热电厂SNCR尿素脱硝方案说明.doc

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XXXX热电有限责任公司

1×35t/h炉SNCR尿素脱硝

方案说明

目录

一、总则 2

二、工程概况 2

2.1气象条件 2

2.2主要设计参数 3

三、设计采用的标准和规范 3

四、脱硝系统设计说明 7

4.1SNCR概述 7

4.2SNCR还原剂的选择 7

五、SNCR系统技术要求 8

5.1总的要求 8

5.2脱硝工艺系统 11

5.3SNCR系统描述 13

5.4其他 15

六、仪表和控制系统 16

6.1技术要求 16

6.2脱硝系统控制方式 17

6.3所提供的仪控设备满足的条件 17

6.4主要设备 18

七、电气系统 25

7.1技术要求 25

7.2系统设计要求及卖方工作范围 25

八、脱硝系统运行经济概算 26

8.1物料衡算 26

九、质量保证及售后服务 27

一、总则

脱硝装置采用选择性非催化还原法（SNCR）。

当装置进口烟气中NOX的含量不大于550mg/Nm3时，保证脱硝装置出口烟气中的NOX含量不大于200mg/Nm3。

本技术说明书对脱硝系统以内所必需具备的工艺系统设计、设备选择、采购、制造、供货运输，以及建设全过程的技术指导、调试、试验、试运行、考核验收、消缺、培训和最终交付投产等进行初步的说明。

二、工程概况

2.1气象条件

宝安区属于亚热带海洋性季风型气候区，其纬度较低，太阳辐射量较大，四季温和，雨季充沛，日照时间长，年平均气温为22.4℃，最高为36.6℃，最低为1.4℃，每年5~9月为雨季，年降水量为1948.4mm，常年主导风向为东南风，平均日照时数2120小时。

