內(nèi)江窯爐

玻璃窯爐SCR煙氣脫硝技術(shù)

1、概述

  1.1 項目概況

       玻璃窯爐。其目前的NOx排放不能達到國家小于300mg/Nm3的Z新標準，為響應(yīng)國家環(huán)保部對大氣污染治理的整體部署，對玻璃窯爐進行脫硝改造。

  1.2 設(shè)計原則

       本初步技術(shù)方案書適用于玻璃窯爐選擇性催化還原法(SCR)煙氣脫硝裝置。煙氣脫硝技術(shù)總的設(shè)計原則包括：

     (1)  采用選擇性催化還原脫硝(SCR)工藝。

(2)  2套爐還原劑制備系統(tǒng)共用。

(3)  使用外購的20%濃度成品氨水作為脫硝還原劑。

(4)  脫硝裝置的控制系統(tǒng)采用 DCS(與現(xiàn)有脫硝系統(tǒng)的 DCS 合用控制室和硬件)。

(5) 在保證還原劑噴射區(qū)溫度285℃~420℃條件下，SCR入口濃度不高于4950mg/Nm3(干基 ，10%O2)時 ，脫硝效率不低于94% ，出口 NOx 濃度均不高于 300mg/Nm3。

(6) NH3 逃逸量應(yīng)控制在 10ppm 以下。

(7) 脫硝裝置可用率不小于 95%，服務(wù)壽命為 30 年。

  1.3 設(shè)計參數(shù)

    1.3.1 鍋爐設(shè)計參數(shù)

表 1.1 主要設(shè)備及參數(shù)

序號 額度蒸發(fā)量（t/h） 煙氣量(Nm3/h) NOx

濃度(mg/Nm3) 鍋爐型式： 35000 4950

    1.3.2 供電現(xiàn)狀

       200kW 及以上電動機采用 6kV 電壓。

       電動機電源電壓：高壓6 kV；低壓  380 V

  1.4 主要設(shè)計原則確定

    1.4.1 脫硝效率

       在條件優(yōu)化時，SCR可達到90%左右的脫硝效率，在中小型鍋爐上短期示范期間能達到 98%的脫硝效率，典型的長期現(xiàn)場應(yīng)用能達到 90%～95%的NOx 脫除率。

       因此，本技術(shù)方案按94%的設(shè)計效率進行設(shè)計。

       目前鍋爐的排放濃度為4950mg/Nm3左右，按94%的效率設(shè)計可以滿足火電廠大氣污染物排放標準(GB13223－2011)的要求。

    1.4.2 氨逃逸濃度

       本工程擬采用氨水作為脫硝還原劑。在實際工程應(yīng)用中，由于NH3與NOx混合不均勻、還原劑噴射點溫度偏離Z佳溫度窗口溫度等的限制，使得NH3與NOx的不能完全反應(yīng)，這樣就會有少量的氨未參與反應(yīng)就與煙氣逃逸出反應(yīng)裝置，這種情況稱之為氨逃逸。

       氨的逃逸是無法完全避免，但可以控制。主要原因是逃逸的氨是一種二次污染，另外一個很重要的原因就逃逸的氨會引起鍋爐后部設(shè)備包括空預(yù)器的腐蝕和堵塞。脫硝反應(yīng)中氨逃逸主要可導(dǎo)致：

       生成硫酸氫銨沉積在空氣預(yù)熱器等下游設(shè)備，造成腐蝕和堵塞； 

       造成氣溶膠二次污染；

       增加飛灰中的 NH3 化合物，對綜合利用有影響。

       鍋爐的燃燒過程中，燃煤中的元素硫絕大多數(shù)燃燒生產(chǎn) SO2，但是不可避免有少量的 SO3 生成，雖然燃燒的過程中SO3的生成量非常有限，但是其所產(chǎn)生的影響不可低估。SCR比SNCR 脫硝工藝的氨逃逸要求嚴格的原因，就是因為 SCR由于采用了脫硝催化劑，使得SO2/SO3轉(zhuǎn)化率增加。當煙氣中的SO3與未參與脫硝反應(yīng)的逃逸氨產(chǎn)生反應(yīng)，將會生成銨化合物 NH4HSO4 以及(NH4)2SO4。NH4HSO4 在180~240℃時呈液態(tài)，當溫度低于180℃時呈固態(tài)。硫酸氫銨具有較強的腐蝕性和粘性，可導(dǎo)致鍋爐尾部煙道設(shè)備包括空預(yù)器、電除塵等的腐蝕與損壞。

       另外，這種冷凝物部分會沉積在飛灰上，部分粘附在空氣預(yù)熱器表面，因此 80%以上逃逸氨被飛灰吸附進入除塵設(shè)備。研究發(fā)現(xiàn)，氣態(tài)NH3在電除塵器中會被吸附在飛灰上。經(jīng)過除塵器后有少量的氨會被帶入其下游的 FGD。

       因此無論SCR還是SNCR對氨的逃逸都有嚴格的限定。通常，當SCR的氨逃逸控制在10ppm 以下時，對鍋爐受熱面不會產(chǎn)生堵塞、腐蝕影響，對于下游的空預(yù)器、引風(fēng)機、FGD、ESP(FF)等均不會產(chǎn)生明顯影響。

       因此，本項目方案氨逃逸將嚴格控制在10ppm以下，不會引起受熱面和除塵器壓損增加、腐蝕等問題，也不會對飛灰的綜合利用造成影響。

  1.5  技術(shù)要求

    1.5.1 本項目范圍

       玻璃爐窯的脫硝裝置(SCR)的設(shè)計、設(shè)備供貨、安裝、系統(tǒng)調(diào)試和試運行、考核驗收、培訓(xùn)等。

    1.5.2 脫硝裝置的總體要求

       脫硝裝置(包括所有需要的系統(tǒng)和設(shè)備)至少滿足以下總的要求：

    ● 采用 SCR 煙氣脫硝技術(shù)；

    ● 鍋爐入口煙氣 NOx 濃度為 4950mg/Nm3(10%O2，干基)時，采用SCR 技術(shù)時鍋爐出口煙氣NOx 濃度控制在 300mg/Nm3(10%O2，干基)以下。

