青海窯爐

玻璃窯爐SCR煙氣脫硝技術

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 設計原則

       本初步技術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。煙氣脫硝技術總的設計原則包括：

     (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 逃逸量應控制在 10ppm 以下。

(7) 脫硝裝置可用率不小于 95%，服務壽命為 30 年。

  1.3 設計參數(shù)

    1.3.1 鍋爐設計參數(shù)

表 1.1 主要設備及參數(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)場應用能達到 90%～95%的NOx 脫除率。

       因此，本技術方案按94%的設計效率進行設計。

       目前鍋爐的排放濃度為4950mg/Nm3左右，按94%的效率設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，這樣就會有少量的氨未參與反應就與煙氣逃逸出反應裝置，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備包括空預器的腐蝕和堵塞。脫硝反應中氨逃逸主要可導致：

       生成硫酸氫銨沉積在空氣預熱器等下游設備，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轉化率增加。當煙氣中的SO3與未參與脫硝反應的逃逸氨產(chǎn)生反應，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，可導致鍋爐尾部煙道設備包括空預器、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，部分粘附在空氣預熱器表面，因此 80%以上逃逸氨被飛灰吸附進入除塵設備。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，對于下游的空預器、引風機、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  技術要求

    1.5.1 本項目范圍

       玻璃爐窯的脫硝裝置(SCR)的設計、設備供貨、安裝、系統(tǒng)調試和試運行、考核驗收、培訓等。

    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)和設備)至少滿足以下總的要求：

    ● 采用 SCR 煙氣脫硝技術；

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

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

    ● 脫硝裝置應能快速啟動投入，在負荷調整時有良好的適應性，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%范圍內波動，技術方案能適應氨水濃度的變化。

    ● 煙氣脫硝工程內電氣負荷均為低壓負荷情況，系統(tǒng)內只設低壓配電裝置，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，在脫硝控制室內完成對脫硝系統(tǒng)還原劑的輸送、計量、 水泵、風機、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)的調節(jié)。

    ● 系統(tǒng)設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，以及爐后所有設備安裝、檢修方便；

    ● 在設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，廢水宜排入電廠廢水處理設施，集中處理，達標排放。

    ● 在距脫硝裝置1米處，噪音不大于85dBA；

    ● 所有設備的制造和設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保期內保證裝置可用率≥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，供方所提供的設備、部件保證都是經(jīng)過運行驗證、可靠、質量良好的產(chǎn)品。

  1.6 標準與規(guī)范

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

對于標準的采用符合下述原則：

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

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

       進口設備和材料執(zhí)行設備和材料制造商所在國標準；

       建筑、結構執(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計、制造、調試、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 國內標準及規(guī)范

       投標方提供的國內規(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規(guī)范選擇性催化還原法》

       GB50054－2011 《低壓配電設計規(guī)范》

       GB50217-2007 《電力工程電纜設計規(guī)范》

       GB50057-2010 《建筑物防雷設計規(guī)范》

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

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

       SDJ26-89 《發(fā)電廠、變電所電纜選擇與敷設設計技術規(guī)程》

       DLGJ56-95 《火力發(fā)電廠和變電所照明設計技術規(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計技術規(guī)程》

       DL/T5041-2012 《火力發(fā)電廠廠內通信技術規(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)設計技術規(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)電廠熱工自動化設計技術規(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保期內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、流程描述及技術特點

  2.1 SCR 工藝概述

       選擇性催化還原(SCR)技術是目前應用Z多而且Z有成效的煙氣脫硝技術。SCR技術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，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

       與其它脫硝技術相比，SCR 技術具有以下優(yōu)點：

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

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

    3) 無二次污染：SCR 技術是一項清潔的技術，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 技術不需要對鍋爐燃燒設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，脫除NOx，生成N2和H2O。由于在一定溫度和氧中氛圍時，氨氣還原反應中占主導，表現(xiàn)出選擇性，因此稱之為選擇性催化還原。在 SCR 技術設計和應用中，影響脫硝效果的主要因素包括：

    1) 溫度范圍；

    2)合適的溫度范圍內可以停留的時間；

    3) 反應劑和煙氣混合的程度；

    4) 未控制的 NOx 濃度水平；

    5) 化學計量比 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。。

       初步考慮爐前噴射系統(tǒng)設計為1層，布置在催化劑模塊反應器入口煙道前，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)化設計。

       氨水送到爐前噴射系統(tǒng)。每臺爐的噴射系統(tǒng)設有就地壓力表和調節(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。壓縮空氣品質滿足：

       噴槍霧化及冷卻壓縮空氣品質要求：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進行還原反應，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)的設計能適應鍋爐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(CFD)和化學動力學(CKM)模型計算結合現(xiàn)場實測結果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)，氨水噴槍初步擬設置在反應器入口前水平段煙道上，共設1層噴槍，每層1~2支，共設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少地暴露于高溫煙氣中，噴槍也可設計成可伸縮的。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?、霧化空氣流量不足時，將其從爐膛中抽出。當短時間內停運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，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的硬件設備，工作站及系統(tǒng)軟件也采用原有設備。

       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)設計相協(xié)調，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、調整、設備啟停等控制操作。