累年平均气温22.4℃

极端最高气温 36.6℃

极端最低气温 1.4℃

累年平均相对湿度 79%

累年平均风速 2.6m/s

年平均雨日 144.7天

年最大降雨量 2662.2mm

年最小降雨量 912.5mm

年平均降雨量 1926mm

地震烈度7度

2.2主要设计参数

垃圾焚烧炉出口额定烟气量（运行值）：

79689Nm3/h。

垃圾焚烧炉出口最大烟气量（设计值）：

96360Nm3/h。

垃圾焚烧炉出口额定烟温1030℃。

垃圾焚烧锅炉出口烟气成分

烟尘浓度3000mg/Nm3。

HCl1200（最大3300）mg/Nm3。

SOx300（最大1400）mg/Nm3。

HF10（最大30）mg/Nm3。

NOx350（最大550）mg/Nm3。

Hg0.1（最大0.8）mg/Nm3。

Cd+Ti0.2（最大0.8）mg/Nm3。

Pb、Cu、As、Sb总量10（最大20）mg/Nm3。

二噁英3TEQ-ng/Nm3。

注：

以上数值的参考条件为：

11%（容积比）O2，干烟气，标准状态。

垃圾焚烧锅炉出口烟气含水率：

21.13%。

三、设计采用的标准和规范

脱硝装置的设计、制造、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：

1）与安全、环保、健康、消防等相关的事项执行中国国家及地方有关法规、标准；

2）设备和材料执行设备和材料制造商所在国标准；

3）建筑、结构执行中国电力行业标准或中国相应的行业标准。

4）本工程脱硝还原剂为尿素溶液。

脱硝工程设计、制造、安装、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如下：

3.1国家和地方现行的标准、规范及其他技术文件

GB50229-1996

《火力发电厂与变电所设计防火规范》

GB50054－95

《低压配电设计规范》

GB50166－92

《火灾自动报警系统施工及验收规范》

GB50034－92

《工业企业照明设计标准》

GB13223－2003

《火电厂大气污染物排放标准》

GB12348－90

《工业企业厂界噪声标准》

GB16297－1996

《大气污染物综合排放标准》

HJ/T75-2001

《火电厂烟气排放连续监测统技术规范》

GB4272-92

《设备及管道保温技术通则》

GB8175－87

《设备及管道保温设计导则》

GB50207-2002

《屋面工程质量验收规范》

GB50013-2003

《采暖通风与空气调节设计规范》

GB50243-2002

《通风与空调工程施工质量验收规范》

GB50242-2002

《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》

GB50058-92

《爆炸火灾危险环境电力装置设计规范》

GB50221—95

《钢结构工程质量检验评定标准》

GB50205-2001

《钢结构工程施工质量验收规范》

GB50212-91

《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》

GBJl41—90

《给水排水构筑物施工及验收规范》

HGJ229—91

《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》

SDJ66—82

《火力发电厂耐火材料技术条件与检验方法》

GB0198—97

《热工仪表及控制装置施工及验收规范》

GB50268-1997

《给水排水管道工程施工及验收规范》

SDJ69—87

《电力建设施工及验收技术规范》（建筑施工篇）

GB50168—92

《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》

GB50169—92

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

GB50170—92

《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》

GB50171—92

《电气安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》

GB50257—96

《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》

GB50259—96

《电气装置安装工程电气照明施工及验收规范》

GB50212-91

《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》

GB50231-98

《机械设备安装工程施工及验收通用规范》

GB50235-97

《工业金属管道工程施工及验收规范》

GB50236-1998

《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》

GB50254~GB50259-96

《电气装置安装工程施工及验收规范》

GB50270-98

《连续输送设备安装工程施工及验收规范》

GB50275-98

《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》

HGJ209—83

《钢结构、管道涂装技术规程》

TJ231—78

《机械设备安装工程施工及验收规范》

JGJ8l—91

《建筑钢结构焊接规程》

2、行业标准、规范及其他技术文件

DL/T5072-1997

《火力发电厂保温油漆设计规程》

DLGJ158-2001

《火力发电厂钢制平台扶梯设计技术规定》

DL5027—93

《电力设备典型消防规程》

DL/5035-2004

《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程》

DL5053-1996

《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规范》

DL/T50044-95

《低压配电设计规范》

DL/T5190.5-2004

《电力建设施工及验收技术规范　第五部分：

热工自动化》

DL5033－1996

《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》

DL414－91

《火电厂环境监测技术规范》

DLGJ102－91

《火力发电厂环境保护设计规定（试行）》

上述标准有矛盾时，按较高标准执行。

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。

四、脱硝系统设计说明

4.1SNCR概述

选择性非催化还原法脱硝工艺（以下称SNCR），是在没有催化剂存在条件下，利用还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水的一种脱硝方法。

该方法首先将含有氨基的还原剂喷入炉膛内适合的温度区域。

高温下，还原剂迅速分解为氨并于烟气中的氮氧化物进行还原反应生成氮气和水。

该法以炉膛为反应器，投资相对较低，施工期短。

不足之处在于该法获得的脱硝效果不如催化还原法（SCR），SNCR的脱除效率可达75%。

4.2SNCR还原剂的选择

用于SNCR脱硝工艺中常使用的还原剂有尿素、液氨和氨水。

若还原剂使用液氨，则优点是脱硝系统储罐容积可以较小，还原剂价格也最便宜；缺点是氨气有毒、可燃、可爆，储存的安全防护要求高，需要经相关消防安全部门审批才能大量储存、使用；另外，输送管道也需特别处理；需要配合能量很高的输送气才能取得一定的穿透效果，一般应用在尺寸较小的锅炉或焚烧炉。

若还原剂使用氨水，氨水有恶臭，挥发性和腐蚀性强，有一定的操作安全要求，但储存、处理比液氨简单；由于含有大量的稀释水，储存、输送系统比氨系统要复杂；喷射刚性，穿透能力比氨气喷射好，但挥发性仍然比尿素溶液大，应用在墙式喷射器的时候仍然难以深入到大型炉膛的深部，因此一般应用在中小型锅炉上。