    ● 脫硝裝置在設(shè)計溫度285℃~410℃條件運行負荷范圍內(nèi)有效地運行，脫硝效率不低于94%；

    ● 脫硝裝置應(yīng)能快速啟動投入，在負荷調(diào)整時有良好的適應(yīng)性，在運行條件下能可靠和穩(wěn)定地連續(xù)運行；

    ● 在鍋爐運行時，脫硝裝置和所有輔助設(shè)備能投入運行而對鍋爐負荷和鍋爐運行方式?jīng)]有任何干擾，SCR 脫硝系統(tǒng)增加煙氣阻力不大于600Pa。

    ● 脫硝裝置在運行工況下，氨的逃逸小于 10ppm。

    ● 使用氨水作為脫硝還原劑，氨水由業(yè)主直接外購。氨水正常濃度為20%，但濃度會在15%-25%范圍內(nèi)波動，技術(shù)方案能適應(yīng)氨水濃度的變化。

    ● 煙氣脫硝工程內(nèi)電氣負荷均為低壓負荷情況，系統(tǒng)內(nèi)只設(shè)低壓配電裝置，低壓系統(tǒng)采用 380V 動力中性點不接地電源；

    ● 煙氣脫硝工程的控制系統(tǒng)采用 DCS 控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以獨立運行，實現(xiàn)脫硝系統(tǒng)的自動化控制?？刂茖ο蟀ǎ哼€原劑流量控制系統(tǒng)、噴槍混合控制系統(tǒng)、冷卻水控制系統(tǒng)、空氣和空氣凈化控制系統(tǒng)、溫度監(jiān)測系統(tǒng)等。脫硝控制系統(tǒng)可在無需現(xiàn)場就地人員配合的條件下，在脫硝控制室內(nèi)完成對脫硝系統(tǒng)還原劑的輸送、計量、 水泵、風(fēng)機、噴槍等的啟?？刂?，完成對運行參數(shù)的監(jiān)視、記錄、打印及事故處理， 完成對運行參數(shù)的調(diào)節(jié)。

    ● 系統(tǒng)設(shè)備布置充分考慮工程現(xiàn)有場地條件，還原劑運輸，全廠道路(包括消防通道)暢通，以及爐后所有設(shè)備安裝、檢修方便；

    ● 在設(shè)備的沖洗和清掃過程中如果產(chǎn)生廢水，收集在脫硝裝置的排水坑內(nèi)，廢水宜排入電廠廢水處理設(shè)施，集中處理，達標排放。

    ● 在距脫硝裝置1米處，噪音不大于85dBA；

    ● 所有設(shè)備的制造和設(shè)計完全符合安全可靠、連續(xù)有效運行的要求，性能驗收試驗合格后一年質(zhì)保期內(nèi)保證裝置可用率≥95%；

    ● 脫硝裝置的檢修時間間隔與機組的要求一致，不增加機組的維護和檢修時間。 機組檢修時間為：小修每年1次，中修周期為3年，大修周期為6-7 年；

    ● 脫硝裝置的整體壽命為30年。

    ● 為了確保工程質(zhì)量，在使用壽命期間始終能實現(xiàn)本工程要求的脫硝效果，供方所提供的設(shè)備、部件保證都是經(jīng)過運行驗證、可靠、質(zhì)量良好的產(chǎn)品。

  1.6 標準與規(guī)范

       脫硝裝置的設(shè)計、制造、土建施工、安裝、調(diào)試、試驗及檢查、試運行、考核、Z終交付等符合相關(guān)的中國法律及規(guī)范。

對于標準的采用符合下述原則：

       與安全、環(huán)保、健康、消防等相關(guān)的事項必須執(zhí)行中國國家及地方有關(guān)法規(guī)、標準；

       上述標準中不包含的部分采用技術(shù)來源國標準或國際通用標準，由投標方提供，招標方確認；

       進口設(shè)備和材料執(zhí)行設(shè)備和材料制造商所在國標準；

       建筑、結(jié)構(gòu)執(zhí)行中國電力行業(yè)標準或中國相的行業(yè)標準。

       投標方在投標階段提交脫硝工程設(shè)計、制造、調(diào)試、試驗及檢查、試運行、性能考核、Z終交付中采用的所有標準、規(guī)定及相關(guān)標準的清單。在合同執(zhí)行過程中采用的標準需經(jīng)招標方確認。

       工程聯(lián)系文件、技術(shù)資料、圖紙、計算、儀表刻度和文件中的計量單位為國際計量單位（SI）制。

1.7 國內(nèi)標準及規(guī)范

       投標方提供的國內(nèi)規(guī)范、規(guī)程和標準必須為下列規(guī)范、規(guī)程和標準的Z新版本，但不僅限于此：

       HJ562-2010 《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范選擇性催化還原法》

       GB50054－2011 《低壓配電設(shè)計規(guī)范》

       GB50217-2007 《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》

       GB50057-2010 《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》

       DL5000-2000 《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》

       DL5028-93 《電力工程制圖標準》

       DL400-91 《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》

       DL/T5153-2002 《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》

       SDJ26-89 《發(fā)電廠、變電所電纜選擇與敷設(shè)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》

