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一、 方案依據(jù)
1、技術(shù)說明
（1）概述
氮氧化物（NOx）是主要的大氣污染物之一，火電廠燃煤鍋爐排放的NOx中絕大部分是NO，是有毒有害氣體，但是NO在大氣中可以氧化生成NO2，其毒性是NO的4～5倍，當含量達到150×10－6時，對人體器官產(chǎn)生強烈的刺激作用。此外，NOx還導(dǎo)致光化學(xué)煙霧和酸雨的形成。在特定的地理位置，當遇逆溫或不利擴散的氣象條件時，光化學(xué)煙霧便會集聚不散，使區(qū)域空氣質(zhì)量退化，大氣能見度降低，太陽輻射減少，對生態(tài)系統(tǒng)造成損害，并會產(chǎn)生頭痛、呼吸道疾病惡化，嚴重的會造成死亡。由于大氣的氧化性，NOx在大氣中可形成硝酸（HNO3）和硝酸鹽細顆粒物，同硫酸（H2SO4）和硫酸鹽顆粒物一起，從而加速了區(qū)域性酸雨的惡化。
（2）技術(shù)方案
采用燃煤煙氣選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)，將根據(jù)業(yè)主提供的參數(shù)和技術(shù)要求進行設(shè)計，同時考慮系統(tǒng)低負荷情況。
2、技術(shù)依據(jù)
基本條件及具體參數(shù)情況如下：
（1）氣象條件
（2）地震烈度
（3）工程地質(zhì)
（4）鍋爐概況
1#鍋爐參數(shù)表

設(shè)備名稱	參數(shù)名稱	單 位	參    數(shù)
鍋   爐	型式		SF35/3.82-M
	過熱器蒸發(fā)量(BMCR)	t/h	35
	過熱器出口蒸汽壓力(BMCR)	MPa.g	3.82
	過熱器出口蒸汽溫度(BMCR)	℃	450
	省煤器出口煙氣量(BMCR)	m3/h	鍋爐廠提供
	省煤器出口煙氣溫度(BMCR)	℃	268
	鍋爐排煙溫度(BMCR)	℃	162
	鍋爐計算耗煤量(BMCR)	t/h	鍋爐廠提供
空 預(yù) 器	數(shù)量（每臺爐）	臺	2
	型式		光管式空氣預(yù)熱器
	漏風(fēng)率（一年內(nèi)）	％
除 塵 器	數(shù)量（每臺爐）		1
	型式		旋流板除塵器
	除塵效率	％	88
引風(fēng)機	型式及配置		Y315L2-4;200KW

鍋爐BMCR工況脫硝系統(tǒng)入口煙氣中污染物成分（標準狀態(tài)，濕基，實際含氧量）

項目	單位	數(shù)據(jù)
煙塵濃度	g/Nm3	200
NOx(以NO2計)	mg/Nm3	635
Cl(HCl)	mg/Nm3
F(HF)	mg/Nm3
SO2	mg/Nm3	900
SO3	mg/Nm3	900

 
2鍋爐參數(shù)表

設(shè)備名稱	參數(shù)名稱	單 位	參    數(shù)
鍋   爐	型式		CG35/3.82-M6
	過熱器蒸發(fā)量(BMCR)	t/h	35
	過熱器出口蒸汽壓力(BMCR)	MPa.g	3.82
	過熱器出口蒸汽溫度(BMCR)	℃	450
	省煤器出口煙氣量(BMCR)	m3/h	鍋爐廠提供
	省煤器出口煙氣溫度(BMCR)	℃	268
	鍋爐排煙溫度(BMCR)	℃	151
	鍋爐計算耗煤量(BMCR)	t/h	鍋爐廠提供
空 預(yù) 器	數(shù)量（每臺爐）	臺	2級半
	型式		光管式空氣預(yù)熱器
	漏風(fēng)率（一年內(nèi)）	％
除 塵 器	數(shù)量（每臺爐）		2
	型式		水膜除塵器
	除塵效率	％	88
引風(fēng)機	型式及配置		電機型號Y335M3-6;220KW

鍋爐BMCR工況脫硝系統(tǒng)入口煙氣中污染物成分（標準狀態(tài)，濕基，實際含氧量）

項目	單位	數(shù)據(jù)
煙塵濃度	g/Nm3	200
NOx(以NO2計)	mg/Nm3	635
Cl(HCl)	mg/Nm3
F(HF)	mg/Nm3
SO2	mg/Nm3	900
SO3	mg/Nm3	900

