20吨锅炉烟气脱硝技术规范.docx
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20吨锅炉烟气脱硝技术规范
20吨锅炉烟气脱硝技术规范
1.1总则
本技术方案适用于20吨锅炉烟气脱硝工程供货、系统设计、安装调试项目。
提出了该系统的功能设计、结构、性能、安装和调试等方面的技术要求。
土建部分由我方设计出图，需方采购、施工并安装。
脱硝（SNCR）主要的原则及技术要求：
（1）本项目采用选择性非催化还原烟气脱硝（SNCR）工艺。
（2）本项目的还原剂采用20%尿素水。
（3）SNCR脱硝系统满足全天24小时连续运行，年运行时间大于7200小时。
（4）SNCR脱硝系统使用寿命不低于10年。
（5）脱硝装置可用率不低于98%；
（6）系统装置先进、安全、可靠、便于运行维护；
（7）工艺流程合理、装置布置简洁、美观；
（8）设1套还原剂制备和输送公用系统。
（9）烟气脱硝装置的控制系统采用PLC控制系统。
（10）SNCR设计出口NOx浓度小于200mg/Nm3。
SNCR设计脱硝效率大于60%。
本技术规范书所提出的技术规范、要求仅适用于20吨锅炉烟气脱硝工程，它包括该工程系统、设备的设计和结构、性能、安装、调试和试验等方面的技术要求。
本次脱硝工程的招标范围为：
脱硝工程对20吨锅炉进行脱硝治理，公用设施按照1台锅炉设计、供货、安装。
本工程的整体设计由我方负责，设计规模为20吨锅炉烟气脱硝设施。
1.2工程概况
1.2.1概述
本项目建设20吨锅炉烟气脱硝工程。
锅炉全钢架结构、平衡通风。
根据锅炉形式合理选取喷枪布置位置和数量。
1.2.2厂址
项目：
20吨锅炉SNCR炉内脱硝
锅炉厂址：
1.2.3厂区的岩土工程条件
1.2.4地震烈度
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），扩建厂区地震动峰值加速度为0.10g（相应的地震基本烈度为7度），。
场地土类型与建筑场地类别
厂/场区地震地震基本烈度为Ⅷ级
厂址区建筑场地建筑场地级别为I~II类场地
1.2.5锅炉基础数据
锅炉型号：
链条锅炉
1、锅炉主要参数：
序号
项目
单位
20T锅炉参数
1
处理烟气量
m3/h
60000
2
脱硝前NOX
排放浓度
mg/Nm3
<400
3
脱硝后NOX
排放浓度
mg/Nm3
<200
4
炉内温度
℃
850-1100
5
含氧量
%
8~10
1.2.6设备使用条件
1）设备安装条件：
主厂房室外安装；
2）还原剂：
以20%浓度的尿素溶液作为SNCR烟气脱硝系统的还原剂；
3）主燃料：
煤；
4）运行方式：
每天24小时连续运行；
5）年累计工作时间：
不小于7200小时；
6）供电条件：
电压为380/220V交流三相四线制，电源频率为50±0.5HZ；
7）压缩空气的品质为：
仪用压缩空气，干燥、无油；压力露点：
-20℃；
运行压力：
0.4~0.6MPa
8）稀释水：
名称
条件
pH值
6～9
全硬度
<3mmol/kg
钙硬度
<2mmol/kg，作为CaCO3，最好<0.2mmol/kg
全碱度
<2mmol/kg，最好<0.2mmol/kg
铁
<0.5mg/kg
导电度
<250µmho/cm
没有明显的浑浊和悬浮固态物
1.3设计与运行条件
1.3.1SNCR脱硝工艺描述:
我公司与美国斯普瑞公司合作，独家引进吸收该公司的SNCR烟气脱硝技术及喷雾技术，进行了技术的自主转化。
针对国内生大、中、小型锅炉的炉内脱硝技术，进一步完善了工艺系统设计，形成了技术成熟、适应国内需要的SNCR系统，可广泛适用于循环流化床锅炉、焚烧线、水泥窑等各类系统的烟气脱硝处理。
脱硝设计采用正版美国ANSYS公司的CFD计算流体力学仿真分析软件包Fluent12.0版本，目前比较流行的是采用CFD技术，对本脱硝工程SNCR系统的布置进行了数值模拟计算体力学技术（CFD）进行分析、预测。
由于SNCR反应需要在特定的温度区间和停留时间下进行，所以还原剂喷射位置的确定对SNCR系统十分关键。
错误的喷射位置会造成还原剂用量增加和达不到要求的脱硝效率。
还原剂喷射位置的确定需要通过流场模拟以确定喷射位置，流场模拟会模拟锅炉温度、气体流动和烟气混合情况，以确定合适的喷射位置。
SNCR的效率取决于以下几点：
烟气温度，还原剂和烟气混合、反应的停留时间，还原剂的喷射量，还原剂的和烟气的混合效果，未控制时的NOx含量，以及氧气和二氧化碳的含量。