       DLGJ56-95 《火力發(fā)電廠和變電所照明設(shè)計技術(shù)規(guī)定》

       DL-T620-1997 《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》

       GB50034－2004 《工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計標準》

       GB12348－2008 《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》

       DL/T5137-2001 《電測量及電能計量裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》

       DL/T5041-2012 《火力發(fā)電廠廠內(nèi)通信技術(shù)規(guī)定》

       GB18485-2001 《生活垃圾焚燒污染控制標準》

       DL／T5044-2004 《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》

       DL／T621-1997 《交流電氣裝置的接地》

       GB2625-1981 《過程檢測和控制流程圖用圖形符號和文字代號》

       NDGJ16-89 《火力發(fā)電廠熱工自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)定》(保留部分)

       GBJ93-86 《工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》

  1.8 性能保證值

    1.8.1 在燃用設(shè)計煤種時，BMCR 工況連續(xù)運行  3  天，脫硝裝置按入口 NOx 濃度 4950mg/Nm3 設(shè)計，鍋爐SCR 脫硝裝置出口煙氣NOx濃度均不大于300  mg/Nm3 （干基，10%O2），氨逃逸量  5  ppm 。

       還原劑消耗量平均值不大于 360  kg/h(20%氨水)；電量消耗量平均值不超過  20 kWh/h。儀用壓縮空氣耗量  20   m3/h； （注：以上數(shù)據(jù)為目前2臺爐正常使用的數(shù)據(jù)）

    1.8.2 性能驗收試驗后一年質(zhì)保期內(nèi)保證裝置可用率不低于 95% 。

    1.8.3 SCR 脫硝裝置對鍋爐效率的影響小于  0.5%  。

2、流程描述及技術(shù)特點

  2.1 SCR 工藝概述

       選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用Z多而且Z有成效的煙氣脫硝技術(shù)。SCR技術(shù)是在金屬催化劑作用下，以NH3 作為還原劑，將NOx 還原成N2 和H2O。NH3 不和煙氣中的殘余的O2 反應(yīng)，而如果采用H2、CO、CH4 等還原劑，它們在還原NOx的同時會與O2 作用，因此稱這種方法為“選擇性”。工作原理如圖2.1 所示，主要反應(yīng)方程式為：

       4NH3+4NO+O2─>4N2+6H2O

       8NH3+6NO2 ─>7N2+12H2O

  2.2 SCR 的優(yōu)點

       與其它脫硝技術(shù)相比，SCR 技術(shù)具有以下優(yōu)點：

    1) 脫硝效果令人滿意：SCR 技術(shù)應(yīng)用在大型煤粉鍋爐上，長期現(xiàn)場應(yīng)用一般能夠達到 70～90%的脫硝率，在中小型鍋爐上增設(shè)SCR裝置通?？扇〉?0%~ 95%的脫硝效率。

    2) 還原劑多樣易得：SCR 技術(shù)中常用的還原劑，包括液氨、氨水、尿素等。但效果較好、實際應(yīng)用Z廣泛的是氨水和尿素。

    3) 無二次污染：SCR 技術(shù)是一項清潔的技術(shù)，沒有任何固體或液體的污染物或副產(chǎn)物生成，無二次污染。

    4) SCR 技術(shù)不需要對鍋爐燃燒設(shè)備和受熱面進行大的改動，也不需要改變鍋爐的常規(guī)運行方式，對鍋爐的主要運行參數(shù)也不會有顯著影響。

  2.3 主要影響因素

       SCR 工藝使用氨基還原劑，在窗口溫度區(qū)域285～410°C 把還原劑噴入到煙氣中，與煙氣中的NOx經(jīng)催化劑發(fā)生還原反應(yīng)，脫除NOx，生成N2和H2O。由于在一定溫度和氧中氛圍時，氨氣還原反應(yīng)中占主導(dǎo)，表現(xiàn)出選擇性，因此稱之為選擇性催化還原。在 SCR 技術(shù)設(shè)計和應(yīng)用中，影響脫硝效果的主要因素包括：

    1) 溫度范圍；

    2)合適的溫度范圍內(nèi)可以停留的時間；

    3) 反應(yīng)劑和煙氣混合的程度；

    4) 未控制的 NOx 濃度水平；

    5) 化學(xué)計量比 NSR；

    6) 氣氛(氧量、一氧化碳濃度)的影響；

    7) 還原劑的類型和狀態(tài)；

    8) 催化劑的作用。

3、工藝系統(tǒng)和設(shè)備

       氨水SCR系統(tǒng)主要由氨卸料與存儲系統(tǒng)，氨輸送系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、氨水噴射系統(tǒng)、催化劑模塊等組成。各系統(tǒng)的組成和介紹如下：

  3.1  公用系統(tǒng)及設(shè)備

       本期工程還原劑采用直接外購氨水。氨水存儲系統(tǒng)依據(jù)就近原則在鍋爐附近空地布置。

(1) 氨水罐

       本期工程共設(shè)置1個氨水罐，容量滿足兩臺爐SCR裝置BMCR工況下3天氨水總消耗量。氨水罐為常壓容器。

  3.2  鍋爐 SCR系統(tǒng)組成

       鍋爐的SCR系統(tǒng)主要由氨水輸送系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)、催化劑模塊。

（1）氨水輸送系統(tǒng)

       20%氨水由氨水輸送泵送至爐前噴射系統(tǒng)。氨水輸送泵1用1備。

主要設(shè)備說明：

    1）氨水輸送泵

       氨水輸送泵2臺（1用1備），采用多級離心泵，流量3m3/h，揚程140m，

       電機功率2.2kW，采用不銹鋼材質(zhì)。。

       初步考慮爐前噴射系統(tǒng)設(shè)計為1層，布置在催化劑模塊反應(yīng)器入口煙道前，布置1~2 支SCR噴槍。項目進行時，再根據(jù)條件進行CFD模擬計算，進一步優(yōu)化設(shè)計。

