全烟气跟踪脱硝装置Word下载.docx
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GBZ1-2002工业企业设计卫生标准
GBZ2-2002工业场所有害因素职业接触限值
GB13223火电厂大气污染物排放标准
GB13271锅炉大气污染物排放标准
HJ562火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法
HJ563火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性非催化还原法
DL/T296火电厂烟气脱硝技术导则
GB/T21509燃煤烟气脱硝技术装备
GB50160石油化工企业设计防火规范
GB50205钢结构工程施工质量验收规范
GB50229火力发电厂与变电站设计防火规范
DL/T5257火电厂烟气脱硝工程施工验收技术规格
DL/T5480火力发电厂烟气脱硝设计技术规程
3 术语和定义
3.1脱硝系统
采用物理或化学方法脱除烟气中氮氧化物的设施，包括还原剂制备区和脱硝反应装置。
3.2全烟气跟踪脱硝
在氮氧化物NOX（主要是NO和NO2）生成后到氮氧化物排放达标前所进行的多种方法或措施的脱硝处理过程。
3.3还原剂
与烟气中的氨氧化物NOX发生化学化学还原反应的物质，通常有液氨、氨水或尿素等。
3.4催化剂
促使还原剂有选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度下发生化学反应的物质。
3.5脱硝效率（NOX脱除率）
脱硝装置脱除的NOX浓度与入口烟气中NOX浓度比。
3.6氨氮摩尔比
在脱硝装置中吸收烟气中1摩尔NOX需要消耗的NH3摩尔量。
3.7SCR
SCR技术指选择性催化还原法脱硝技术，在催化剂的作用下，以NH3作为还原剂，“有选择性”地与烟气中的NOX反应并生成无毒无污染的N2和H2O。
3.8SNCR
SNCR技术指选择性非催化氧化法脱硝技术，把还原剂（如氨水、尿素），喷入炉膛温度为850~950℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOX反应生成N2。
3.9氨逃逸
在反应器出口烟气中氨的浓度，以μL/L（ppm）表示。
3.10装备可用率
脱硝装置每年正常运行时间与锅炉每年总运行时间的百分比。
3.11脱硝装置压力降
脱硝装置进口和出口烟气平均全压之差，单位为Pa。
4 全烟气脱硝装置工艺系统
4.1SCR工艺
4.1.1SCR工艺描述
SCR工艺系统主要分为还原剂储存及供应系统、烟道、反应器、催化剂、烟道及其附件。
图1为一个典型的SCR脱硝工艺布置图。
图1 SCR典型工艺布置图
4.1.2SCR工艺系统应满足以下要求
a）SO2/SO3转化率小于1%。
b）装备可用率保证在95%以上。
c）系统氨逃逸浓度应控制在3ppm以下。
d）脱硝效率和脱硝装置压力降等参数满足设计要求，NOX排放达到国家环保部门的规定。
e）主体设备设计使用寿命不低于锅炉的剩余使用寿命。
4.1.3SCR工艺系统应设有紧急停止供氨的措施，当出现下列情况时，应停止供氨
a）SCR设备出现故障时（包含还原剂储运制备系统发生泄漏情况，大于30ppm）。
b）SCR反应器的入口烟气温度过高时（大于催化剂的温度范围）。
c）氨气稀释比例高于8%时。
d）SCR反应温度不合适催化剂要求温度时。
4.2SNCR工艺
4.2.1SCR工艺描述
SNCR工艺通过对锅炉进行改造，炉膛为反应器而实现。
下图2是一个典型的SNCR工艺布置图。
主要分为还原剂储存系统、供应系统、计量分配系统、雾化风系统、喷射系统等等。