设计和运行良好的SNCR系统，在达到一定的脱硝效率同时，不会有过量的未反应或其他的污染物质排放到空气中。
当温度高于适合NOx脱除反应的温度范围，NOx脱除效率也将降低。
在曲线的右边，还原剂的氧化反应将增强，其将和还原剂与NOx的反应进行竞争。
尽管脱除效率低于最优，但运行的时候一般温度是高于最优温度的，这样能减少副反应的发生。
SNCR的最佳反应温度是850~1100℃。
SNCR的原理是以尿素[CO（NH2）2]等作为还原剂，雾化后注入锅炉。
在一定的温度范围内，尿素等还原剂可以在无催化剂的作用下选择性地把烟气中的NOx还原为H2O，故是一种选择性化学过程。
其原理如图所示。
2、SNCR技术简介
SNCR技术是以PETROSNCR系统为核心，并在此基础上进行设计转化和国内配套而发展起来的。
SNCR系统采用模块化设计，处理工艺由下图所示。
选择性非催化还原技术就是用尿素（尿素溶液需进行蒸汽加温至30°C以上，防止尿素结垢堵塞输送水管）等还原剂喷入炉内与NOX进行选择性反应，不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂，而且还需要一定的停留时间。
还原剂喷入炉膛合适的温度区域，该还原剂（尿素）迅速热分解与烟气中的NOX进行SNCR反应，该方法是以炉膛为反应器。
SNCR主要由还原剂储存和输送模块、稀释模块、计量混合模块及喷射和雾化风模块组成。
（1）还原剂储存和输送模块
储罐及还原剂输送模块安装于混凝土围堰内。
输送泵（1用1备），通过尿素水流量调节阀和回流调节来控制流量和压力。
（2）稀释模块
稀释水箱用来缓冲稀释水，并保证SNCR系统10小时的用水量，稀释水泵（1用1备），通过稀释水变频调节稀释水的流量和压力。
（3）计量混合模块
一台炉一套计量混合模块，所有仪器仪表集中布置，布置在计量混合模块柜内。
每台炉所需的稀释水在与尿素水混合前由流量计控制，电动调节阀调节。
每个喷射点均由流量计控制，确保分配均匀。
还原剂混合液的压力由压力表监控。
计量混合模块布置在喷射区附近。
（4）炉前喷射和雾化风模块
在线配制稀释好的尿素溶液将送到喷射区，各喷枪的还原剂设有阀门控制本喷射点是否投运，喷枪采用固定方式。
喷枪喷射所需的雾化介质采用压缩空气。
雾化空气总管上设有压力控制，分几路通到各喷枪，并保证雾化风24小时开启。
图1为：
负荷波动大锅炉SNCR脱硝工艺流程
1.3.2设计、制造、检验标准
本期工程采用的煤质资料按实际煤种作为设计煤种
1.4技术及性能要求
1.4.1设计、制造、检验标准
脱硝装置的设计、制造、安装、调试、试运行等应符合相关的中国规范及标准。
SNCR系统的设计、土建、供货、调试、试验及检查、试运行、考核、最终交付等应符合相关的中国法律及规范、以及最新版的ISO和IEC标准。
对于标准的采用应符合下述原则：
序号
标准名称
标准号
1
《1KV以上52KV及以下高压交流金属封闭开关设备和控制设备》
GB3906
2
《包装储运图示标志》
GB191
3
《标准电压》
GB153
4
《导体和电器选择设计技术规定》
DL/T5222-2005
5
《低压成套开关设备和控制设备》
GB7251.1-3
6
《低压成套开关设备基本试验方法》
GB9466
7
《低压电器外壳防护等级》
GB/T4942-2
8
《电力建设施工及验收技术规范》
DL/T5190.4-2004
9
《电气绝缘的耐热性评定和分级》
GB11021
10
《电气装置安装工程施工及验收规范》
GBJ232
11
《电压互感器》
GB1207
12
《钢结构工程施工及验收规范》
GB50305
13
《钢结构设计规范》
GB50017
14
《工业管道施工及验收》
GBJ253
15
《工业锅炉烟箱烟囱制造技术条件》
JB/T1621-1993
16
《工业企业厂界噪声标准》
GB12348
17
《工业企业噪声控制设计规范》
GBJ87
18
《固定式钢斜梯》
GB4053.4
19
《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法》
HJ/T76
20
《固定污染源烟气排放连续监测技术规范（试行）》
HJ/T75-2007
21
《固体绝缘材料工频电气强度的试验方法》
GB1408
22
《锅炉大气污染物排放标准》
GB13271
23
《锅炉烟尘测试方法》
GB/T5468