 
3、SCR技術(shù)簡介
在眾多的脫除氮氧化物的技術(shù)中，選擇性催化還原法（SCR）是脫硝效率 高， 為成熟的脫硝技術(shù)。1975 年在日本Shimoneski電廠建立了 一個SCR系統(tǒng)的示范工程，其后SCR技術(shù)在日本得到了廣泛應(yīng)用。在歐洲已有120 多臺大型裝置的成功應(yīng)用經(jīng)驗，其NOx的脫除率可達到80%~90%。日本大約有170套裝置，接近100GW 容量的電廠安裝了這種設(shè)備，美國政府也將SCR技術(shù)作為主要的電廠控制NOx技術(shù)。我國脫硝技術(shù)應(yīng)用起步較晚，但近幾年發(fā)展速度較快，SCR 方法已成為目前國內(nèi)外電廠脫硝比較成熟的主流技術(shù)。
選擇性催化還原法（SCR）脫硝是指在催化劑的作用和在氧氣存在條件下，NH3優(yōu)先和NOx發(fā)生還原脫除反應(yīng)，生成氮氣和水，化學(xué)反應(yīng)其反應(yīng)溫度可控制在300-400℃下進行，相當于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間的煙氣溫度，反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
SCR脫硝技術(shù)特點
1、煙氣 高脫硝效率可≥80；
2、出口氨氣排放量<5ppm，完全達到國家標準要求；
3、SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率<1%；
4、蜂窩狀或板式催化劑單元設(shè)計，保證 大催化劑表面；
5、特殊氣體均布裝置保證煙氣和NH3均勻分布；
6、反應(yīng)器可以布置省煤器和空預(yù)器之間； 
4、SCR脫硝原理
選擇性脫硝還原（Selective Catalytic Reduction，SCR）煙氣脫硝技術(shù)在一定條件下以氨氣為還原劑，通過催化劑催化作用將NOx還原為N2 和H2O。還原劑氨氣的來源有液氨、氨水和尿素等。催化劑材料一般為V2O5-WO3(MoO3)/TiO2，溫度范圍一般在325℃～420℃。


 
5、SCR技術(shù)參數(shù)
5.1  1#鍋爐SCR技術(shù)參數(shù)
1) 脫硝效率：80%
2) 氨氮摩爾比NSR（ Normalized Stoichiometric Ratio）：0. 75
3) 還原劑額定消耗量：液氨4.5 kg/h
4) 大NH3逃逸量：2.28mg/Nm3
5) 空速SV（h-1）：4296
6) 催化劑壽命：3年
5.2  2#鍋爐SCR技術(shù)參數(shù)
1) 脫硝效率：80%
2) 氨氮摩爾比NSR（ Normalized Stoichiometric Ratio）：0. 75
3) 還原劑額定消耗量：液氨4.5kg/h
4) 大NH3逃逸量：2.28mg/Nm3
5) 空速SV（h-1）：4296
6) 催化劑壽命：3年
6、還原劑的選擇

還原劑類型	優(yōu)點	缺點	建議
液氨	還原劑和蒸發(fā)成本 低；體積小。	有保障問題；為防止污染，設(shè)備投資高。	在危險管理許可的條件下，可以使用。
氨水	如果溢出，蒸汽濃度較低。	相對無水氨，還原劑成本高2～3倍；蒸發(fā)能量大約高10倍；較高的儲存設(shè)備成本。	考慮到無水氨危險性，可以使用。
尿素	沒有溢出危險。	相對無水氨，成本高3～5倍；更高的蒸發(fā)能量；較大的注入管道。	法規(guī)不允許使用氨的情況下推薦使用。