图2 典型SNCR工艺布置图
4.2.2SNCR工艺系统应满足以下要求
a）系统对锅炉效率的影响应小于0.5%。
b）系统的负荷响应能力应满足锅炉负荷变化要求。
c）系统应不对锅炉运行产生干扰，也不增加烟气阻力。
d）系统氨水逃逸浓度应控制在8ppm以下。
4.2.3系统应设有紧急停止供氨的措施，当出现下列情况时，应停止供氨
a）SNCR设备出现故障时（包含还原剂储运制备系统发生泄漏情况，大于30ppm）。
b）SNCR喷射口烟气温度低于760℃时。
c）雾化空气压力低于0.3Mpa时。
4.3SNCR/SCR联合工艺
4.3.1SNCR/SCR联合工艺描述
SNCR/SCR联合烟气脱硝技术结合了两者的优势，将SNCR工艺的还原剂喷入炉膛，用SCR工艺使逸出的NH3和未脱除的NOX进行催化还原反应。
如图3。
图3 典型SNCR/SCR联合烟气脱硝
4.3.2SNCR/SCR联合工艺必须满足4.1.2、4.1.3和4.2.2、4.2.3条要求。
4.4还原剂储存及供应系统
4.4.1还原剂一般包括无水液氨、尿素和浓度15%~25%的氨水。
其中液氨的品质应符合GB536的要求，尿素的品质应符合GB2440的要求。
由于还原剂（20%氨水、尿素）具有一定的腐蚀性，在设备选型时需充分考虑此物料特性。
4.4.2还原剂不同，脱硝工艺也会不同。
还原剂的制备见附录1。
4.4.3液氨储罐的设计安装应遵循GB150。
氨水/尿素/除盐水储罐设计安装应满足钢制常压容器。
4.4.4氨储存及供应系统周边应设气氨监测仪，用以监测氨气的泄露，可显示大气中氨的浓度。
当检测器测得大气中氨浓度过高时，会在机组控制室发出警报，并通过连锁的自动喷水装置/通风，以减少空气中泄露的氨。
4.4.5氨站布置及防护应符合防火、防爆有关规定。
4.4.6泵的性能试验应按照相关的国标进行，测试必要的项目并提出检测表；
泵内部（入口、出口）应能容易分解和组装，并适合泵所要求的流体；
对于行程调节泵，在泵本体上要设有位置反馈信号、速度调节信号，均为4～20ｍADC。
4.4.7断电时各种回路、阀门等的动作应朝着有利于工艺安全方向去动作。
4.4.8可能有人碰触的转动部分应设置保护壳，以防止事故发生。
4.4.9设备布置的空间应容易检查、清扫、检修。
4.5催化剂
4.5.1催化剂可选择蜂窝式、板式或其他形式，以满足脱硝工艺要求催化剂形式、催化剂中各活性成分含量以及催化剂用量应根据具体烟气特性、飞灰特性和灰分含量确定。
4.5.2催化剂使用温度范围见表，一般选用催化剂为V2O5/TiO2，具体应根据催化剂厂家要求。
在反应温度较高时，催化剂可能会产生烧结及（或）结晶现象；
在反应温度较低时，催化剂的活性会因为硫酸铵在催化剂表面凝结堵塞催化剂的微孔而降低。
表1 催化剂及其使用温度
催化剂
沸石催化剂
氧化钛基催化剂
氧化铁基催化剂
活性炭/焦催化剂
使用温度℃
345~590
300~400
380~430
100~150
4.5.3催化剂的存放
e）催化剂模块应放在集装箱或木箱中储存，催化剂单体应平放。
f）催化剂模块的堆放层数不能超过三层，并且地面必须铺垫方木网格，用来支撑催化剂模块。
g）避免催化剂模块的机械损伤。
h）催化剂一般存放在干燥处。
4.5.4催化剂的安装
i）建议从上到下安装催化剂，否则最下层催化剂用防水的油布或钢板来保护。
催化剂安装完毕后，反应器、烟气通道和催化剂层必须保证清洁，以防催化剂污染和堵塞。
j）催化剂模块应布置紧凑，并留有必要膨胀间隙。
k）在调试实验前安装催化剂模块，安装后尽早初次运行反应器。
4.5.5当反应器出口烟气中氨的浓度升高到一定程度时，必须用催化剂的备品替代，具体按设计要求进行，每年至少要更换1/3的催化剂。