还原剂采用尿素，尿素不易燃烧和爆炸，无色无味，运输、储存、使用比较简单安全；挥发性比氨水小，在炉膛中的穿透性好；效果相对较好，脱硝效率高，适合于大型锅炉设备的SNCR脱硝工艺。

近年来，以尿素为还原剂的SNCR装置在火电厂中有较多的应用，因此，本方案技术说明以尿素为还原剂。

五、SNCR系统技术要求

5.1总的要求

1）采用先进、成熟、可靠的技术，造价要经济、合理，便于运行维护；

2）所有的设备和材料是新的；

3）高的可利用率；

4）运行费用最少；

5）观察、监视、维护简单；

6）运行人员数量最少；

7）确保人员和设备安全；

8）节省能源、水和原材料；

9）脱硝装置的调试、启/停和运行不影响主机的正常工作且其进度服从主机系统的进度要求。

10）脱硝装置能快速启动投入，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。

并具有下列运行特性：

11）能适应锅炉的启动、停机及负荷变动；

12）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。

13）在设计上要留有足够的通道，包括施工、检修需要的吊装及运输通道。

5.1.1所供设备

1）输送泵、称重给料机、喷嘴及其所需附属设备

2）系统内所有仪表、测量装置、调节控制设备及其安装附件

3）脱硝系统范围内的钢结构、楼梯、平台

4）防腐、保温和油漆

5）设计

6）技术服务

7）其它

5.1.2对电气、仪表和控制系统的要求

采用的电压等级：

交流380/220V三相四线制；交流220V。

供货方提出对保安电源的要求，由业主方提供保安电源。

5.1.3设备材料

所有设备的材料是新型的和具有应用业绩的，在脱硝装置设计运行期间的各种工况（如温度、压力及污染物含量的变化等），不会造成超过设计标准的老化、疲劳和腐蚀，而且在任何部件产生的应力和应变不对脱硝装置的效率和可靠性产生影响。

5.1.4土建

我方提供土建提资图，不负责设计、施工。

5.1.5油漆和色彩

1）所有加工件（除不锈钢外）都对其表面进行除锈处理。

2）表面除锈采用喷砂处理。

3）底漆在除锈处理后8小时内进行。

4）设备装运以前，其所有部件进行全面清洗，清除所有污垢、锈物、油脂及其它杂物，保证产品内外清洁，并在工厂内按制造厂标准进行涂漆。

5）钢结构喷涂头道漆之前经喷砂或酸洗处理，发运前涂两道底漆和一道面漆。

6）钢结构和设备采用防腐要求的优质油漆，涂刷不少于二底一面，底漆为富锌环氧漆，面漆为氯化橡胶漆。

脱硝系统的色彩与主体工程一致，最终的建筑设计及建筑材料装修标准提交业主方确认。

5.1.6噪音

脱硝装置区域环境噪声满足GB12348-90《工业企业厂界噪声标准》Ⅱ类标准，设备运转噪声小于85分贝（离设备1米处测量）。

如果设备噪音水平或多个运行设备噪音叠加超出标准应配备隔音措施。

5.1.7防腐

我方为管道（包括附件）提供必要的防腐保护。

5.1.8质量控制

我方负责对其供货范围内的设计、制造以及设备和材料的采购、运输和储存等实行质量控制，制定质量控制计划和提交质量控制手册，并用质量控制计划检查各个项目（包括分包商的项目）是否符合合同的要求和规定。