       氨水送到爐前噴射系統(tǒng)。每臺爐的噴射系統(tǒng)設(shè)有就地壓力表和調(diào)節(jié)閥，用來控制噴槍的流量。

       本方案噴槍采用壓縮空氣冷卻及霧化。壓縮空氣品質(zhì)滿足：

       噴槍霧化及冷卻壓縮空氣品質(zhì)要求：壓力露點為-20℃，含塵量小于1 mg/m3，粒度1μ；含油量為1 mg/m3。壓力：0.6—0.8MPa

       儀用壓縮空氣品質(zhì)要求：壓力露點為-40℃，含油、塵量小于1mg/m3，粒度1μ。壓力：0.6—0.8MPa

       我方將選取Z佳的溫度窗口噴入還原劑，采用SCR 噴槍將氨水溶液噴入爐內(nèi)進行還原反應(yīng)，保證足夠的穿透深度和覆蓋面。

3.3  氨水噴射系統(tǒng)

       氨水噴射系統(tǒng)的設(shè)計能適應(yīng)鍋爐Z低穩(wěn)燃負荷工況和BMCR之間的任何負荷， 持續(xù)安全運行，并能適應(yīng)機組的負荷變化和機組啟停次數(shù)的要求。噴射區(qū)數(shù)量和位置由計算流體力學(xué)(CFD)和化學(xué)動力學(xué)(CKM)模型計算結(jié)合現(xiàn)場實測結(jié)果Z終確定，并盡可能考慮利用現(xiàn)有鍋爐平臺進行安裝和維護。

       根據(jù)本工程的實際情況(平臺及操作空間限制)，氨水噴槍初步擬設(shè)置在反應(yīng)器入口前水平段煙道上，共設(shè)1層噴槍，每層1~2支，共設(shè)1~2支噴槍。噴槍在該段各處的角度根據(jù)局部速度場確定，為保證混合的均勻性和停留時間的有效性，氨水噴射的速度方向與煙氣局部速度方向一致或垂直。噴槍的實際噴射方向根據(jù)噴射點的局部速度方向確定，待進一步CFD計算后確定。噴槍采用特制的壓縮空氣霧化的雙流體噴槍，可將氨水溶液霧化成均勻的極細的液滴，噴槍采用316L制作，并設(shè)置保護和吹掃套管以防止噴嘴堵塞和飛灰侵蝕，保護套管采用310制作。

       噴槍采用空氣進行冷卻，為使噴射器Z少地暴露于高溫?zé)煔庵校瑖姌屢部稍O(shè)計成可伸縮的。當遇到鍋爐啟動、停運、季節(jié)性運行或一些其他原因SCR需停運時，可將噴槍退出運行?；虍攪姌尣皇褂谩㈧F化空氣流量不足時，將其從爐膛中抽出。當短時間內(nèi)停運SCR噴槍或局部噴槍短時間不用時，也可繼續(xù)運行壓縮空氣系統(tǒng)，利用壓縮空氣對氨水溶液噴槍進行連續(xù)不斷的冷卻。

       對于每一批噴槍，都采用激光粒度測試儀對噴槍的霧化性能進行測試。通常， 對于氨水噴槍，D32一般控制在80μm左右，Z大粒徑控制在100μm以內(nèi)，且粒徑分布均勻。

4、控制系統(tǒng)

  4.1  總則

       本工程采用 SCR 脫硝工藝， 考慮該裝置控制采用獨立控制器控制，脫硝DCS 系統(tǒng)軟硬件采用與主廠DCS相同的配置，便于業(yè)主統(tǒng)一管理和維護。

       脫硝裝置出口煙道上設(shè)置 NOx/O2 及NH3逃逸取樣分析儀，信號全部進入 DCS中進行監(jiān)控用于系統(tǒng)的控制。

       控制系統(tǒng)能實現(xiàn)爐內(nèi)噴射還原劑及 SCR 供用系統(tǒng)配料的自動控制，并保證脫硝系統(tǒng)能跟隨鍋爐運行負荷變化而變化。使鍋爐脫硝系統(tǒng)長期、可靠的安全運行。

       為了保證系統(tǒng)的可靠性和提高性價比，氨水站以及SCR噴射系統(tǒng)納入鍋爐脫硫DCS控制系統(tǒng)中，DCS系統(tǒng)控制器、卡件采用原有脫硫DCS的硬件設(shè)備，工作站及系統(tǒng)軟件也采用原有設(shè)備。

       在正常工作時，每隔一個時間段記錄燃燒系統(tǒng)及 SCR 運行工況數(shù)據(jù)，包括熱工實時運行參數(shù)、設(shè)備運行狀況等。當故障發(fā)生時系統(tǒng)將及時記錄故障信息。操作員終端可存儲大量信息，自動生成工作報表及故障記錄，存儲的信息可通過查詢鍵查詢。

  4.2 儀表和控制系統(tǒng)配電原則

    1) 采用的電壓等級：AC 380/220V。

    2) 低壓廠用電采用 380V 電壓，200kW 以下電動機采用 380V 電壓。

    3) 75kW 以下的電動機和雜用負荷由 380V 電動機控制中心(MCC)供電。

    4) I&C 系統(tǒng)采用先進控制系統(tǒng)。I&C符合現(xiàn)行電廠標準。脫硝I&C系統(tǒng)和整個電廠I&C系統(tǒng)設(shè)計相協(xié)調(diào)，并無條件滿足整個電廠I&C系統(tǒng)的接口要求。

  4.3  控制系統(tǒng)方案

    4.3.1 脫硝 SCR 區(qū)域控制方案

       脫硝SCR區(qū)域納入主廠DCS控制系統(tǒng)中，采用操作員站LCD顯示器和鼠標(鍵盤)作為脫硝裝置主要監(jiān)控手段，運行人員通過LCD和鼠標(鍵盤)可以完成脫硝裝置的監(jiān)視、調(diào)整、設(shè)備啟停等控制操作。