4.6反应器烟道及附件设计
4.6.1烟道设计保证能够承受如下负荷：
烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等，烟道的设计压力和瞬时不变形承载压力的取值与炉膛设计参数相同。
4.6.2脱硝反应器设计应易于建设、安装和检修维护，考虑内部催化剂维修及更换所必须的起吊装置。
4.6.3为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内，充分考虑了烟道系统的热膨胀，热膨胀通过膨胀节进行补偿。
4.6.4烟道壁厚不低于6mm，材质为Q345。
4.6.5所有烟道内烟气流速不应超过15m/s，上升烟道烟气流速不应小于9m/s。
4.6.6催化剂区域内流速4~6m/s。
4.6.7应在SCR烟气脱硝装置入口烟道中布置有导流板、整流器等气流均布装置，使烟气与NH3充分混合；
在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处等，以及根据提供的其他烟气流动模型研究结果要求的地方，设置导流板。
4.6.8反应器内部各类横向的加强板、支架、密封、钢架等设计成不易积灰的型式，同时考虑热膨胀的补偿措施。
催化剂支撑钢梁选型避免积灰。
4.6.9催化剂安装平台宽度不小于3.0m，以方便催化剂的运输和安装。
反应器的支撑钢梁足够高，以使底层平台的布置不对静电除尘器产生影响。
4.6.10所有烟道在喷氨格栅处、进出口烟道测点处配有足够数量和大小的人孔门，以便于烟道（包括膨胀节和挡板门）的维修和检查以及清除积灰，人孔尺寸不小于800mm×
650mm。
另外，人孔门与烟道壁分开保温，以便于开启。
4.6.11在每层催化剂上方，设置可远传的烟气压力监测装置，在反应器的喷氨格栅前、反应器入口、各层催化剂出口、反应器出口等位置设置足够数量的烟气取样孔，并在喷氨格栅前与反应器出口布置足够数量的烟气取样格栅钢管。
4.7反应器烟道及附件安装
烟道及其附件的制作检验应按照GB50205执行，设计图样涉及到其他标准时，应按最严格标准执行。
4.8SCR氨喷射系统
4.8.1氨喷射系统的容量及配置应根据烟道的截面、长度、反应器本体的结构型式等进行氨/烟气混合系统的设计（氨氮摩尔比最大标准偏差不大于5%），满足脱除烟气中NOX最大值的要求，并留有适当的余量。
4.8.2喷射系统应设置流量调节阀，能根据烟气不同的工况进行调节。
4.8.3喷射系统应具有良好的热膨胀型、抗热变形性和抗振性，氨喷射孔不集灰。
4.8.4还原剂为液氨时，蒸发的液氨在喷入烟气前应该用空气稀释，为保证安全可靠，允许的最大氨浓度应该小于5%。
4.8.5应选择适当喷射距离和喷射范围，使得注入烟道的氨与烟气在进入反应器本体之前充分混合，使催化剂均匀发挥作用。
4.9SNCR氨喷射系统
4.9.1该系统应就近布置在喷射点附近的钢平台上。
4.9.2喷枪应考虑使用推进式或有冷却保护的措施。
4.9.3由于管道保持较高流速，因此流量的调节不能在水泵近端进行，只能在管路末端进行。
4.9.4各管道系统中需设置必要的过滤器。
4.9.5应配备相应的软水装置，以满足氨水溶液配制及稀释用水。
4.9.6应根据锅炉内部温度场分布，合理选择喷枪喷射点，最佳温度范围为800~950℃。
4.10烟气分析系统
每个反应器进出口各设置1套独立的NOx/O2烟气分析系统，在每个反应器出口还设置1套氨逃逸分析系统；
CEMS、氨逃逸测量信号以4~20mA送至DCS；
烟气分析系统满足政府部门有关环保要求。
4.11安全环保职业卫生要求
4.11.1全烟气跟踪脱硝装置的工作平台、扶梯、栏杆等应符合GB4053.1-GB4053.4的要求。
