3X150t循环流化床锅炉SNCR脱硝方案文档格式.docx
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3）SO2/SO3转化率：
SNCR不会产生类似SCR工艺SO2/SO3转化率问题，不会对空预器腐蚀、造成堵塞的风险。
4）经济性：
由于SNCR技术不需要对烟道做较大改造，不需要催化剂以及反应器，因此投资成本和运行成本较低。
5）系统简单、控制方便：
SNCR技术最主要的系统就是还原剂的储存系统和喷射系统，主要设备有储罐、泵、喷枪和必要的管路、仪控设备，采用PLC控制系统，所有操作均可在界面上完成，操作简单，控制方便。
6）SNCR技术不需要对锅炉燃烧设备和受热面进行大的改动，也不需要改变锅炉的常规运行方式，对锅炉的主要运行参数也不会有显著影响。
1.3主要影响因素
煤粉炉循环流化床锅炉
SNCR工艺使用氨基还原剂，在窗口温度区域800～1000°
C把还原剂喷入到烟气中，与烟气中的NOx发生还原反应，脱除NOx，生成N2和H2O，煤粉炉及循环流化床锅炉SNCR过程原理示意参见上图。
由于在一定温度和氧含量氛围时，氨气还原反应中占主导，表现出选择性，因此称之为选择性非催化还原。
在SNCR技术设计和应用中，影响脱硝效果的主要因素包括：
1）温度范围；
2）合适的温度范围内可以停留的时间；
3）反应剂和烟气混合的程度；
4）未控制的NOx浓度水平；
5）化学计量比NSR；
6）气氛（氧量、一氧化碳浓度）的影响；
7）还原剂的类型和状态；
8）添加剂的作用；
2工程概述
2.1项目概况
3×
150T/H流化床锅炉，按照每年8000小时运行，按环保部门要求对3台锅炉进行烟气脱硝。
●采用SNCR脱硝工艺。
●SNCR采用20﹪氨水为脱硝剂。
2.2设计原则
本初步技术方案书适用于3×
150T/H流化床锅炉脱硝改造选择性非催化还原法（SNCR）烟气脱硝装置。
烟气脱硝技术总的设计原则包括：
（1）本工程采用选择性非催化还原脱硝（SNCR）工艺。
（2）一套还原剂卸载系统。
（3）使用外购的20～25%浓度成品氨水作为脱硝还原剂。
（4）脱硝装置的控制系统采用PLC控制系统，并纳入电厂DCS系统中。
（5）在保证还原剂喷射区温度800℃~930℃条件下，SNCR入口浓度不高于200mg/Nm3（干基，过剩空气系数1.4）时，出口NOx浓度均不高于80mg/Nm3。
（6）NH3逃逸量控制在10ppm以下。
（7）脱硝装置可用率不小于95%，服务寿命为30年。
2.3技术要求
2.3.1工程范围
锅炉的脱硝装置SNCR脱硝装置的设计、设备供货、安装、系统调试和试运行、考核验收、培训等。
2.3.2脱硝装置的总体要求
脱硝装置（包括所有需要的系统和设备）至少满足以下总的要求：
●采用SNCR烟气脱硝技术；
●锅炉入口烟气NOx浓度为200mg/Nm3（干基，过氧空气系数1.4）时，脱硝改造后锅炉出口烟气NOx浓度控制在80mg/Nm3（干基，过氧空气系数1.4）以下。
●在设计温度850℃~950℃条件运行负荷范围内有效地运行，SNCR工艺脱硝效率不低于60%；
●脱硝装置应能快速启动投入，在负荷调整时有良好的适应性，在运行条件下能可靠和稳定地连续运行；
●在锅炉运行时，脱硝装置和所有辅助设备能投入运行而对锅炉负荷和锅炉运行方式没有任何干扰，SNCR脱硝系统不增加烟气阻力。
●脱硝装置在运行工况下，氨的逃逸小于8mg/Nm³
。
●使用氨水作为脱硝还原剂，氨水由业主直接外购。
氨水正常为浓度为20~25%，但浓度会在15%-25%范围内波动。
●烟气脱硝工程内电气负荷均为低压负荷情况，系统内只设低压配电装置，低压系统采用380V动力中性点不接地电源；
●烟气脱硝工程的控制系统采用PLC控制系统，该系统可以独立运行，实现脱硝系统的自动化控制。
控制对象包括：
还原剂流量控制系统、喷枪混合控制系统、稀释水控制系统、温度监测系统。
脱硝控制系统可在无需现场就地人员配合的条件下，在脱硝控制室内完成对脱硝系统还原剂的输送、计量、水泵、喷枪等的启停控制，完成对运行参数的监视、记录、打印及事故处理，完成对运行参数的调节。