設(shè)計功能

      1．采用鍋爐主體 DCS 相同的硬件進行控制。主要功能包括：數(shù)據(jù)采集處理、模擬量控制、順序控制。

      2．脫硝控制系統(tǒng)能夠以機組為單位獨立運行，由機組脫硝控制系統(tǒng)操作員站操作界面監(jiān)控機組脫硝運行狀態(tài)。從操作員站上能夠通過通訊方式完全監(jiān)視整個脫硝系統(tǒng)所有的信號。

      3．脫硝島有完善的保護系統(tǒng)，以確保在危險工況下自動安全停機或人工進行停機， 重要設(shè)備設(shè)就地事故按鈕。

      4. 低壓電氣設(shè)備進入脫硝控制系統(tǒng)控制。

      5. 脫硝控制系統(tǒng)與機組主體 DCS 間的保護/控制信號采用硬接線和通訊兩種連接方式。

    4.3.2 脫硝公用區(qū)域控制方案

      脫硝公用區(qū)域采用 DCS 控制。通過網(wǎng)絡(luò)與 SCR 區(qū)域 DCS、廠公用 DCS 系統(tǒng)通訊。操作員站利用脫硫DCS 操作員站。公用系統(tǒng)儀控設(shè)備接入主廠IO備用點。采用操作員站LCD顯示器和鼠標(鍵盤)作為脫硝公用區(qū)域裝置主要監(jiān)控手段，運行人員通過 LCD 和鼠標(鍵盤)可以完成脫硝公用裝置的監(jiān)視、調(diào)整、設(shè)備啟停等控制操作。

設(shè)計功能：

      1．DCS主要功能包括：數(shù)據(jù)采集處理、模擬量控制、順序控制。與廠公用 DCS、 脫硝 SCR 系統(tǒng)的通訊采用冗余以太網(wǎng)通訊。

      2．脫硝控制系統(tǒng)能夠以機組為單位獨立運行，由機組脫硝控制系統(tǒng)操作員站操作界面監(jiān)控機組運行狀態(tài)。從操作員站上能夠通過通訊方式完全監(jiān)視脫硝公用系統(tǒng)所有的信號。

      3．公用區(qū)域有完善的保護系統(tǒng)，以確保在危險工況下自動安全停機或人工進行停 機，重要設(shè)備設(shè)就地事故按鈕。

      4. 低壓電氣設(shè)備進入控制系統(tǒng)控制。

      5. 脫硝公用控制系統(tǒng)與主機 DCS 間的保護/控制信號采用硬接線和通訊兩種連接方式。

    4.3.3 脫硝控制系統(tǒng)初步 IO 統(tǒng)計

  4.4  檢測儀表

    4.4.1. 溫度測量

       集中顯示和控制的測溫元件采用雙支“K”型熱電偶及pt100熱電阻，耐磨型，選用耐高溫不銹鋼保護套管，保護套管的外徑尺寸和插入深度符合相關(guān)行業(yè)標準，熱電偶選用防水型。

    4.4.2 壓力/壓差變送器

      集中壓力測量儀表選用進口智能式變送器。變送器是二線制的，輸出4～20mA

      信號，帶HART協(xié)議，所有壓力/差壓變送器均配LCD顯示表頭。

      就地壓力表一般采用不銹鋼壓力表。表盤直徑為150，精度不低于1.5級。壓力表設(shè)置在容易觀察的位置，壓力表考慮防塵、防腐。

      壓力取樣閥門材質(zhì)選用 304。

4.4.3 流量測量

      流量儀表選用電磁流量計，帶有4～20mADC兩線制信號輸出及HART協(xié)議。流量計根據(jù)介質(zhì)特性、安裝場合對稀釋水、噴槍模塊入口氨水等介質(zhì)流量測量采用電磁流量計；氨水密度測量采用質(zhì)量流量計；煙氣流量測量由煙氣在線監(jiān)測分析系統(tǒng) CEMS 完成。

4.4.4 液位(物位)儀表

      本脫硝工程氨水儲罐的液位選用磁翻板液位計。

4.4.5 執(zhí)行機構(gòu)

      本工程閥門采用氣動執(zhí)行機構(gòu)。

4.4.6 電纜

      所有儀表和控制電纜均采用阻燃型電纜。所有進DCS的電纜采用阻燃型聚氯乙烯絕緣屏蔽電纜，Z小導(dǎo)體截面為 1.0mm2。熱電偶采用延長型補償電纜。

4.4.7 橋架

      脫硝儀表電纜橋架采用鋁合金材質(zhì)橋架。

4.5  電源和氣源

4.5.1 電源

      脫硝區(qū)域內(nèi)儀表及控制設(shè)備所需220VAC電源和24VDC電源來自熱控電源柜及 DCS 機柜。

4.5.2 氣源

      脫硝島儀表、系統(tǒng)(CEMS)、閥門用氣源引自脫硝界區(qū)外1米儀表用氣，連接設(shè)計工作由投標方負責(zé)。

5 電氣系統(tǒng)

5.1  主要設(shè)計原則及工作范圍

5.1.1 供配電系統(tǒng)

(1) 380/220V 供電系統(tǒng)

      脫硝380/220V系統(tǒng)按照設(shè)備布置區(qū)域分別設(shè)置脫硝鍋爐區(qū)(SCR)MCC和氨水區(qū) MCC，業(yè)主為每套MCC柜提供兩路交流380/220V三相四線制電源，分界點在脫硝供貨方電源進線柜端子處，此端子以后的供配電由脫硝供貨方負責(zé)。由 MCC柜到用電設(shè)備的電纜敷設(shè)由脫硝供貨方負責(zé)設(shè)計，業(yè)主方供貨。兩路電源進線間設(shè)雙電源切換裝置。脫硝 SCR 區(qū)域分別設(shè)置就地配電箱用于噴槍配電。

