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分系统调试方案讲解

中电投新疆能源化工乌苏热电（2×330MW）机组

烟气脱硝改造工程特许经营项目

分系统调试方案

中电投远达环保工程有限公司

二0一三年八月

附件：

调试药品用量清单

1设备概况

中电投新疆能源化工乌苏热电（2×330MW）机组烟气脱硝改造工程特许经营项目采用选择性催化还原法（SCR）。

脱硝还原剂-气氨采用无水液氨制取的工艺。

脱硝效率按不小于80%，100%烟气脱硝，装置可用率不小于98%。

本脱硝工程由中电投远达环保工程有限公司以EPC方式建造。

1.1工艺系统描述

中电投新疆能源化工乌苏热电（2×330MW）机组烟气脱硝改造工程特许经营项目采用选择性催化还原法（SCR）。

脱硝还原剂-气氨采用无水液氨制取的工艺。

本工程采用液氨来制备脱硝还原剂。

液氨贮存、制备、供应系统包括液氨卸料压缩机、氨贮罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气稀释罐、废水泵、废水池等。

此套系统提供氨气为脱硝反应使用。

液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入氨贮罐内，用液氨泵将槽车贮罐中的液氨输送到液氨蒸发器内蒸发为氨气，由氨气缓冲罐来控制一定的压力和流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送至脱硝系统。

氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释槽中，用水吸收后排入废水池，再经废水泵送至废水处理系统处理。

液氨的储罐和氨站的设计满足国家的有关规定。

液氨具有一定的腐蚀性，在材料、设备存在一定的应力情况下，可能造成应力腐蚀开裂；液氨容器按压力容器规范和标准设计制造。

氨的供应量能满足锅炉不同负荷的要求，调节方便灵活，可靠；液氨储罐与其他设备、厂房等要有一定的安全防火防爆距离，并在适当位置设置室外防火栓，设有防雷、防静电接地装置；氨存储、供应系统相关管道、阀门、法兰、仪表、泵等设备选择时，其必须满足抗腐蚀要求，采用防爆、防腐型户外电气装置。

氨液泄漏处及氨罐区域应装有氨气泄漏检测报警系统；系统的卸料压缩机、液氨储罐、氨气蒸发槽、氨气缓冲槽及氨输送管道等都备应有氮气吹扫系统，防止泄漏氨气和空气混合发生爆炸。

氨存储和供应系统应配有良好的控制系统。

在场地布置上已考虑氮气瓶储存位置，容量应满足一次启动用量要求。

本系统液氨贮存规模：

2×45m3/h·台；蒸发能力：

200㎏/h·台。

1.1.1液氨卸料压缩机

配置两台卸料压缩机（一运一备），能满足各种条件下的要求。

卸料压缩机抽取液氨储罐中的氨气，经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨储罐中。

氨卸料压缩机采用往复式无油空压机，吸气压力:

1.4MPa;排气压力:

2.0MPa,排气量:

60Nm3/h,电机功率:

18.5kW,电压380V（防爆电机）

1.1.2液氨储罐

液氨储罐容量，按照锅炉BMCR工况，在设计条件下，每天运行24小时，连续运行7天的消耗量考虑。

储槽上安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀为储槽液氨泄漏保护所用。

储槽还装有温度计、压力表、液位计、高液位报警仪和相应的变送器将信号送到脱硝控制系统，当储槽内温度或压力高时报警。

储槽有防太阳辐射措施，四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当储槽槽体温度过高时自动淋水装置启动，对槽体自动喷淋减温；当有微量氨气泄露时也可启动自动淋水装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。

1.1.3液氨蒸发器

液氨蒸发所需要的热量采用蒸汽加热来提供热量。

蒸发槽上装有压力控制阀将氨气压力控制在一定范围，当出口压力达到过高时，则切断液氨进料。

在氨气出口管线上装有温度检测器，当温度过低时切断液氨，使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力，蒸发槽也装有安全阀，可防止设备压力异常过高。

液氨蒸发槽按照两台机组在BMCR工况下3×100％容量设计，2用1备。

1.1.4氨气缓冲罐

从蒸发槽蒸发的氨气流进入氨气缓冲槽，通过调压阀减压成一定压力，再通过氨气输送管线送到氨气空气混合器进行氨气稀释系统液氨缓冲槽能满足为SCR系统供应稳定的氨气，避免受蒸发槽操作不稳定所影响。