設計功能

      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， 重要設備設就地事故按鈕。

      4. 低壓電氣設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、調整、設備啟停等控制操作。

設計功能：

      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，重要設備設就地事故按鈕。

      4. 低壓電氣設備進入控制系統(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)介質特性、安裝場合對稀釋水、噴槍模塊入口氨水等介質流量測量采用電磁流量計；氨水密度測量采用質量流量計；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

      本工程閥門采用氣動執(zhí)行機構。

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橋架。

4.5  電源和氣源

4.5.1 電源

      脫硝區(qū)域內儀表及控制設備所需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，連接設計工作由投標方負責。

5 電氣系統(tǒng)

5.1  主要設計原則及工作范圍

5.1.1 供配電系統(tǒng)

(1) 380/220V 供電系統(tǒng)

      脫硝380/220V系統(tǒng)按照設備布置區(qū)域分別設置脫硝鍋爐區(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。由 MCC柜到用電設備的電纜敷設由脫硝供貨方負責設計，業(yè)主方供貨。兩路電源進線間設雙電源切換裝置。脫硝 SCR 區(qū)域分別設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)的電氣設備納入DCS系統(tǒng)，不設常規(guī)控制屏。所有低壓空氣斷路器和電源所有設備的控制電壓采用 220V AC。

(2) 信號與測量

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

      脫硝系統(tǒng)配電間不設常規(guī)測量表計，采用 4～20mA 變送器（變送器裝于相關開關柜）輸出送入DCS。測量點按《電測量及電能計量裝置設計技術規(guī)程》配置。至少應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計技術規(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

5.1.4 安全滑觸線（若有）

      脫硝系統(tǒng)內所有電動起吊設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。 電纜的導體采用銅導體；

      截面超過 6mm2 的電纜應為銅絞線電纜；

      耐熱電纜和移動電纜，其導體應由細的銅絞線組成。

(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小導體截面為1.5mm2。低電平電纜應采用對絞屏蔽電纜，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）應裝設分離的小型斷路器。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大電壓降不應超過 2%。

(4) 電纜連接裝置

      0.4kV 動力電纜及控制電纜不應有中間接頭。

      0.4kV 動力電纜的終端采用終端接頭。

(5) 電纜構筑物

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

(6) 電纜阻燃措施

      據(jù)有關標準和規(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  設計數(shù)據(jù)(略)

6.2  設備及材料清單(略)

    （1）工藝設備材料供貨清單

    （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單位管理費以及稅費設計費用等，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備維護更換、電耗、水耗、還原劑消耗等。

6.3.2 設備的維護成本

      關于設備維護成本，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調查的有關資料編寫，供業(yè)主參考。

      本工程主要維護費用構成有：日常巡檢和保養(yǎng)維護；設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) 設備零部件定期更換和大修

      在裝置投運后每年應對設備(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；更換其他磨損的金屬材料。  該費用取決于供貨商的供貨質量、運行人員對設備的操作水平、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) 設備維護成本合計（估）

表 6.3.2 設備維護成本

項目 設備維護成本

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

設計、施工階段 30~40天

設備制造、運輸 50~70天

安裝 80~100天

調試完成 115~120天

注：可根據(jù)具體項目要求進行調整，滿足業(yè)主項目要求。

8 SCR技術難點及對策

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節(jié)總閥。在SCR裝置調試階段，各氨水溶液噴射器的流量閥門開度均被設定好，在投運期間不再變動，而只調節(jié)各層的氨水溶液總流量。當實際運行工況與調試工況存在差異時，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)域內的氨水溶液與NOX反應程度不一致，并導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計、設備制造、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）施工的主要負責人之一，有豐富的施工組織和管理經(jīng)驗，也是”863“.國內第一臺電除塵器改袋式除塵器1600000立方/小時煙氣量全套設計方案參與。星火熱電廠75噸/小時鍋爐袋式除塵，脫硫設計方案主要負責人...2005年11月設計日本帝人三原事務所世界第一臺以煤、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廠660000 m3/h電袋復合除塵器主設計，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 煙氣脫硝技術支持方簡介

丹麥Flow.Vision是脫硝技術合作方，F(xiàn)low.Vision在煙氣脫硝領域具有如下綜合優(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、化學工程師Claus K. Hj?rnet.Hj?rnet 先生有25年的脫硝技術經(jīng)驗，對丹麥重工業(yè)領域發(fā)展SNCR/SCR做出了突出貢獻。Payam B. Salimi 先生擁有17年脫硝技術經(jīng)驗的領導型的CFD專家，對燃燒學、鍋爐結構、SNCR/SCR脫硝都具備非常豐富的經(jīng)驗。他們在SNCR/SCR領域豐富的經(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，應用領域包括垃圾焚燒、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）先進的噴槍設計技術

針對不同的鍋爐、爐窯，設計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備、除塵脫硫設備的腐蝕和影響。

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，及在風機和過濾袋上的沉積；同時減少了副反應產(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和鍋爐設計方面具有豐富的經(jīng)驗，在設計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）模塊化設計

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

11 方案附圖(略)

11.1  SCR脫硝流程圖

11.2  氨站布置圖

以上內容由低氮燃燒技術廠家連云港晟源（集團）科技有限公司提供