●系统设备布置充分考虑工程现有场地条件，还原剂运输，全厂道路（包括消防通道）畅通，以及炉后所有设备安装、检修方便；
●在设备的冲洗和清扫过程中如果产生废水，收集在脱硝装置的排水坑内，废水宜排入电厂废水处理设施，集中处理，达标排放。
●在距脱硝装置1米处，噪音不大于85dBA；
●所有设备的制造和设计完全符合安全可靠、连续有效运行的要求，性能验收试验合格后一年质保期内保证装置可用率≥95%；
●脱硝装置的检修时间间隔与机组的要求一致，不增加机组的维护和检修时间。
机组检修时间为：
小修每年1次，中修周期为3年，大修周期为6-7年；
●脱硝装置的整体寿命为30年。
●为了确保工程质量，在使用寿命期间始终能实现本工程要求的脱硝效果，供方所提供的设备、部件保证都是经过运行验证、可靠、质量良好的产品。
2.4标准与规范
脱硝装置的设计、制造、土建施工、安装、调试、试验及检查、试运行、考核、最终交付等符合相关的中国法律及规范。
对于标准的采用符合下述原则：
●与安全、环保、健康、消防等相关的事项必须执行中国国家及地方有关
法规、标准；
●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；
●进口设备和材料执行设备和材料制造商所在国标准；
●建筑、结构执行中国电力行业标准或中国相的行业标准。
投标方在投标阶段提交脱硝工程设计、制造、调试、试验及检查、试运行、性能考核、最终交付中采用的所有标准、规定及相关标准的清单。
在合同执行过程中采用的标准需经招标方确认。
工程联系文件、技术资料、图纸、计算、仪表刻度和文件中的计量单位为国
际计量单位（SI）制。
2.5国内标准及规范
投标方提供的国内规范、规程和标准必须为下列规范、规程和标准的最新版本，但不仅限于此：
HJ563-2010《火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性非催化还原法》
GB13223－2011《火电厂大气污染物排放标准》
GB50054－2011《低压配电设计规范》
GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》
GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》
DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》
DL5028-93《电力工程制图标准》
DL400-91《继电保护和安全自动装置技术规程》
DL/T5153-2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》
SDJ26-89《发电厂、变电所电缆选择与敷设设计技术规程》
DLGJ56-95《火力发电厂和变电所照明设计技术规定》
DL-T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
GB50034－2004《工业企业照明设计标准》
GB12348－2008《工业企业厂界噪声标准》
DL/T5137-2001《电测量及电能计量装置设计技术规程》
DL/T5041-2012《火力发电厂厂内通信技术规定》
DL／T5044-2004《电力工程直流系统设计技术规程》
DL／T621-1997《交流电气装置的接地》
GB2625-1981《过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号》
NDGJ16-89《火力发电厂热工自动化设计技术规定》（保留部分）
GBJ93-86《工业自动化仪表工程施工及验收规范》
3流程描述及技术特点
3.1设计基本条件
3.1.1锅炉及辅助设备
（1）锅炉参数
序号
项目
单位
数值
备注
1
烟气流量
Nm³
/h，干，6%O2
180000
2
炉膛内烟气温度
℃
SNCR反应温度
3
旋风分离器入口温度
820～950
4
烟气灰分
g/Nm3
BMCR
5
入口NOx
mg/Nm3
200
BMCR，干基@6%O2
6
出口NOx
不大于50
干基@6%O2
7
O2
%vol.