缓冲槽上也设置有安全阀保护设备。

1.1.5氨气稀释槽

氨气稀释罐为一定容积水罐，水罐的液位由满溢流管线维持，稀释罐设计连结由罐顶淋水和罐侧进水。

液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释罐低部进入，通过分散管将氨气分散入稀释罐水中，利用大量水来吸收安全阀排放的氨气。

1.1.6稀释风机

喷入反应器烟道的氨气为加热空气稀释后的含5%左右氨气的混合气体。

风机满足脱除烟气中NOx最大值的要求，并留有一定的余量。

稀释风机按两台100％容量（一运一备）设置。

1.1.7氨气/空气混合器

每台SCR反应器配置一台氨气/空气混合器，确保氨与空气混合均匀。

1.1.8氨气泄漏检测器

液氨储存及供应系统周边设有氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。

当检测器测得大气中氨浓度过高时，在机组控制室会发出警报，操作人员采取必要的措施，以防止氨气泄漏的异常情况发生。

电厂液氨储存及供应系统设在炉后，采取措施与周围系统作适当隔离。

氨气泄漏检测器的数量及其布置位置见下表:

序号

监测位置

监测数量

备注

1

氨区液氨卸料压缩区

1台

2

氨区液氨贮罐区

2台

3

氨区液氨蒸发器区

2台

4

氨区液氨缓冲罐区

1台

5

脱硝平台

1台

1.1.9氨气排放系统

在氨制备区设有排放系统，使液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统，将经由氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池，再经由废水泵送到脱硫装置。

1.1.10氮气吹扫系统

液氨储存及供应系统保持系统的严密性，防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合造成爆炸。

在氨系统的卸料压缩机、储氨罐、氨气蒸发槽、氨气缓冲槽等设置氮气吹扫管线。

在检修或液氨卸料之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别要进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫，系统必须置换合格（氧含量小于3%）后才能进氨，防止氨气泄漏和系统中残余的空气混合造成危险。