本方案還原劑采用液氨
二、SCR設(shè)計方案的說明
1、SCR布置方案
本工程SCR煙氣脫硝系統(tǒng)采用高塵布置方式，SCR反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器出口和空氣預(yù)熱器之間。從省煤器出口煙道處引出的煙氣經(jīng)過噴氨格柵、靜態(tài)混合器后進入SCR裝置。SCR反應(yīng)器煙氣流速一般不大于6.0m/s。SCR反應(yīng)器設(shè)置2層催化劑，采用蜂窩式板式或蜂窩式催化劑，每層催化劑上方設(shè)置1套吹灰器。SCR反應(yīng)器內(nèi)部尺寸能夠滿足多個廠家的催化劑模塊布置的要求，SCR反應(yīng)裝置總高度9米。SCR反應(yīng)器內(nèi)部尺寸在合同執(zhí)行期間可根據(jù)催化劑訂貨情況作適當調(diào)整。
SCR反應(yīng)器的設(shè)計充分考慮與周圍設(shè)備布置的協(xié)調(diào)性及美觀性。反應(yīng)器設(shè)計成煙氣豎直向下流動，反應(yīng)器入口設(shè)氣流均布裝置，反應(yīng)器入口及出口段設(shè)導(dǎo)流板，對于反應(yīng)器內(nèi)部易于磨損的部位設(shè)計必要的防磨措施。反應(yīng)器內(nèi)部各類加強板、支架設(shè)計成不易積灰的型式，同時考慮熱膨脹的補償措施。
SCR反應(yīng)器頂部入口截面上的煙氣速度分布 大偏差為10%-15%，煙氣溫度分布 大偏差為10-15℃，NH3/NOx摩爾比分布 大偏差為5%-10%。反應(yīng)器設(shè)置足夠大小和數(shù)量的人孔門(該人孔門大小應(yīng)滿足更換催化劑的要求)。反應(yīng)器設(shè)計還考慮內(nèi)部催化劑維修及更換所必須的起吊裝置。
2、催化劑的說明
催化劑的形式主要有蜂窩式、波紋板式、板式等，目前三種型式的催化劑在電廠脫硝項目上均有使用。本項目方案采用蜂窩式催化劑為基本方案，波紋板式催化劑為備選方案。SCR空間上滿足波紋板式催化劑及多種催化劑互換能力和裕量。蜂窩狀催化劑的內(nèi)孔孔徑?jīng)Q定了催化劑抗堵灰的特性，表面還加裝了金屬篩網(wǎng)防止爆米花灰墜落和細灰搭橋形成大灰，能有效防止催化劑嚴重堵塞。
SCR反應(yīng)器催化劑能承受運行溫度430℃不少于連續(xù)5小時的考驗，而不產(chǎn)生任何損壞和性能衰減。 催化劑的設(shè)置方式暫為2層，滿足不低于業(yè)主要求的設(shè)計脫硝效率。
a. 蜂窩式催化劑整體成型
b. 蜂窩式催化劑孔徑7.4 mm，我公司根據(jù)自身的特點以及設(shè)計條件合理確定
c. 蜂窩式催化劑壁厚大于0.7 mm
3、氨制備系統(tǒng)的說明
  氨儲存區(qū)露天布置。液氨貯存和制備系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機、液氨儲罐、液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽及氨氣吸收槽、廢水泵、廢水池等。
3.1 卸料壓縮機
選擇的卸料壓縮機能滿足工藝條件要求。在選擇壓縮機排氣量時，要考慮儲氨罐內(nèi)液氨的飽和蒸汽壓、液氨卸車流量、液氨管道阻力及卸氨時氣候溫度等。壓縮機抽取液氨槽車中的氨氣，經(jīng)壓縮后送入槽車，將液氨推擠入液氨儲罐中。本方案設(shè)1臺壓縮機。
3.2 液氨儲罐
液氨儲罐用來貯存SCR反應(yīng)還原劑液氨。儲罐上安裝有超流閥、逆止閥、緊急關(guān)斷閥和有保障閥。儲罐還裝有溫度計、壓力表液位計和相應(yīng)的變送器將信號送到脫硝控制系統(tǒng)，當儲罐內(nèi)溫度或壓力高時報警。儲罐有防太陽輻射措施，四周安裝有工業(yè)水噴淋管線及噴嘴，當罐體溫度過高時自動淋水裝置啟動，對罐體自動噴淋減溫；當有微量氨氣泄漏時也有氨氣泄漏檢測儀報警并自動啟動淋水裝置，對氨氣進行吸收，控制氨氣污染。每臺液氨儲罐容量按照脫硝反應(yīng)器運行3～7天所需氨氣的量。本方案設(shè)1臺液氨儲罐。
3.3 液氨蒸發(fā)槽