5.1.9文件

设计中提供的所有文件标识明确的版次或最终版标记。

供货方对提交文件的变动造成业主方的损失负责赔偿。

供货方提交的文件和图纸的改变（如升版）对修改之处作标记，以便于业主方清楚地找到改变之处。

供货方的设计文件交付进度满足本工程基本设计、详细设计、安装阶段供货方提出的工程进度的要求。

项目执行过程中，供货方和业主方之间的联络文件如传真、会议纪要等以业主方同意的方式进行编号。

5.2脱硝工艺系统

5.2.1技术要求

供货方提供完整的烟气脱硝装置工艺系统的基本设计和部分详细设计，以及规定范围的供货和服务，并保证脱硝装置的性能。

本系统采用浓度为10%的尿素溶液做为脱硝系统的反应剂。

为了与锅炉运行匹配，脱硝装置的设计保证在锅炉负荷波动时有良好的适应特性。

脱硝装置满足如下运行特性：

1）整套系统及其装置能够满足整个系统在各种工况下自动运行的要求，系统的的启动、正常运行监控和事故处理实现完全自动化。

2）在电源故障时，所有可能造成不可挽回损失的设备，同保安电源连接，并提供详细的保安负荷清单。

3）对于容易损耗、磨损或出现故障并因此影响装置运行性能的所有设备，即使设有备用件，也设计成易于更换、检修和维护。

4）箱罐等设备配备足够数量的人孔门，所有的人孔门使用铰接方式，且能容易开/关。

所有的人孔门附近设有维护平台。

5）所有设备和管道，在设计时考虑设备和管道发生故障时能承受最大的温度热应力和机械应力。

6）设计选用的材料适应实际运行条件，包括考虑适当的腐蚀余量，特别是使用两种不同钢材连接时采取适当的措施,并征得买方同意。

7）所有设备与管道等的布置考虑系统功能的实现和运行工作的方便。

5.2.2脱硝工艺系统设计原则

1）脱硝工艺系统设计原则包括：

2）脱硝工艺采用SNCR法。

3）脱硝装置系统及设备能力按“当装置进口烟气中NOX的含量不大于550mg/Nm3时，保证脱硝装置出口烟气中的NOX含量不大于200mg/Nm3”设计。

4）吸收剂为10%尿素溶液。

5）脱硝设备年利用小时数不应小于6500小时考虑，年可用小时数按7800小时考虑。

6）脱硝装置可用率不小于90%。

5.2.3脱硝装置主要布置原则

（1）总平面布置

供货方提供优化的脱硝装置布置方案，经业主方确认后采用，但业主方的确认或要求不解除供货方的任何责任。

（2）工艺管线布置

供货方设计范围内的各种管线和沟道，包括架空管线，直埋管线、与系统外沟道相接时，在设计分界线处标明位置、标高、管径或沟道断面尺寸、坡度、坡向管沟名称，引向何处等等。

有汽车通过的架空管道净空高度为5.5m，室内管道支架梁底部通道处净空高度为2.2m。

5.3SNCR系统描述

SNCR系统主要设备都模块化进行设计，主要有尿素储存与尿素溶液制备系统，尿素溶液传输模块以及尿素溶液喷射系统组成。

5.3.1尿素储存与尿素溶液制备系统

（1）设计原则

作为还原剂的固体尿素，被溶解制备成浓度为10％的尿素溶液，尿素溶液经尿素溶液输送泵输送，在喷入炉膛之前，再经过计量分配装置的精确计量分配至每个喷枪，然后经喷枪喷入炉膛，进行脱氮反应。

固体尿素运送到现场后，进入尿素储存仓内进行储备。

尿素储存仓的容积足够储存脱硝系统运行七天所需要的尿素的量。

溶解池的设计容积按照脱硝系统运行10小时所需要的10%尿素溶液的量进行设计。

10%尿素溶液的制备通过秤重给料机进行。

（2）主要的设备和构筑物

尿素储存仓：

尿素如果贮存不当，容易吸湿结块。

因此，尿素储仓要求干燥、通风良好、温度在20度以下，若购买的尿素为袋装式的，则储仓地面用木方垫起20cm左右，上部与仓顶要留有50cm以上的空隙，以利于通风散湿，垛与垛之间要留出过道，以利于检查和通风。