4.11.2还原剂储运制备系统应按GB18218进行辨识，并建立档案。
4.11.3氨的储运和制备应遵循《安全生产法》、《危险化学品安全管理条例》和《危险化学品生产储存建设项目安全审查办法》的规定，并应满足GBZ1、GBZ2和GB14554的要求。
4.11.4全烟气跟踪脱硝装置的噪声控制设计应符合GBJ87的规定，振动控制设计应符合GB50040的规定。
4.12消防要求
4.12.1消防系统的设计应符合GB50229、GB50016的要求，消防水系统的设置应覆盖所有设备。
消防水源宜由厂内管网主消防系统供给。
4.12.2消火栓应根据需要沿道路设置，并宜靠近路口。
5 电气控制要求
5.1脱硝系统控制方式：
整个脱硝系统采用单独DCS控制系统或PLC系统，，设置一套调试操作员站（兼作工程师站），最终纳入到机组系统进行控制。
整个脱硝系统内不得采用基地式调节装置与其他控制设备。
运行人员可直接通过集控室中机组DCS操作员站完成整个脱硝系统的监控。
5.2实现自动对有关参数进行扫描和数据处理；
定时制表；
参数越限时自动报警和打印；
根据人工指令自动完成各局部工艺系统或辅机的程序启停、模拟量控制。
当系统发生异常或事故时，通过保护、联锁或人工干预，使系统能在安全工况下运行或停机。
5.3电气系统所用电器的绝缘电阻应不小于1MΩ
5.4电气系统所用电器应能承受相应等级电压的耐压试验，不能有击穿和闪络现象。
5.5电气系统应有明显的接地标志和牢固的接地装置，防雷。
5.6检测仪表和执行装置应满足全烟气跟踪脱硝装置运行和热控整体自动化的功能和接口要求。
5.7电气控制的验收应按照Q/320281BBF05-2012执行。
6 涂装
6.1钢构件的除锈和涂装应在制作质量检验合格后进行。
6.2防锈涂料、稀释剂和固化剂等的品种、型号和质量应符合设计要求和国家现行有关标准的规定，并附有出厂产品质量证明书。
6.3钢构件表面的除锈方法和除锈等级应符合表的规定,质量要求应符合现行国家标准涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级的规定。
详见表2。
表2除锈方法和除锈等级表
除锈方法
喷射或势射除锈
手工和动力工具除锈
除锈等级
Sa2.5
St2
6.4构件表面除锈方法与除锈等级应与设计采用的涂料相适应。
6.5涂料涂装遍数涂层厚度均应符合设计的要求，当设计对涂层厚度无要求时,宜涂装4～5遍，涂层干漆膜总厚度：
室外应为150μm，室内125μm。
6.6当天使用的涂料应在当天配置并不得随意添加稀释剂。
6.7施工过程中和涂层干燥固化前，环境温度宜保持在5℃～38℃，相对湿度不宜大于90％，空气应流通，当风速大于5m/s，或雨天和构件表面揭露时，不宜作业。
6.8涂装应均匀无明显起皱流挂附着应良好。
7 检验验收
7.1产品须经公司质量检验部门按本标准规定检验合格后并附有检验合格证方能出厂。
所用钢材应附有钢材生产的钢材质量证明书，必要时进行材料复验。
合格证应至少包括以下内容如下：
主要原材料质量证明书复印件，焊接制作件合格证书、外观几何尺寸报告、油漆检验合格证、外购件工厂检验合格证书、电气设备仪表仪器检验合格证。
7.2催化剂应有质量证明书。
到现场根据供需双方约定进行随机取样封存，并送国家权威机构进行检验。
7.3工程安装、施工结束后应进行调试前地分步试验验收，验收应合格。
调试，达到设计要求后，交付用户。
a）单体调试即对系统内的各类泵、风机、压缩机、各个阀门等进行开或关试验、连续试转测定其轴承温升、振动、噪声等，并进行各种设备的连锁和保护试验。
b）分系统调试，是对各个组成部分：
烟气系统、反应系统、液氨储存及供应系统、以及公用系统进行试运行，全面检查各系统的设备状况，并进行各系统的连锁和保护试验。
