘴，氨水在压缩空气介质的作用下，被雾化成极小的雾滴喷入锅炉温度窗口中，从而脱除烟气中的NOX。
采用国外先进技术生产的双流体喷嘴在SNCR脱硝上有大量成功使用业绩。喷枪采用压缩空气来雾化氨水，采用耐热不锈钢制造。喷枪包括喷嘴头、加长杆、混合器、连接枪座等主要部件组成，喷枪经过软管与氨水管、压缩空气管连接。只要锅炉运行这些喷枪全部投运，在日常的使用当中，即使不喷射氨水，只需维持压缩空气的不间断供应，就能维持喷管的基本散热要求，不易损坏。

五、 脱硝电气系统
脱硝系统中电气部份分为低压供配电系统，照明及检修系统，防雷接地系统，并包括岛内电气设备的控制，测量及保护，电缆敷设，电缆构筑物，电气设备布置等工作。
1、 电气接线
系统无高压负荷，只有低压负荷，因此系统只设低压段，电源从附近的PC柜引接。
2、 电压等级
本工程的仪表采用24VDC电源，控制、照明采用220V AC，其余均采用380V AC电源。
3、 检修系统供电
检修网络电压为380/220V。所有涉及SNCR系统的厂房和室外装置的检修电源由就地或邻近建筑的380/220V供电。
4、 过电压保护和接地
本工程按《交流电气装置的接地》将SNCR的接地网与厂内主接地网可靠连接，连接点不少于4个。所有电气设备、管道、储罐等均需接地。建筑物的户内接地极或接地引下线将与户外主接地网可靠连接。电气设备及控制设备共用一个接地网，系统接地电阻不大于1Ω。
户外主接地网采用60 x 6mm热浸镀锌扁钢，室内接地极及设备接地采用40 x 4mm的热浸镀锌扁钢。
5、 电缆及电缆设施
① 电缆选型
低压动力电缆选用聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚乙烯护套铜芯阻燃电缆，其最小截面为2.5mm2，额定电压为0.6/1kV。控制电缆选用聚氯乙烯绝缘聚乙烯护套铜芯阻燃电缆或屏蔽阻燃电缆。
② 电缆设施
SNCR系统内的电缆构筑物在0m以下以电缆沟为主，0m以上以架空电缆桥架为主。电缆桥架全部采用镀锌线槽，电缆桥架的支吊架使用型钢现场制造，并刷防锈底漆和面漆。电缆保护管采用镀锌线管。
③ 电缆防火阻燃措施
电缆防火阻燃设施将按照<<电力工程电缆设计规范>>(GB 50217－94)及《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB 50229－96）的要求进行施工。

六、 脱硝控制系统
7.1、监控系统
1、 自控选择原则
根据SNCR系统整体工艺流程的特点，结合控制部分的技术要求，采用了PLC来监控整个SNCR系统。考虑当前国家有关设计规范和行业标准设计规定，采用PLC控制系统对SNCR的工艺过程进行监视报警、过程控制和生产管理；在本装置区设置PLC系统实现本装置的数据采集、连续控制、程序控制等功能。PLC系统采用近年发展的、具有开放性网络结构、支持OPC开放标准，具有先进可靠的硬件和软件，又有成熟、有效的高级应用软件包，可满足企业生产、控制优化管理的需要。
2、 自控系统构成
控制和监视生产过程的PLC主要由操作员接口、过程接口、数据通讯系统三部分组成。
① 操作员接口
操作员站具有下列操作功能，以便操作人员有效地对装置进行控制：
－总貌画面显示
－分组画面显示
－细目画面显示
－流程画面显示
－报警总貌画面显示
－窗口显示
② 过程接口
－分散控制器能执行多种控制功能（包括顺控和逻辑控制功能）。
－多路转换器是以微处理器为基础，主要用于过程数据的接收和转换，其中包括热电偶和热电阻信号。
－控制器具有多种计算的能力，能够按照过程控制的要求，组态成高级控制算法和建立复杂的控制功能。
③ 数据通信系统
a、数据通信系统符合工业以太网协议，具有开放性，通信速度不低于10Mb/s，有长距离通信能力。
b、数据通信系统带有以下接口：
－工厂信息技术（IT）网络接口
－可编程序逻辑控制器接口
－系统接口
3、 自控系统配置
为保证系统的可靠性和提高性价比，脱硝系统PLC采用以太网连接，储存系统、泵站模块及在线稀释计量分配模块直接接入PLC，并设有触摸屏进行控制。
A、PLC系统硬件配置
脱硝PLC系统硬件配置如下：
① 现场I/O站： 1套
② 报警系统： 1套
③ PLC系统配套硬件： 1套
④ 端子柜及继电器柜： 1套
其中，PLC系统的数据采集和过程控制的输入/输出点配置余量为15%。
B、系统软件配置
PLC系统配套的应用软件应根据所采用的PLC系统进行配置，所配置的软件应能满足PLC系统的正常操作，并考虑与外部设备通信和管理维护用的软件。
PLC的最终配置待详细设计时确定。

一、 设备表：

序号
名 称
规格型号
数量
备注
脱硝剂储存设备
1
氨水储罐
容积：20m3
1个

2
不锈钢氨水水封呼吸阀
材质：SUS304
1套

3
去盐水储罐
材质：SUS304
容积：1m3
1个

4
氨水卸料泵

1台

5
氨水储罐喷淋降温系统

1套

6
喷淋泵

1台

泵站模块
1
氨水加压泵
Q = 100L/h

2套

2
去盐水加压泵
Q = 100L/h

2套

3
阀门及管件

1批

在线稀释喷射模块
1
在线稀释计量分配模块
。
3套

2
固定式雾化喷枪
材质：304/316L/310S
24套

3
管道、管件、阀门

1批

控制系统
西门子PLC
含电缆及桥架
1套