若为散装尿素，则储存仓应注意防潮，保持物料的流动性。

秤重给料机：

按照水和尿素的比例，秤重给料机向溶解池内输送所用尿素量，配置为10%浓度的尿素溶液供使用。

配置的方式为定时配置。

时间间隔为10小时。

溶解池：

采用钢构或钢筋砼结构。

所用溶解水为去离子水、去矿物质水、反渗透水或者冷凝水

5.3.2尿素溶液输送系统

（1）设计原则

尿素溶液输送泵采用离心泵。

输送泵设有备用，对于输送供给系统，输送泵应采用2×100%方案考虑。

输送供给系统设置加热器，补偿尿素溶液输送途中热量损失的需要。

为避免杂物对泵机及喷嘴的损坏，溶解池到输送泵入口设有滤网。

（2）主要设备

输送泵2台。

一用一备

5.3.3尿素溶液喷射系统

（1）设计原则

尿素溶液喷射系统的设计应能适应锅炉最低稳燃负荷工况和BMCR之间的任何负荷持续安全运行，并能适应机组的负荷变化和机组启停次数的要求。

并应尽量考虑利用现有锅炉平台进行安装和维修。

喷射区数量和部位由锅炉的温度场和流场来确定。

（2）技术要求

还原剂喷嘴布置在锅炉温度900~1150℃区域内，10%尿素溶液在通过喷嘴喷出时被充分雾化后以一定的角度喷入炉膛内。

供货方提供一套完整的尿素溶液喷射系统，保证尿素溶液和烟气混合均匀，喷射系统设置流量调节阀，能根据烟气不同的工况进行调节。

喷射系统具有良好的热膨胀性、抗热变形性和抗振性。

（3）喷射器

喷射器有墙式和枪式2种类型。

墙式喷射器在特定部位插入锅炉内墙，一般每个喷射部位设置1个喷嘴。

墙式喷嘴一般应用于短程喷射就能使反应剂与烟气达到均匀混合的小型锅炉和尿素SNCR系统。

由于墙式喷嘴不直接暴露于高温烟气中,其使用寿命要比喷枪式长。

枪式喷射器由1根细管和喷嘴组成,可将其从炉墙深入到烟流中。

喷枪一般应用于烟气与反应剂难于混合的氨喷SNCR系统和大容量锅炉。

在某些设计中喷枪可延伸到锅炉整个断面。

喷枪可按单个喷嘴或多个喷嘴设计。

后者的设计较为复杂,因此，要比单个喷嘴的喷枪和墙式喷嘴价格贵些。

因喷射器忍受着高温和烟气的冲击,易遭受侵蚀、腐蚀和结构破坏。

因此，喷射器一般用不锈钢制造，且设计成可更换的。

除此以外,喷射器常用空气、蒸汽和水进行冷却。

为使喷射器最少地暴露于高温烟气中，喷枪式喷射器和一些墙式喷嘴也可设计成可伸缩的。

当遇到锅炉启动、停运、季节性运行或一些其他原因SNCR需停运时,可将喷射器退出运行。

反应剂用专门设计的喷嘴在有压下喷射，以获得最佳尺寸和分布的液滴。

用喷射角和速度控制反应剂轨迹，尿素系统常通过双流体喷嘴用载体流，如空气或蒸汽，与反应剂一起喷射。

有高能和低能2种喷射系统。

低能喷射系统利用较少和较低压力的空气，而高能系统需要大量的压缩空气或蒸汽。

用于大容量锅炉的尿素系统一般均采用高能系统。

高能系统因需装备较大容量空压机、制造坚固的喷射系统和消耗较多的电能,其制造和运行费用均较昂贵。

5.4其他

5.4.1结构、平台和扶梯

（1）概述

脱硝装置平台、扶梯与锅炉平台相连接。

脱硝装置的日常检修、维护人员可通过锅炉房电梯到达与脱硝装置相对应的锅炉平台。

供货方设计脱硝设备的检修和维护平台、使检修和维护工作能够顺利进行。