1.1.11烟气系统

烟道系统的设计考虑到了系统的正常运行及紧急情况的操作，包括由于上游锅炉的突然变化引起的短时间烟气温度变化过大的情况。

在各种工况下能安全运行条件下进行设计。

1.1.12液氨供应泵

液氨进入蒸发槽，可以使用压差和液氨自身的重力势能实现；也可以采用液氨泵来供应。

本工程增设液氨泵，在冬季气温低于-25℃时使用泵输送。

液氨泵选择专门输送液氨的泵；为保证氨的不间断供应，氨泵采用一用一备。

1.1.13SCR反应器

本工程共配置两台SCR反应器，每台SCR反应器设计三层催化剂层（2＋1层），其中下层为预留层。

烟气竖直向下流经反应器，反应器入口设置气流均布装置，反应器入口及出口处均设置导流板，对于反应器内部易于磨损的部位设计必要的防磨措施。

反应器内部各种加强板及支架均设计成不易积灰的型式，同时将考虑热膨胀的补偿措施。

反应器设置有足够大小和数量的人孔门。

反应器配置了可拆卸的催化剂测试元件。

SCR反应器能承受运行温度420℃的考验，而不产生任何损坏。

SCR的设计压力及瞬时不变形承载能力与锅炉有关数据相同，即SCR的设计压力为±5800Pa，瞬时不变形承载能力不低于±9800Pa。

在反应器出口设置氨逃逸在线检测设备，以测量氨逃逸率。

SCR反应器能承受运行温度420℃不少于5小时的考验，而不产生任何损坏。

反应原理：

在金属催化剂作用下，以NH3作为还原剂，将NOx还原成N2和H2O。

主要反应方程式为：

（1）

（2）

或

（3）

1.1.14催化剂

催化剂的型式采用蜂窝式催化剂，根据锅炉飞灰的特性合理选择孔径大小并设计有防磨、防堵灰措施，以确保催化剂正常稳定运行。

催化剂设计尽可能的降低压力损失。

催化剂模块设计有防止烟气短路的密封系统，密封装置的寿命不低于催化剂的机械寿命。

催化剂各层模块规格统一、具有互换性。

催化剂设计考虑燃料中含有的任何微量元素可能导致的催化剂中毒。

在加装新的催化剂之前，催化剂体积满足性能保证中关于脱硝效率和氨的逃逸率等的要求。

催化剂采用模块化设计以减少更换催化剂的时间。

催化剂模块采用钢结构框架，并便于运输、安装、起吊。

催化剂能满足烟气温度320℃-420℃的情况下长期运行。

反应器内的催化剂安装采用单轨吊和液压小车相结合的安装方式，且保证催化剂安装门的设置与吹灰器互不干涉，即在安装或拆卸催化剂时，不拆卸吹灰器。

1.1.15氨喷射系统

氨喷射系统包括氨喷射格栅（AIG）、喷氨分流阀门及仪表等组成。

每台SCR反应器入口前配置一套完整的氨喷射系统，保证氨气和烟气混合均匀，喷射系统设置流量调节阀。

喷射系统具有良好的热膨胀性、抗热变形性、抗振性和耐磨性。

1.1.16烟气分析系统

烟气分析系统包括烟气分析仪表系统。

每套SCR装置设计了两套分析仪，分别为SCR装置入口烟气分析仪和出口烟气分析仪。

1.2还原剂无水氨的特性

烟气脱硝反应所用的还原剂为氨气，氨气是靠存储在液氨存储罐的液氨进入蒸发器加热蒸发而成的。

无水氨（anhydrousammonia），在GB12268-90《危险化学品》名录中规定为危险品，危险物编号为23003。

在GB536-1988《液体无水氨》中的6.1条指出液氨是强腐蚀性有毒物质。

而在GB18218-2000《重大危险源辨识》中把氨归为有毒物质，在生产场所如果存储量大于40t就是重大危险源，有鉴于此，在此重点介绍一下无水氨的特性。

1.2.1物理特性

1）无水氨，又名液氨，为无色气体，有刺激性恶臭味。

分子式NH3，分子量17.03,相对密度0.7714g/l；熔点－77.7℃，沸点－33.35℃,自燃点651.11℃；蒸汽密度0.6，蒸汽压1013.08kPa（25.7℃）；水溶液呈强碱性。

2）氨散逸后的特性：

无水氨通常存储的方式是加压液化，液态氨变为气态氨时会膨胀850倍，并形成氨云；另外，液氨泄入空气中，会形成液体氨滴，放出氨气，其比重比空气重，虽然它的分子量比空气小，但它会和空气中的水形成水滴的氨气，而形成云状物。

所以当氨气泄漏时，氨气并不自然的往空气中扩散，而会在地面滞留，带给附近民众及现场工作人员带来伤害。

1.2.2燃烧爆炸性及腐蚀性

1）气态氨气和空气混合物的爆炸极限浓度是16～25％（V/V），最易引燃浓度是17％，氨气和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸；按照GB50160《石油化工企业设计防火规范》中的有关的规定，爆炸浓度下限≥10%的气体为乙类火灾危险的可燃气体，所以氨气属于乙类火灾危险气体。

如有油类或其它可燃性物质存在，则危险性更高。

与硫酸或其它强无机酸反应放热，混合物可达到沸腾。

氨泄漏时，会对现场工作的人员及居住在附近社区的居民造成相当程度的危害。

对铜和镀锌材料腐蚀严重。

2）液态氨将会侵蚀某些塑料制品、橡胶、和涂层，系统严禁使用铜和镀锌材料。

3）氨不能与下列物质共存：

乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧已烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。