(2) 檢修照明系統(tǒng)

      鍋爐脫硝SCR區(qū)域的照明由脫硝MCC供電，氨水區(qū)域的照明電源取自氨水區(qū) MCC。

      SCR 區(qū)域和氨水區(qū)域的檢修電源取自各自 MCC。

5.1.2 控制與保護

(1) 控制方式

      脫硝系統(tǒng)的電氣設(shè)備納入DCS系統(tǒng)，不設(shè)常規(guī)控制屏。所有低壓空氣斷路器和電源所有設(shè)備的控制電壓采用 220V AC。

(2) 信號與測量

      脫硝系統(tǒng)配電間不設(shè)常規(guī)音響及光字牌，所有開關(guān)狀態(tài)信號、電氣事故信號及預(yù)告信號均送入遠程 I/O。

      脫硝系統(tǒng)配電間不設(shè)常規(guī)測量表計，采用 4～20mA 變送器（變送器裝于相關(guān)開關(guān)柜）輸出送入DCS。測量點按《電測量及電能計量裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》配置。至少應(yīng)有如下電氣信號及測量量：

      45kW 以上低壓電動機單相電流；

      380V低壓PC所有開關(guān)的合閘、跳閘狀態(tài)、事故跳閘、控制電源消失； 所有電動機的合閘、跳閘狀態(tài)、事故跳閘、控制電源消失。

      電氣量送入脫硝DCS實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集、定期打印制表、實時調(diào)閱、顯示電氣主 接線、亊故自動記錄及故障追憶等功能。

5.1.3 繼電保護

      380V 廠用系統(tǒng)電源及電動機由空氣開關(guān)脫扣器及馬達控制器實現(xiàn)保護。繼電保護 配置按《火力熱電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》配置，基本配置如下：

      電動機 電流速斷保護、過電流、過負荷、接地保護、低電壓、斷相、堵轉(zhuǎn)

5.1.4 安全滑觸線（若有）

      脫硝系統(tǒng)內(nèi)所有電動起吊設(shè)施均采用安全滑觸線供電?；|線采用三相型。

5.1.5 電纜和電纜構(gòu)筑物

(1) 0.4kV 動力電纜

      0.4kV動力電纜采用采用0.6/1.0kV 阻燃型聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套鎧裝電纜。 電纜的導(dǎo)體采用銅導(dǎo)體；

      截面超過 6mm2 的電纜應(yīng)為銅絞線電纜；

      耐熱電纜和移動電纜，其導(dǎo)體應(yīng)由細的銅絞線組成。

(2)  60V 以上的測量和控制電纜

      對于 60V 以上電壓電纜必須為阻燃型 PVC 絕緣 PVC 護套電纜，并且Z小導(dǎo)體截面為1.5mm2。低電平電纜應(yīng)采用對絞屏蔽電纜，截面不小于1.0 mm2 。進入DCS 的控制電纜應(yīng)采用屏蔽電纜，截面不小于1.5 mm2 。

(3) 儀用變壓器電纜

      這些電纜必須符合“60V 以上的測量和控制電纜”的要求通常，一條儀用變壓器的電纜應(yīng)只傳輸一個變壓器的電壓或電流值。如果同一個電壓信號用于不同的需要（如：保護、測量、計量）應(yīng)裝設(shè)分離的小型斷路器。變壓器電壓必須用獨立的電纜傳輸。

      對于室內(nèi)的電流互感器，其電纜Z小截面為 2.5mm2。 通往其他建筑的儀用變壓器電纜Z小截面為 4mm2。 Z大電壓降不應(yīng)超過 2%。

(4) 電纜連接裝置

      0.4kV 動力電纜及控制電纜不應(yīng)有中間接頭。

      0.4kV 動力電纜的終端采用終端接頭。

(5) 電纜構(gòu)筑物

      按相關(guān)標準和規(guī)范的要求在脫硝區(qū)域內(nèi)規(guī)劃電纜通道。

(6) 電纜阻燃措施

      據(jù)有關(guān)標準和規(guī)范，電纜將有可行的防火阻燃措施。

5.2  電負荷統(tǒng)計

      經(jīng)計算，脫硝電氣系統(tǒng)負荷統(tǒng)計如下：

序號 名稱 額定容量（KW） 電機電壓（V） 連接臺數(shù) 計算系數(shù) 計算負荷KVA 運行方式

工作臺數(shù)  

1 氨水供給泵 2.2 380 2/1 0.8 2.75 經(jīng)常連續(xù)

2 氨水卸載泵 5.5 380 1/1 0.8 6.875 短時連續(xù)

3 熱控電源 15 380 1/1 0.8 18.75 經(jīng)常連續(xù)

4 檢修電源 20 380 1/1 0.8 25 不經(jīng)常

5 照明電源 5 220 1/1 0.8 6.25 短時連續(xù)

總計（KVA） 59.625

電耗為20Kw，第2、4項由于不常用，不計入總電耗。

6 性能數(shù)據(jù)表

6.1  設(shè)計數(shù)據(jù)(略)

6.2  設(shè)備及材料清單(略)

    （1）工藝設(shè)備材料供貨清單

    （2）儀控清單

    （3）電氣清單

6.3 投資與運行成本比較分析

6.3.1 投資概算

      對于本煙氣脫硝工程的投資概算和運行費用進行比較分析。工程總投資包括總承包工程費和建設(shè)單位管理費以及稅費設(shè)計費用等，在此暫按同類工程價格進行分項估算如下，項目法人可根據(jù)實際招標價格進行修正。