24
《火电厂大气污染物排放标准》
GB13223
25
《火力发电厂热力设备和管道保温油漆设计技术规定》
DL/T5072
26
《建筑抗震设计规范》
GB50011
27
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
DL/T620
28
《碳钢焊条》
GB/T5117-1995
29
《火电厂烟气脱硝工程技术规范-选择性非催化还原法》
HJ/T563-2010
DL/T5121-2000《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》
DL/T5072-2007《火力发电厂保温油漆设计规程》
GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》
HJ563-2010火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性非催化还原法
GB8978-2002《污水综合排放标准》
GBZ2-2007《作业环境空气中有害物职业接触标准》
DL5022-93《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》
DLGJ158-2001《火力发电厂钢制平台扶梯设计技术规定》
DL5027-1993《电力设备典型消防规程》
YB9070-92《压力容器技术管理规定》
GBl50-2011《压力容器》
YSJ212-92《灌注桩基础技术规程》
GB50009-2012《建筑结构荷载规范》
GB50010-2010《混凝土结构设计规范》
GB50017-2011《钢结构设计规范》
GB50003-2011《砌体结构设计规范》
GB50011-2010《建筑抗震设计规范》
GB50191-2012《构筑物抗震设计规范》
GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》
GB50040-1996《动力基础设计规范》
GB/T11263-1998《热轧H型钢和部分T型钢》
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DL/T5029-94《火力发电厂建筑装修设计标准》
DL/T5094-1999《火力发电厂建筑设计规程》
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GB50207-2002《屋面工程质量验收规范》
《中华人民共和国工程建设标准强制性条文-房屋建筑部分》
GB/T50001-2010《房屋建筑制图统一标准》
GB/T50105-2010《建筑结构制图标准》
DL400-91《继电保护和安全自动装置技术规程》
GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》
DL/T5044-95《低压配电设计规范》
GB755-2000《旋转电机定额和性能》
GB997-1981《电机结构及安装型式代号》
GB1971-1980《电机线端标志与旋转方向》
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GB1032-85《三相异步电机试验方法》
GB50217-94《电力工程电缆设计规范》
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其他标准和规范
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GB50171-2006《电气安装工程盘柜二次接线施工及验收规范》
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DL5017-2007《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》
GB50231-2009《机械设备安装工程施工及验收通用规范》
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GB50275-2010《GB50275-2010风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范》