BMCR，湿基
8
CO2
9
H2O
10
N2
11
SO2
（2）煤质分析资料，未提供
3.1.2公用系统
（1）除盐水：
压力：
进口0.6MPa；
温度：
常温；
（2）电源
动力电源：
每台炉提供一路三相四线制电源，380V/220V，50Hz
（3）压缩空气
压力：
进口0.6MPa
≤50℃
3.1.3脱硝系统设计参数见表4-3。
表4-3处理后烟气参数表
指标
NOx初始浓度
<
6%O2
SNCR脱硝后NOx浓度
80
NH3逃逸量
mg/m3
≤8
NH3/NO3摩尔比
1.6
SNCR脱硝效率
%
60%
系统可用率
≥95
3.2SNCR工艺流程
本SNCR系统工艺流程主要由6大系统组成：
氨水接收和储存系统、输送系统、稀释计量系统，分配系统、喷射反应系统和控制系统。
（1）氨水接收和储存系统
槽罐车运送过来的20%浓度的氨水溶液，经氨水卸料泵向氨水储罐输送氨水，氨水罐旁设置冲洗水等附属设施。
氨水储存罐采用立式，设计储存3台锅炉5~7天的用量，材质采用不锈钢；
在氨水储罐设置液位测量仪精确测量氨水液位，在氨储罐范围内设置有氨气浓度显示仪及报警信号系统，有效确保了人员生命健康及设备的安全稳定。
本设计根据项目的规模及现场的实际情况，采用12座立式氨水储罐，并设置2台氨水投加泵，一用一备。
氨水罐
氨储罐附近检测出有氨泄漏，声光信号将发出警报同时检测装置将向控制系统报警。
一旦气体监测仪检测出任何部位发生高浓度警报时，控制系统将自动停止SNCR系统。
当需要充填氨储罐时，低液位计会向主控系统（PLC）发送警报。
氨储罐的实际容量由PLC监测并显示。
卸氨进程启动时从本地控制柜面板进行的。
检查卸氨管路是否卡牢阀门是否打开，卸氨泵手动启动。
加注30吨氨水约为60分钟。
为了防止氨气外溢，氨区设有氨气吸收罐，从氨灌外溢出来的氨气经过吸收罐洗涤后再外排，大大减少了氨区周边的空气污染。
氨区设置遮阳防雨措施以避免阳光直晒和雨淋。
同时，氨水罐不应该置于密闭的房间内。
遮雨棚使用镀锌钢板或波纹钢版搭建，并配有照明、接地和防雷设施。
紧急喷淋（配有洗眼器）使用镀锌钢管供水，放置于雨棚外边。
（2）稀释水存储及输送模块
为了将20%浓度的氨水溶液稀释成5%~10%左右浓度的稀氨水溶液，故设置了稀释水储存及输送模块，稀释储罐高液位报警停止加注，低液位启动水箱加注过程。
设置1只2立方米水箱，采用304不锈钢制造，满足锅炉平均5小时脱硝系统用量要求。
储罐设液位、温度监测，通过液位变送器实现就地及远程连续监测。
配备一用一备两台立式离心泵，水泵流量1.5m³
/h，扬程100m，功率2.2KW。
氮氧化物浓度变化时，除盐水将氨水溶液稀释到适当的浓度进行喷射。
高压除盐水输送与单向阀门的使用防止了氨水溶液回注污染稀释水线。
输送模块
（3）计量和分配模块
计量分配系统中对氨水、稀释水、压缩空气分别进行计量和分配，通过对NOx浓度、生产工况的变化作出响应，控制调节适当的空气/氨水质量比率，以取得最佳的NOx还原效果。
本系统中控制单元采用模块化设计，采用PLC进行控制。
20%溶液和稀释水在混合分配模块进行混合。
用来测量和控制正常运行时需要的氨水溶液量的组件被装配在计量混合柜中。
这些模块配有控制阀和流量变送器等，用来自动控制到喷枪的溶液溶液总流量。
下图为安装调试中的脱硝用计量模块和分配模块。
分配模块计量混合模块
NOx控制器所需的必要氨水溶液量来自氨水溶液输送管道。
水量由流量仪检测，气动调节阀控制。
控制系统所需软水（与氨水溶液混合前）由流速仪监测，气动调节阀控制。
混合还原剂压力由压力计控制。
该模块为每台锅炉配置1个，共3个。
（4）还原剂喷射模块
本系统采用由脱硝专用喷枪，将经稀释后的氨水、压缩空气经分配和再次计量后，定量送至喷射层喷枪，经喷枪雾化后，喷射到炉内800℃-950℃处与烟气混和反应，生成氮气和水。