表 6.3.1  1#~3#煙氣脫硝工程投資概算（本投資概算等方案確定后提供）

序號 工程或項目名稱 投資費用

1 建筑工程費

2 安裝工程費

3 設(shè)備費

4 材料費

5 其他費用

6 運費

總計（萬元）

      脫硝系統(tǒng)的運行成本主要包括設(shè)備維護更換、電耗、水耗、還原劑消耗等。

6.3.2 設(shè)備的維護成本

      關(guān)于設(shè)備維護成本，在具體的項目中會因為項目的特性而有所差異，本報告根據(jù)已投運機組的項目回訪和相關(guān)調(diào)查的有關(guān)資料編寫，供業(yè)主參考。

      本工程主要維護費用構(gòu)成有：日常巡檢和保養(yǎng)維護；設(shè)備易損件定期更換和維護修理；間隔五年左右的一次大修。設(shè)備維護費用，按照裝置檢修特點，間隔五年左右需進行一次大修，所以可按 5 年為一個周期循環(huán)考慮。

1)日常巡檢和保養(yǎng)維護

      維修保養(yǎng)項目的材料消耗(如一般用潤滑油等)按照統(tǒng)計約在 1.5萬元左右。

2) 設(shè)備零部件定期更換和大修

      在裝置投運后每年應(yīng)對設(shè)備(包括泵等)的零部件更換，對管件進行必要維護(更換閥門及修補)；更換損壞的電氣儀表及執(zhí)行機構(gòu)；更換其他磨損的金屬材料。  該費用取決于供貨商的供貨質(zhì)量、運行人員對設(shè)備的操作水平、日常維護是否到位、運行工況的優(yōu)劣等。

脫硝系統(tǒng)的設(shè)備更換及大修（不含噴槍的更換）據(jù)統(tǒng)計可以按工程總投資的 1.5%考慮。

3) 設(shè)備維護成本合計（估）

表 6.3.2 設(shè)備維護成本

項目 設(shè)備維護成本

日常保養(yǎng) 1.5

更換大修 12

噴槍 5

合計（萬元） 18.5

6.3.3 設(shè)備的運行成本

包括電耗、水耗、還原劑消耗。脫硝系統(tǒng)日常維護及操作量很少，可以由原脫硫或主機人員代管，無需增加額外的人力費用。

1)本工程各種物料消耗量如下：

表6.3.3 SCR 物料消耗(8000h)

項目 單位 消耗

電 kWh 160000

氨水（20%濃度） t 2880

2) 測算參考價格

本報告暫按如下材料價格測算，項目法人可根據(jù)實際情況進行修正。

表6.3.4 物料價格（8000h）

項目 單位 數(shù)據(jù) 備注

電 元/kWh 1 16萬元

氨水（20%） 元/t 800 230.4萬元

6.3.4 運行和維護成本測算

根據(jù)以上計算條件測算如下：

表6.3.5 運行和維護費用測算表(年運行 8000h)

序號 項目 運行和維護費用

1 維護成本

1.1 日常維護 1.5

1.2 維修更換 12

2 運行成本

2.1 電 16

2.2  氨水（20%） 230.4

3 合計(萬元） 259.9

7 項目實施進度安排

項目實施時間安排如下（從簽合同之日算起）：

表7.1  項目時間安排表

階段 完成時間

設(shè)計、施工階段 30~40天

設(shè)備制造、運輸 50~70天

安裝 80~100天

調(diào)試完成 115~120天

注：可根據(jù)具體項目要求進行調(diào)整，滿足業(yè)主項目要求。

8 SCR技術(shù)難點及對策

8.1 問題一：氨氣分布不均勻

由于煙道空間所限，存在氨分布不均勻問題。每支噴射器均有一手動氨水溶液流量控制閥，每層噴射器只有1個可遠控的氨水溶液流量調(diào)節(jié)總閥。在SCR裝置調(diào)試階段，各氨水溶液噴射器的流量閥門開度均被設(shè)定好，在投運期間不再變動，而只調(diào)節(jié)各層的氨水溶液總流量。當實際運行工況與調(diào)試工況存在差異時，這種相對固定的氨水溶液噴射器控制方式可能造成SCR裝置區(qū)域內(nèi)的氨水溶液與NOX反應(yīng)程度不一致，并導(dǎo)致裝置下游煙氣中氨逃逸濃度分布不均勻。

解決方案：

針對氨分布不均的問題，采取了加裝蒸汽擾動裝置的措施，即在氨噴入點后方鍋爐適當位置開孔，安裝蒸汽噴嘴，用蒸汽擾動煙氣促使氨分布均勻。

8.2 問題二：噴射器霧化不良

噴射器霧化管道管徑選型不合理，導(dǎo)致沿程阻力損失較大造成噴射器前霧化壓力低，造成噴射器霧化效果不好。

解決方案：

通過合理計算，選擇經(jīng)濟合理的管徑，保證噴射器前霧化壓力，從而保證霧化效果。

9 各系統(tǒng)工程實例圖片

1）氨水區(qū)

2）噴射區(qū)

3）計量控制區(qū)