c）热态初调，指通热烟气，进行各项热态负荷下的调试，校验关键仪表的准确性，如NOX分析仪，NH3监测仪、氧量计、流量计等、以及进行各功能组的优化，并检查各设备的运行情况。
d）系统进行168h满负荷连续试运行，调试的最后阶段，全面考察系统连续运行的能力和各项性能指标，至少包括脱硝效率，氨逃逸，水、氨的消耗，装备压力降等。
7.4系统经过168h满负荷连续运行调试后，烟气排放应符合国家相应的排放标准。
a）火电厂烟气排放应符合GB13223的规定。
b）工业窑炉烟气排放应符合GB9078的规定。
c）锅炉烟气排放应符合GB13271的规定。
7.5应详细记录168h调试数据，并形成168h报告。
包括但不少于：
NOX初始浓度、脱硝后NOX浓度、锅炉负荷、反应温度、还原剂耗量、除盐水耗量（如果有）、电耗量、催化剂压差（如果有）、烟气流量（如果有）、脱硝效率。
8 标牌、包装、运输和储运
8.1每台产品应在指定的位置固定产品标牌，标牌的尺寸和型式应符合GB/T13306的规定。
其内容至少包括：
制造厂名称；
产品型号、名称；
重要技术参数；
制造日期；
出厂编号。
8.2全烟气跟踪脱硝装置的包装应符合GB/T13384的规定。
8.3运输时应对设备的接管法兰表面加以保护，加固装载措施，防止变形。
8.4建设过程中，全烟气跟踪脱硝装置钢结构件及大件设备允许露天存放，其余设备、电器、仪表等应存放在室内。
8.5催化剂及设备配件宜库存。
附 录 A
（资料性附录）
还原剂的制备
A.1 还原剂制备方法
A.1.1 液氨法：
通过液氨卸料压缩机将液氨由槽车送入储氨罐内，储氨罐内的液氨在压差和自身重力势能的作用下被送至液氨蒸发器内蒸发为氨气，氨气送到氨气缓冲槽经调压阀减压后，送入氨/空气混合器中与来自稀释风机的空气充分混合，在通过喷氨混合系统将用空气稀释号地氨气喷入SCR反应器入口烟道内与烟气均匀混合，随后进入下游的SCR反应器。
氨气系统紧急排放的氨气则引入氨气稀释槽中，经过吸收排入废水池，在由废水泵送至废水处理厂处理。
A.1.2 氨水法：
A.1.2.1 将15%~25%的氨水溶液，通过加热装置使其蒸发，并引出氨气。
一般可采用接触式蒸发器法和喷淋式蒸发器法。
A.1.2.2 将5%~10%的氨水溶液直接喷入炉膛。
A.1.3 尿素法：
一般有水解法和热解法两种。
A.1.3.1 水解法：
将储料仓中的干尿素（NH2CONH2）送入混合罐中，通过加水搅拌使尿素完全溶解。
溶解号地尿素溶液，通过计量泵送入水解槽之前必须过滤。
在水解槽中，尿素溶液通过蒸汽预热器加热到反应温度，并与水反应成氨和二氧化碳。
A.1.3.2 热解法：
将一定温度的空气送入专门设计的热解室（又称混合燃烧室），使喷入热解室的高浓度尿素溶液转化成氨气。
A.1.3.3 将5%左右的尿素溶液直接喷入炉膛。
A.2 还原剂制备原理比较
液氨属于危险品，需要十分注意安全防护；
氨水容易运输较液氨安全，氨区更易整合在电厂总平面布置中，但运输体积大；
尿素时安全原料（肥料），湿或干的形态都容易运输，但是其制备氨的系统相对液氨和氨水来的复杂，设备占地面积大，储存量大时需考虑潮解问题。
A.3 安全考虑
A.3.1 氨对铜、铜合金、铝等有腐蚀性，相关的管道、阀门以及仪器上不能使用这些材料。
A.3.2 为防止氨气逆流，应设置止回阀。
A.3.3 考虑到氨的毒性，在管和管接头、以及阀门类地连接处，应采用焊接连接；
若不能采用焊接连接时，也可采用法兰连接，但应采取相应的加强严密性地措施。
A.3.4 各管道设备应采取防止静电的接地措施。
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