设计时要考虑系统与设备的热膨胀等引起的水平荷载，以及平台、扶梯和栏杆协调性（如型式、色彩）。

所有设备检修和维护平台、扶梯采用钢结构。

同一平台不同荷重的特定区域作上永久标记。

操作位置高于1.5m的设备需要设置操作和维护平台、扶梯/爬梯、栏杆。

（2）净空和尺寸

平台扶梯与设备及其他构筑物的最小净空高度不小于2.2m，平台宽度尽量不小于1.0m。

除非另外指出，安装工作需要的通道在所有方向上比最大搬运件与搬运工具加在一起的尺寸大0.3m。

（3）平台、格栅、扶梯、钢爬梯、栏杆

其要求与主体工程要求一致。

六、仪表和控制系统

6.1技术要求

供货方负责脱硝系统范围内仪表控制系统的系统设计及安装设计，并负责范围内的仪表、控制设备、材料与备品备件供货，以及提供满足全厂控制系统要求的接口软、硬件和相应的配合工作。

6.2脱硝系统控制方式

脱硝系统采用DCS系统进行控制，DCS系统由买方供货。

6.3所提供的仪控设备满足的条件

能实现以单元机组DCS操作员站LCD显示器为中心对脱硝系统进行监视和控制。

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。

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。

整个控制系统满足各种工况下的自动运行要求，包括启动，正常运行，事故处理等情况。

脱硝系统范围仪表、控制设备及其配套安装所需的仪表阀门、仪表导管及安装附件均由卖方提供，仪表阀门及仪表导管采用不锈钢材质，仪表接口采用公制。

脱硝系统范围全部仪表、控制设备、就地箱柜及附件卖方提供。

由就地仪表设备至就地箱柜（供货方供货）的电缆和电缆桥架供货方设计和提供。

由就地仪表、就地箱柜到DCS柜的所有电缆包括控制电缆、计算机屏蔽电缆、补偿导线、以及电缆和桥架由业主方提供。

脱硝系统范围内所有仪表、电源柜、控制箱柜接线盒、气动和电动执行机构、伴热设备及附件等均由卖方提供。

属于设备专用的就地控制箱均由供货方供货,业主方仅提供动力电源。

供货方应提供足够的资料以说明对烟气脱硝系统的控制要求、控制方式和联锁保护等方面技术条件和数据。

包括设备的运行参数、运行参数的报警值及保护动作值,除此以外，并提供正式的运行控制要求、逻辑图等，同时参与现场系统与设备调试。

6.4主要设备

6.4.1总的要求

1）系统检测仪表的配置根据设计的要求和实际工艺系统要求进行。

2）仪表、测控设备的选择满足脱硝系统特殊的防腐，防爆要求。

3）随烟气脱硝系统供应的检测元件、仪表及控制设备等应选用通用产品，并符合国家有关标准。

业主方确认制造厂提供的仪表设备型式以及供货厂家，以尽可能做到同一工程中的统一。

在没有国家通用产品可选时，应成套供应经实践证明质量可靠、性能指标符合工艺要求的产品。

4）除另有协议外，制造厂应成套供应满足烟气脱硝系统运行中安全监视和经济运行所必需的安装在烟气脱硝系统内的仪表、取源部件、检测元件（包括传感器）、阀门，以及与检测元件或传感器相连的特殊仪表等。

5）所有水位、压力取样点要求设在介质稳定且具有代表性和便于安装维护的位置，并符合有关规定。

6）供货方应保证其所供热控设备的可靠性和准确性。

7）应提供所有配套产品的详细说明书及有关资料。

6.4.2仪表

1）