液氨蒸發(fā)所需要的熱量采用蒸汽加熱來提供熱量。蒸發(fā)槽上裝有壓力控制閥將氨氣壓力控制在一定范圍，當出口壓力達到過高時（0.35MPa），則切斷液氨進料。在氨氣出口管線上裝有溫度檢測器，當溫度過低時切斷液氨，使氨氣至緩沖槽維持適當溫度及壓力，蒸發(fā)槽也裝有有保障閥，可防止設(shè)備壓力異常過高。液氨蒸發(fā)槽按照在BMCR工況下100％容量設(shè)計。
3.4 氨氣緩沖槽
從蒸發(fā)槽蒸發(fā)的氨氣流進入氨氣緩沖槽，通過調(diào)壓閥減壓成一定壓力，再通過氨氣輸送管線送到鍋爐側(cè)的脫硝系統(tǒng)。液氨緩沖槽能滿足為SCR系統(tǒng)供應(yīng)穩(wěn)定的氨氣，避免受蒸發(fā)槽操作不穩(wěn)定所影響。緩沖槽上也設(shè)置有有保障閥保護設(shè)備。
3.5 氨氣吸收槽
氨氣吸收槽用于吸收各氨設(shè)備通過有保障閥排放的氨氣。氨氣吸收槽為一定容積水罐，水罐的液位由滿溢流管線維持，吸收槽設(shè)計連結(jié)由罐頂淋水和罐側(cè)進水。液氨系統(tǒng)各排放處所排出的氨氣由管線匯集后從吸收槽底部進入，通過分散管將氨氣分散入吸收槽水中，利用大量的水來吸收有保障閥排放的氨氣。由于氨氣危害很大，需要對排放的氨氣進行吸收處理。
3.6 氨氣稀釋風(fēng)機
噴入反應(yīng)器煙道的氨氣為空氣稀釋后的遠離爆炸極限值的混合氣體。
3.7 氨氣泄漏檢測器
液氨儲存及供應(yīng)系統(tǒng)周邊設(shè)有多個氨氣檢測器，以檢測氨氣的泄漏，并顯示大氣中氨的濃度。當檢測器測得大氣中氨濃度過高時，在機組控制室會發(fā)出警報，操作人員可采取必要的措施，以防止氨氣泄漏的異常情況發(fā)生。采取措施將電廠液氨儲存及供系統(tǒng)與周圍系統(tǒng)作適當隔離。
3.8 排放系統(tǒng)
液氨儲存和供應(yīng)系統(tǒng)的氨排放管路為一個封閉系統(tǒng)，由氨氣吸收槽吸收成氨廢水后排放至廢水池，再經(jīng)由廢水泵送到工業(yè)廢水處理站。
3.9 氮氣置換
脫硝系統(tǒng) 關(guān)鍵的有保障問題是：保持液氨儲存及供應(yīng)系統(tǒng)的嚴密性，防止氨氣的泄漏和氨氣與空氣的混合造成爆炸?；诖朔矫娴目紤]，本系統(tǒng)的卸料壓縮機、液氨儲罐、氨氣溫水槽、氨氣緩沖槽等都備有氮氣置換管線。在液氨卸料之前通過氮氣置換管線對以上設(shè)備分別進行嚴格的系統(tǒng)嚴密性檢查，防止氨氣泄漏和系統(tǒng)中殘余的空氣混合爆炸，造成危險。
3.10 液氨儲存和供應(yīng)控制系統(tǒng)
液氨儲存和供應(yīng)控制由（PLC）實現(xiàn)。所有設(shè)備的啟停、順控、連鎖保護等都可以從（PLC）實現(xiàn)，設(shè)備及有關(guān)閥門啟停開關(guān)還可通過MCC盤柜硬手操實現(xiàn)。對液氨儲存和供應(yīng)系統(tǒng)故障信號實現(xiàn)控制室報警光字牌顯示。此系統(tǒng)所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)都可以在CRT上監(jiān)視，系統(tǒng)連續(xù)采集和處理反映液氨儲存和供應(yīng)系統(tǒng)運行工況的重要測點信號，如儲罐、溫水槽、緩沖槽的溫度、壓力、液位顯示、報警和控制，氨氣檢測器的檢測和報警等。
4、 流體模擬試驗方案
流體摸擬試驗的目的是合理布置煙道、導(dǎo)流板、靜態(tài)混合器、飛灰整流器和催化劑等，以便驗證在SCR反應(yīng)器中 一層催化劑前的流場、溫度場和氨氮比的分布和氨噴射格柵之前流速分布滿足催化劑要求，同時，還可確定灰塵散落在脫硝裝置的可能區(qū)域。
流體摸擬研究包括從鍋爐省煤器出口到空氣預(yù)熱器入口的煙道，包括配有飛灰整流器和催化劑床的反應(yīng)器。如有必要，也要包括煙道里反應(yīng)器上游或鍋爐出口的所有內(nèi)部件。同時也包括反應(yīng)器入口煙道的氨噴射格柵（AIG）以估算對壓損和流量分布的影響。模擬的負荷從50～100％BMCR。
流體摸擬前的，我們先利用CFD 計算軟件通過采用數(shù)學(xué)模型求解Navier-Stooks 方程來模擬流體動力狀況。