1.2.3对人体的危害

1）人体若与氨接触，对皮肤和眼睛有强烈的腐蚀作用，刺激粘膜和眼睛，使眼睛暂时或永久失明，产生严重疼痛性灼伤，并导致头痛、恶心、呕吐等。

2）严重时，会导致呼吸系统积水（肺或喉部水肿），可能导致死亡。

3）长期暴露在氨气中，会伤肺，导致产生咳嗽或呼吸急促的支气管炎，甚至窒息。

1.3主要设备清册

中电投新疆能源化工乌苏热电（2x330MW）机组烟气脱硝改造工程特许经营权项目

脱硝区设备清册

说明：

1.清册按本工程总用量开列。

2.本清册为SCR区设备清册，未列氨区设备，氨区设备见YD-4020S-J0701。

序号

名称

KKS编码

规格型号

单位

数量

备注

一

烟气系统

1.1

#1机组省煤器出口非金属补偿器

10HSA10MR00110HSA20MR001

规格：

6850×2911×500；介质：

含灰烟气；设计压力：

±10kPa；设计温度：

450℃；补偿量：

轴向-160mm，径向长边±250mm，径向短边±50mm；连接方式：

焊接

套

2

1.2

#1机组SCR进口烟道非金属补偿器

10HSA10MR00210HSA20MR002

规格：

9000×2500×300；介质：

含灰烟气；设计压力：

±10kPa；设计温度：

450℃；补偿量：

轴向-50mm，径向长边±50mm，径向短边±50mm；连接方式：

焊接

套

2

1.3

#1机组SCR反应器入口非金属补偿器

10HSA10MR00310HSA20MR003

规格：

9800×2500×350；介质：

含灰烟气；设计压力：

±10kPa；设计温度：

450℃；补偿量：

轴向-85mm，径向长边±100mm，径向短边±100mm；连接方式：

焊接

套

2

1.4

#1机组SCR反应器出口非金属补偿器

10HSA10MR004

10HSA10MR00510HSA20MR004

10HSA20MR005

规格：

8000×3000×300；介质：

含灰烟气；设计压力：

±10kPa；设计温度：

450℃；补偿量：

轴向-60mm，径向长边±50mm，径向短边±50mm；连接方式：

焊接

套

4

1.5

#2机组省煤器出口非金属补偿器

20HSA10MR00120HSA20MR001

规格：

6850×2911×500；介质：

含灰烟气；设计压力：

±10kPa；设计温度：

450℃；补偿量：

轴向-160mm，径向长边±250mm，径向短边±50mm；连接方式：

焊接

套

2

1.6

#2机组SCR进口烟道非金属补偿器

20HSA10MR00220HSA20MR002

规格：

9000×2500×300；介质：

含灰烟气；设计压力：

±10kPa；设计温度：

450℃；补偿量：

轴向-50mm，径向长边±50mm，径向短边±50mm；连接方式：

焊接

套

2

1.7

#2机组SCR反应器入口非金属补偿器

20HSA10MR00320HSA20MR003

规格：

9800×2500×350；介质：

含灰烟气；设计压力：

±10kPa；设计温度：

450℃；补偿量：

轴向-85mm，径向长边±100mm，径向短边±100mm；连接方式：

焊接

套

2

1.8

#2机组SCR反应器出口非金属补偿器

20HSA10MR004

20HSA10MR00520HSA20MR004

20HSA20MR005

规格：

8000×3000×300；介质：

含灰烟气；设计压力：

±10kPa；设计温度：

450℃；补偿量：

轴向-60mm，径向长边±50mm，径向短边±50mm；连接方式：

焊接

套

4

1.9

#1机组声波吹灰器（第一、二、备用层）

10HSW10（20）AT00110HSW10（20）AT00210HSW10（20）AT00310HSW10（20）AT00410HSW10（20）AT00510HSW10（20）AT006

型式：

声波吹灰器；型号：

IKT230/170型；额定频率：

170Hz；声功率级（1m距离）：

150-153dB,单台运行耗气量：

70-108l/s；压缩空气（进气压力）：

0.4～0.6MPa；运行温度：

0～420℃；运行压力：

-9800～+9800Pa（表压）

台

12

备用层无

1.10

#2机组声波吹灰器（第一、二、备用层）

20HSW10（20）AT00120HSW10（20）AT00220HSW10（20）AT00320HSW10（20）AT00420HSW10（20）AT00520HSW10（20）AT006

型式：

声波吹灰器；型号：

IKT230/170型；额定频率：

170Hz；声功率级（1m距离）：

150-153dB,单台运行耗气量：

70-108l/s；压缩空气（进气压力）：

0.4～0.6MPa；运行温度：

0～420℃；运行压力：

-9800～+9800Pa（表压）

台

12

备用层无

1.11

#1机组蒸汽吹灰器（第一、二、备用层）

10HSF10（20）BN00110HSF10（20）BN00210HSF10（20）BN00310HSF10（20）BN00410HSF10（20）BN00510HSF10（20）BN006

型式：

耙式蒸汽吹灰器；型号：

PSAT/D；额定功率：

0.55kW；单台运行耗气量：

7T/h；单台净荷载：

0.5T；设计压力：

1.5MPa；设计温度：

350℃；喷嘴出口蒸汽压力：

0.4MPa

台

12

备用层无

1.12

#2机组蒸汽吹灰器（第一、二、备用层）