HJ/T75-2001《火电厂烟气排放连续监测技术规范》
GB14554-93《恶臭污染物排放标准》
工程中的工作语言为中文，所有的文件、图纸均用中文进行编写。
上述标准中不包含的部分采用技术来源国标准或国际通用标准，由投标方提供，招标方确认；
上述标准有矛盾时，按较高标准执行。
1.4.2.2.1还原剂喷射系统
1）还原剂喷射系统的设计能适应锅炉50％～110％BMCR之间的任何负荷持续安全运行，并能适应锅炉的负荷变化和锅炉启停次数的要求。
2）SNCR脱硝装置能够在NOx排放浓度为最小值和最大值之间任何点运行。
3）喷射系统尽量考虑利用现有锅炉平台进行安装和维修。
4）喷枪有足够的冷却保护措施以使其能承受反应温度窗口的温度，而不产生任何损坏。
5）采用喷枪，压缩空气雾化的双流体喷枪，喷枪设置外套管。
6）在线配制稀释好的尿素溶液将送到各层喷射层，各喷射层设有总阀门控制本喷射层是否投运，投运的喷射层采用固定喷枪方式。
短喷枪喷射所需的雾化介质采用压缩空气。
炉前压缩空气总管上设有压力监测，分几路通到各喷射层，每个喷射层的雾化压缩空气总管设有压力调节、压力测量、流量控制阀门，再通往各个喷射器。
氮氧化物与还原剂在汽化后发生气相反应。
少量气态氨排入大气。
本工程每台锅炉配制16-18-24支喷枪，其中主要出力喷枪布置在燃烧室截面处，用于分配稀释后的还原剂，孔径尺寸根据实际选择喷枪尺寸确定。
进行详细施工设计时，通过数学模型计算（CFD）了解炉膛NOx浓度分布、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及烟气组分分布情况。
温度、混合效果、停留时间是链条锅炉SNCR系统取得上面的关键因素的保证，取决于喷点位置的选取。
所确定的喷射点应该温度合适，混合充分，并且有足够的停留时间。
锅炉最合适的反映剂喷射区域，高脱硝效率的关键所在。
尿素喷雾可以比较容易地充满垂直于烟气速度方向的横截面内，从而保证混合均匀。
再者，入口处烟气到中心管出口有较远的行程，获得较长的停留时间，有利于还原反应的进行。
有以下情况时，SNCR系统必须全部停止运行：
1，锅炉MFT动作
2，锅炉没有烟气量
3，脱硝DCS控制系统故障
4，尿素在线浓度计故障
5，NOx/O2/NH3污染物在线监测系统故障
6，尿素分配和调节系统故障
7，脱硝系统电源消失
1.4.2.2.3计量分配系统
1）每台锅炉配置计量与分配系统。
2）计量分配系统就近布置在喷射系统附近锅炉平台上，以焊接或螺栓的形式固定。
不影响锅炉其他部位检修工作。
3）计量分配系统设置空气过滤器，以防设备堵塞。
4）计量混合系统主要包括：
每种输入介质的开关阀；每种输入介质的过滤器；单向阀；还原剂控制阀；压缩空气压力调节阀；还原剂流量计；混合液用压力变送器；压缩空气用压力表；还原剂用就地手动控制阀、压力表、流量计。
1.4.2.2.4尿素溶液储存和制备系统
1）尿素溶液储存系统的总储存容量按照1台炉连续运行7-10天储量制作，区域布置考虑一台锅炉的所需，预留场地，本期建设的溶液制备与储存系统与将来扩建的设施考虑无互为备用。
还原剂尿素人工或输送带送入储罐，进行蒸汽加热搅拌。
储存罐及泵站模块可安装于混凝土围堰内。
为避免罐内过压或真空，罐顶部安装安全阀及呼吸阀。
运行期间，罐压通过压力变送器可实现就地及远程连续监测。
输送泵（一用一备）在一定压力下向SNCR系统提供尿素。
因此一定量的尿素循环往复，循环线路的压力由压力调节阀控制。
脱硝所要求的尿素量由安装在SNCR系统计量模块的流量控制阀设定。
尿素SNCR系统对罐区及系统安全设计要求较高，我们在储罐设计上对安全性作了详细的设计，如整个系统配有气体实时监测系统，一旦出现泄露将会发出警报，并在高位泄露的情况下自动停止系统运行。
为了保证储罐的安全，储罐上配有的所有仪器仪表均可采用防爆，在使用过程中不会产生电火花。
储罐的设计也充分考虑了尿素蒸汽压高的特点，设有温度及压力监测，对储罐内的压力进行实时监测，罐内一旦超压，压力释放阀会自动开启，使罐内压力回落到正常水平。
2）尿素考虑采用人工运输。
3）尿素溶液浓度为20％（重量比）。
4）尿素溶液和储存设备依据就近原则在锅炉附近空地布置。
设备间距满足施工、操作和维护的要求，各设备间的连接管道保温。
5）尿素溶液罐设置1座，溶液罐由不锈钢304材质制造，并做焊口露点检测，保证不泄漏。
6）尿素溶液罐的开口有人孔、尿素或尿素溶液入口、尿素溶液出口、液位表、温度表口、取样口和排放口。