本系统中设置温度探测仪及流量控制阀，可根据分解炉内实际工况、温度、NOx的浓度来对氨水喷入量进行有效控制已达到最佳脱硝效果。
当负荷及NOx浓度的变化，PLC控制氨溶液稀释模块到一定的浓度，并实时调整还原剂喷射量以保证系统经济有效的运作。
一旦喷枪出现故障，入口处的流量计及压力计将发送警报。
下图为压缩空气控制模块箱照片。
喷枪采用双液喷嘴内部混合。
每支喷枪由外部的压缩空气管和靠内部的氨水溶液溶液管组成。
内部管与外部管相连接，外部管通过卡套接头与喷枪套管连接。
喷枪具有高的冲力，还可以调节喷雾效果和液滴的尺寸。
对于有角度的喷枪，喷射角度可以在运行期间进行改变。
喷枪没有可移动部件，只有外部管是可以活动的。
在现场可以通过调节外部管以获得不同的喷雾形式。
固定安装的喷枪通过外缠不锈钢的聚四氟乙烯软管向炉膛内喷射还原剂。
下图是守望者SNCR脱硝专用喷枪照片。
喷枪
喷枪安装时，调整好正确的插入深度和喷雾效果后，使用卡套接头在相应的位置进行固定。
需要维护喷枪时，打开快速接头即可卸下喷枪，重新插入时无需再次调整。
初步设计喷枪安装在炉膛出口出水平烟道上，每侧烟道安装3支喷枪，单台锅炉共6支。
3.3控制系统模块
根据从温度测量和NOx分析仪的信息，控制系统可以实时调整稀释浓度及喷射位置。
氨逃逸量也作为实时稀释浓度的依据之一。
不正确的设置或设置值和实际值出现高偏差时将发送报警。
下列信号需要PLC提供的用于SNCR正常运行的信号（至少包含，但不仅限于于此）：
a．氨储存模块：
氨罐液位、温度、压力
氨罐出料阀开启/关闭
氨气泄漏检测报警
b氨水输送模块：
供氨泵开启/关闭/故障报警
供氨泵流量
供氨泵出口管道压力
c．稀释水模块：
稀释水罐液位
稀释水泵开启/关闭/故障报警
稀释水泵流量
稀释水泵出口管道压力
d．混合分配模块：
混合器压力
混合器流量
e．还原剂喷射模块
母管压力
母管流量
支管压力
支管流量
压缩空气管压力
f．炉膛
炉膛温度（多点均布）
SNCR进出口处NOx浓度
g．锅炉负荷
主系统模式
开启/关闭SNCR系统信号
分布式计算机控制模块经常布置在罐区，需要防尘、防水，但同时也可以布置在专门的电气设备间，中控室或者锅炉间的给料和喷射设备附近。
运行模式可为当地或远程控制模式。
远程运行模式操作命令通过PLC进行。
控制面板也可收集及存储工艺信息。
正常情况下，SNCR系统是全自动模式下进行的，即不需要人工介入控制。
但是该系统也可在手动模式下运行，即系统可以通过控制面板进行控制。
3.4SNCR系统设备配置
针对该项目情况，我方提供的SNCR装置主要包括：
1）1个储罐的还原剂储存系统；
2）1个60m3的304罐、以及用于输送氨水溶液到后续工艺的输送泵模块PMR；
3）包括一个容积为2m3的304水罐，及软水输送泵撬模块PMW的稀释水模块；
4）每台锅炉配1个混合分配模块DDM；
5）每台锅炉配1个喷射模块IM；
6）3台炉配18根喷枪（最终喷枪数量根据设计资料和CFD流场模拟确定）；
7）系统采用PLC控制系统。
4控制系统
4.1总则
本工程采用SNCR脱硝工艺，考虑该装置控制采用独立控制器控制，控制系统为PLC，同时设立独立的操作员站。
脱硝装置出口烟道上设置NOx/O2及NH3逃逸取样分析仪，信号纳入电厂DCS系统中。
控制系统能实现炉内喷射还原剂及SNCR供用系统配料的自动控制，并保证脱硝系统能跟随锅炉运行负荷变化而变化。
使锅炉脱硝系统长期、可靠的安全运行。
为了保证系统的可靠性和提高性价比，氨水站以及每台锅炉的SNCR计量分配系统、SNCR喷射系统，并纳入锅炉DCS控制系统中。
在正常工作时，每隔一个时间段记录燃烧系统及SNCR运行工况数据，包括热工实时运行参数、设备运行状况等。