20HSF10（20）BN00120HSF10（20）BN00220HSF10（20）BN00320HSF10（20）BN00420HSF10（20）BN00520HSF10（20）BN006

型式：

耙式蒸汽吹灰器；型号：

PSAT/D；额定功率：

0.55kW；单台运行耗气量：

7T/h；单台净荷载：

0.5T；设计压力：

1.5MPa；设计温度：

350℃；喷嘴出口蒸汽压力：

0.4MPa

台

12

备用层无

1.13

#1炉氨气稀释风机

10HSG11AN001

10HSG12AN001

型式：

离心式风机；型号：

Y9-26N05A；风量：

5180m3/h；全压：

6000Pa；额定电压：

380V；额定频率：

50Hz；电机：

Y160M-2/15KW；额定转速：

2980r/min；冷却方式：

空气冷却

台

2

左旋右旋各1台

1.14

#2炉氨气稀释风机

20HSG11AN001

20HSG12AN001

型式：

离心式风机；型号：

Y9-26N05A；风量：

5180m3/h；全压：

6000Pa；额定电压：

380V；额定频率：

50Hz；电机：

Y160M-2/15KW；额定转速：

2980r/min；冷却方式：

空气冷却

台

2

左旋右旋各1台

1.15

#1炉稀释风加热器

10HSG13AS001

换热面积：

57m2；热负荷：

305kW；入口空气流量：

4600Nm3/h；入/出口空气温度：

-30/150℃；入/出口空气压力：

5000/4820Pa；蒸气流量：

500kg/h；入口蒸汽温度/压力：

350℃/1.27MPa；出口（冷凝水）温度/压力：

160-170℃/0.6-0.8MPa；

台

1

1.16

#2炉稀释风加热器

20HSG13AS001

换热面积：

57m2；热负荷：

305kW；入口空气流量：

4600Nm3/h；入/出口空气温度：

-30/150℃；入/出口空气压力：

5000/4820Pa；蒸气流量：

500kg/h；入口蒸汽温度/压力：

350℃/1.27MPa；出口（冷凝水）温度/压力：

160-170℃/0.6-0.8MPa；

台

1

1.17

#1炉氨气混合器

10HSG81AC001

10HSG82AC001

台

2

1.18

#2炉氨气混合器

20HSG81AC001

20HSG82AC001

台

2

1.19

#1空气缓冲罐

10HSW30BB001

型式：

圆筒立式；容积：

3m3；设备直径：

1500mm；设计压力：

0.8MPa；设计温度：

常温；筒体高度：

1200mm（直段）；储存介质：

仪用压缩空气；设备本体材质：

304；设备荷重：

1480kg

台

1

1.20

#2空气缓冲罐

20HSW30BB001

型式：

圆筒立式；容积：

3m3；设备直径：

1500mm；设计压力：

0.8MPa；设计温度：

常温；筒体高度：

1200mm（直段）；储存介质：

仪用压缩空气；设备本体材质：

304；设备荷重：

1480kg

台

1

二

检修系统

2.1

#1机组催化剂起吊电动葫芦

CDF型2吨电动葫芦H=50m

套

1

2.2

#2机组催化剂起吊电动葫芦

CDF型2吨电动葫芦H=50m

套

1

2.3

催化剂安装手动葫芦

HSA型2吨H=10m

套

2

设备一览表

LISTOFEQUIPMENTS

工程名称PROJECT

中电投新疆能源化工乌苏热电（2x330MW）机组烟气脱硝改造工程

设计阶段DESIGNSTAGE

专业SPECIALITY

版次REV.

主项名称UNITNAME

氨气化站

详细设计DETAILDESIGN

工艺PROCESS

1

设计DSGN

校对CHKD

审核REVD

日期DATE

编号No.

YD-4020S-J0701-01

序号

No.

设备位号

TagNo.

设备名称及技术规程

Nameandspecifications

型号或图号

TypeordrawingNo.

单位Unit

数量

Qty.

材料

Material

净重（Kg）

Netweight

隔热及隔声

Insulation

内壁防腐

Inwallcorrosionresistance

管口方位图号

DirectionofthenozzlesdrawingNo.

备注

Remark

单重

Single

总重

Total

材料

Insulator

厚度（mm）

Thickness

1

12HSJ10AF001

陆用流体卸力臂

AL-2543

台

1

碳钢

2

12HSJ31BB00112HSJ32BB001

液氨储罐

DER2013-32-00

台

2

16MnDR

15930

YD-4020S-J0703-03

Φ2800x6400（直段）mmV=45m3

工作压力/设计压力：

1.9MPa/2.16MPa

工作温度/设计温度：

-6℃~40℃/-40℃~50℃

3

12HSJ21AN00112HSJ22AN001

氨卸料压缩机

ZW-1.0/14-20

台

2

组合件

630

YD-4020S-J0703-08

排气量=60Nm3/h排气压力=2.0MPa

N=18.5kWExdⅡBT4IP56

4

12HSJ51AC00112HSJ52AC00112HSJ53AC001

液氨蒸发器

LSW-NH3-200

台

3

组合件

630