7）尿素储罐设置输送泵，输送泵采用304材质。
8）尿素溶液储罐装设1座并设呼吸阀装置。
并在储存罐预留15%溶液管道接口。
设防止吸收尿素的水封槽。
9）尿素溶液储罐设有梯子、平台、栏杆和液面计支架。
10）尿素溶液罐考虑疏水回收利用。
11）尿素配置罐采用磁翻板液位计（带信号输出），尿素储存罐远传采用连续液位计，为雷达液位计。
1.4.2.2.5尿素溶液输送供给系统
1）每锅炉各设一套尿素溶液输送供给系统。
2）尿素溶液输送泵采用多级离心泵。
3）输送泵设有备用，对于每套输送供给系统，输送泵采用2×100%容量设计。
4）尿素溶液输送供给系统设置过滤器，以防止设备堵塞。
1.4.2.2.6背压控制安全阀
背压控制回路能调节尿素溶液输送泵为计量装置供应尿素所需的稳定流量和压力，背压控制阀设置配套。
1.4.2.2.7喷枪分配装置
喷枪分配装置放在喷枪前，同时，该装置设有雾化空气和冷却空气管道，为了安装方便，这个装置已组成模块。
喷枪是SNCR系统的关键设备，喷枪的材质、设计对脱硝系统的效率和喷枪的寿命有很大的影响。
我公司针对本锅炉要求的效率和雾化，设计最适合的喷枪。
火电锅炉炉膛大、烟气量大，设计基于本项目特点的耐磨耐高温、穿透力强的喷枪。
1.4.2.2.8墙式喷枪组件
每一个喷枪组件都具有适合的尺寸和特性，保证达到必须的NOx减排所需的流量和压力。
喷枪枪体材质316L，喷嘴为哈氏合金材质。
喷枪设进给推进系统。
每台锅炉都设有一个流量计量模块，包括一个布置在开关阀和流量调节阀之间的流量计构成。
计量模块管线上设置现场压力表和压力开关，压力开关的压力信号送往PLC系统，作为每台锅炉喷尿素溶液的反馈信号。
装设在烟囱的NOx测量信号送到PLC系统，经过一定的算法，通过PLC向调节阀发送指令信号。
尿素在计量管线的调节阀之后分成两路，分别送往两个分离器。
每个分离器均设置了尿素喷枪，每个分离器有一个尿素流量分配模块，而实现每支喷枪之间流量的均匀分配。
喷枪：
采用转为脱硝系统设计和生产的气力雾化喷射器，它包括喷枪本体、喷嘴座、雾化头、喷嘴罩四部分。
喷枪本体上的尿素溶液进口和雾化气体进口为螺纹连接，通过两根金属软管分别与尿素溶液管路、压缩空气管路连接。
每个组件包括空气雾化喷枪、用于插入调整的适配器、用于连接锅炉支撑的连接件、快装接头和用于化学剂和雾化空气管路及冷却空气管路连接的钢丝编织可弯曲软管。
1.4.2.2.9稀释水系统
当锅炉负荷或炉膛出口的NOx浓度变化时，送入炉膛的尿素量也应随之变化，这将导致送入喷射器的流量发生变化。
若喷射器的流量变化太大，将会影响到雾化喷射效果，从而影响脱硝率。
因此，设计了稀释水系统，用来保证在运行工况变化时喷嘴中流体流量基本不变。
1.4.2.3给水排水系统及废水处理系统
●给水排水系统：
SNCR系统，利用满足要求的新鲜化学水，自动配制成一定浓度的尿素溶液，经输送系统输送至喷枪，喷入炉膛内部进行脱硝反应。
按电厂水质报告，尿素溶液稀释水采用新鲜工业稀释所用水要或除盐水。
●废水的处理：
尿素溶液制备以及稀释过程中无废水产生，在系统停运期间，尿素管路的冲洗水回到尿素溶液制备车间地坑，重复回收利用，无需废水处理系统。
1.4.2.4管道
1.4.2.4.1设计原则
本工程中的工艺材料，根据物性及工艺要求，尿素溶液管道选用不锈钢无缝钢管，尿素溶液相关设备、管道阀门及相关辅材选用不锈钢材质；稀释水管道、压缩空气管道选用不锈钢材质的无缝钢管。
（1）投标方根据最新版国标设计、供应成套管道、辅件和管道支撑。
尿素制备到锅炉的尿素溶液循环管道的支架，尽量利用厂区原有管网支架。
（2）管道设计时，充分考虑工作介质对管道系统的腐蚀与磨损，选用恰当的管材（如衬胶钢管、不锈钢管、合金钢钢管和玻璃钢管道等）、阀门和附件，并且征得招标方的同意。
管道设保温措施及电伴热系统，符合火力发电厂保温油漆设计规程CodefordesigninginsulationandpaintingoffossilfuelpowerplantDL/T5072—1997和《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》GBJ126-89。
（3）投标方按设计标准，合理确定各管道系统的设计参数（如压力、温度、流量、流速等），其数据提交招标方。
（4）管道及附件的布置
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