当故障发生时系统将及时记录故障信息。
操作员终端可存储大量信息，自动生成工作报表及故障记录，存储的信息可通过查询键查询。
4.2仪表和控制系统配电原则
1）采用的电压等级：
AC380/220V。
2）低压厂用电采用380V电压，200kW以下电动机采用380V电压。
3）75kW以下的电动机和杂用负荷由380V电动机控制中心（MCC）供电。
4）SNCR系统采用先进控制系统，并符合现行电厂标准。
脱硝PLC系统和整个电厂DCS系统设计相协调，并无条件满足整个电厂DCS系统的接口要求。
4.3控制系统方案
4.3.1脱硝SNCR区域控制方案
脱硝SNCR区域PLC控制系统与主厂控制系统留有以太网通讯接口，采用操作员站LCD显示器和鼠标（键盘）作为脱硝装置主要监控手段，运行人员通过LCD和鼠标（键盘）可以完成脱硝装置的监视、调整、设备启停等控制操作。
设计功能
1．采用PLC硬件进行控制。
主要功能包括：
数据采集处理、模拟量控制、顺序控制。
2．脱硝控制系统能够以机组为单位独立运行，由机组脱硝控制系统操作员站操作界面监控机组脱硝运行状态。
从操作员站上能够通过通讯方式完全监视整个脱硝系统所有的信号。
3．脱硝岛有完善的保护系统，以确保在危险工况下自动安全停机或人工进行停机，重要设备设就地事故按钮。
4.低压电气设备进入脱硝控制系统控制。
4.3.2脱硝公用区域控制方案
脱硝公用区域采用PLC控制，通过网络与SNCR区域PLC系统通讯。
新建操作员站。
公用系统仪控设备接入主厂IO备用点。
采用操作员站LCD显示器和鼠标（键盘）作为脱硝公用区域装置主要监控手段，运行人员通过LCD和鼠标（键盘）可以完成脱硝公用装置的监视、调整、设备启停等控制操作。
设计功能：
1．PLC主要功能包括：
与脱硝SNCR系统的通讯采用冗余以太网通讯。
2．脱硝控制系统能够以机组为单位独立运行，由机组脱硝控制系统操作员站操作界面监控机组运行状态。
从操作员站上能够通过通讯方式完全监视脱硝公用系统所有的信号。
3．公用区域有完善的保护系统，以确保在危险工况下自动安全停机或人工进行停机，重要设备设就地事故按钮。
4.低压电气设备进入控制系统控制。
4.3.3脱硝控制系统初步IO统计
脱硝系统I/O点数
IO类型
AI
AO
DI
DO
总计
数量
40
16
30
126
4.4检测仪表
4.4.1温度测量
集中显示和控制的测温元件采用双支“K”型热电偶及pt100热电阻，耐磨型，选用耐高温不锈钢保护套管，保护套管的外径尺寸和插入深度符合相关行业标准，热电偶选用防水型。
4.4.2压力/压差变送器
集中压力测量仪表选用进口智能式变送器。
变送器是二线制的，输出4～20mA信号，带HART协议，所有压力/差压变送器均配LCD显示表头。
就地压力表一般采用不锈钢压力表。
表盘直径为150，精度不低于1.5级。
压力表设置在容易观察的位置，压力表考虑防尘、防腐。
压力取样阀门材质选用304。
4.4.3流量测量
流量仪表选用电磁流量计，带有4～20mADC两线制信号输出及HART协议。
流量计根据介质特性、安装场合对稀释水、喷枪模块入口氨水等介质流量测量采用电磁流量计；
氨水密度测量采用质量流量计；
烟气流量测量由烟气在线监测分析系统CEMS完成。
4.4.4液位（物位）仪表
本脱硝工程氨水储罐的液位选用磁翻板液位计。
4.4.5电缆
所有仪表和控制电缆均采用阻燃型电缆。
所有进PLC的电缆采用阻燃型聚氯乙烯绝缘屏蔽电缆，最小导体截面为1.0mm2。
热电偶采用延长型补偿电缆。
4.4.6桥架
脱硝仪表电缆桥架采用铝合金材质桥架。
4.5电源和气源
4.5.1电源
脱硝区域内仪
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