4）噴槍

5）噴射的實際效果

6）控制計量模塊

10 發(fā)明人簡介(13004488475)15005106507 從事大氣污染控制等方面的設(shè)計、設(shè)備制造、工程總承包等方面工作二十多年。主持大中型環(huán)保工程項目設(shè)計20余項，主持大型環(huán)保工程總承包2項，涉及工程投資近5億元，是（電改袋）施工的主要負責(zé)人之一，有豐富的施工組織和管理經(jīng)驗，也是”863“.國內(nèi)第一臺電除塵器改袋式除塵器1600000立方/小時煙氣量全套設(shè)計方案參與。星火熱電廠75噸/小時鍋爐袋式除塵，脫硫設(shè)計方案主要負責(zé)人...2005年11月設(shè)計日本帝人三原事務(wù)所世界第一臺以煤、舊輪胎及少量料制品為混合燃料65T/H高溫高壓環(huán)流化床鍋爐(煤、木屑、舊輪胎混合燃料)袋式除塵器，240T/H電袋復(fù)合除塵器及脫硫通過日本專家審核,。出口粉塵濃度≤20 mg/ Nm3 。山西左權(quán)鑫興冶煉廠硅冶煉電爐煙氣凈化除塵，山西安泰焦化廠4000M2至6000M2的大型阻火防爆型脈沖除塵器在焦爐除塵.重慶太極集團制藥廠20t/h-75t/h燃煤鍋爐袋式除塵及脫硫系統(tǒng). 濟南鋼鐵股份有限公司第一燒結(jié)廠660000 m3/h電袋復(fù)合除塵器主設(shè)計，山東江泉集團臨沂燁華焦化廠6000M2大型阻火防爆型脈沖除塵器整體設(shè)計，河南省汝州巨龍實業(yè)有限公司75t/h燃煤鍋爐煙氣電袋復(fù)合除塵及脫硫系統(tǒng)工程,河南中孚實業(yè)股份有限公司12.5萬噸電解煙氣凈化系統(tǒng),廣西北海高嶺科技15平方，25平方電除塵器，黑龍江雙鴨山水泥廠100平方和50平方電除塵器，江蘇射陽熱電有限公司88平方電除塵器,郴州熱電130t/h機組脫硝SCR工程,張掖熱電2×75t/h機組脫硝SCR工程,華銀熱電2×75t/h機組脫硝SNCR工程, 畢節(jié)熱電2×130t/h機組脫硝SNCR，紹興玻璃制品廠脫硝SCR等。。。。。。

主設(shè)計火力發(fā)電、供熱鍋爐、水泥及垃圾焚燒、玻璃爐窯等行業(yè)煙氣脫硝，擁有用液氨、氨水和尿素三種還原劑進行煙氣脫硝的完整解決方案。

10.2 煙氣脫硝技術(shù)支持方簡介

丹麥Flow.Vision是脫硝技術(shù)合作方，F(xiàn)low.Vision在煙氣脫硝領(lǐng)域具有如下綜合優(yōu)勢：

1）豐富的SNCR/SCR脫硝工程經(jīng)驗

弗洛微升的核心人員在SNCR/SCR領(lǐng)域具備豐富的SNCR/SCR脫硝經(jīng)驗，如脫硝子公司的總經(jīng)理、化學(xué)工程師Claus K. Hj?rnet.Hj?rnet 先生有25年的脫硝技術(shù)經(jīng)驗，對丹麥重工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展SNCR/SCR做出了突出貢獻。Payam B. Salimi 先生擁有17年脫硝技術(shù)經(jīng)驗的領(lǐng)導(dǎo)型的CFD專家，對燃燒學(xué)、鍋爐結(jié)構(gòu)、SNCR/SCR脫硝都具備非常豐富的經(jīng)驗。他們在SNCR/SCR領(lǐng)域豐富的經(jīng)驗是SNCR/SCR項目得以良好執(zhí)行，性能優(yōu)良的保障。

Flow.Vision在2006年進入中國脫硝市場，在深圳、重慶、大連、浙江有許多SNCR/SCR脫硝業(yè)績，應(yīng)用領(lǐng)域包括垃圾焚燒、流化床工業(yè)鍋爐、水泥、火電等行業(yè)。

2）流場模擬實驗CFD

弗洛微升自有的流場模擬實驗室，可以獨立完成流動，燃燒計算模擬(CFD)，及物理模型實驗。

3）先進的噴槍設(shè)計技術(shù)

針對不同的鍋爐、爐窯，設(shè)計Z適合的噴槍，如火電鍋爐爐膛大、煙氣量大，審計根據(jù)項目的耐磨耐高溫、穿透力能強的噴槍；針對循環(huán)流化床鍋爐煙氣量大、流速快、粉塵含量高的特性，設(shè)計針對具體項目的耐磨耐高溫，以及具備使還原劑霧化、混合的噴槍。

4）脫硝的效率保證

弗洛微升的專家們根據(jù)流場模擬實驗（CFD）、先進的噴槍設(shè)計和豐富的SNCR/SCR脫硝經(jīng)驗，對不同的爐窯、鍋爐采用針對性的設(shè)計，保障了SNCR/SCR系統(tǒng)的脫硝效率。

5）選擇Z合適還原劑

具備豐富的SNCR/SCR脫硝經(jīng)驗，針對氨水、尿素的特性，結(jié)合具體鍋爐的實際情況特性，幫助用戶選擇Z合適的還原劑，幫助達到更好的效率、更低的還原劑耗量，以及減少對鍋爐附屬設(shè)備、除塵脫硫設(shè)備的腐蝕和影響。

6）氨逃逸率低

通常氨逃逸率低于10ppm，部分項目提供氨逃逸率低于5ppm的保證；低逃逸保證了低腐蝕，減少了可見煙霧，及在風(fēng)機和過濾袋上的沉積；同時減少了副反應(yīng)產(chǎn)物N2O的生成。

7）保障鍋爐運行和熱效率

弗洛微升的專家們在燃燒技術(shù)和鍋爐設(shè)計方面具有豐富的經(jīng)驗，在設(shè)計SNCR系統(tǒng)時兼顧鍋爐本身運行的特點，保證高效脫硝的同時保證鍋爐的熱效率。

8）模塊化設(shè)計

經(jīng)過測試的、成熟的模塊化設(shè)計，選用國際品牌的儀器、儀表設(shè)備，模塊出廠前已通過了測試的設(shè)備，使安裝過程方便快捷，也保障了調(diào)試過程的順利。

11 方案附圖(略)

11.1  SCR脫硝流程圖

11.2  氨站布置圖

以上內(nèi)容由低氮燃燒技術(shù)廠家連云港晟源（集團）科技有限公司提供