脱硝系统参数

2011-12-03 00:18阅读：

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Nm3是标准立方米,m3就是立方米。主要是环境参数不同，即空气的条件为：一个标准大气压, 温度为 0°C, 相对湿度为0% 根据你的温度压力条件不一样，然后由PV=nRT,可以算出
Nm3：通常指温度为0℃（273.15开）和压强为101.325千帕（1标准大气压，760毫米汞柱）的情况。使在比较气体体积时有统一的标准。气体的密度，除了特别说明的以外，都是指在标准状况下说的。
m3：是实际工况下的
每个热力学量都有标准-非标准状况的换算公式，以满足实际需要。

2.4脱硝系统入口参数

2.4.1脱硝系统入口烟气参数

表2-3 脱硝系统入口烟气参数（BMCR工况）

项目	单位	数据
项目	单位	湿基		干基
省煤器出口烟气成分(过量空气系数为1.15)
CO₂	Vol%	15.35（设计煤种） 15.96（校核煤种）		16.56（设计煤种） 17.06（校核煤种）
O₂	Vol%	2.59（设计煤种） 2.59（校核煤种）		2.79（设计煤种） 2.77（校核煤种）
N₂	Vol%	74.77（设计煤种） 75.01（校核煤种）		80.65（设计煤种） 80.17（校核煤种）
SO₂	Vol%	0.06（设计煤种） 0.09（校核煤种）		0.07（设计煤种） 0.10（校核煤种）
H₂O	Vol%	7.36（设计煤种） 6.51（校核煤种）
锅炉不同负荷时的省煤器出口烟气量和温度（湿基）
项目	BMCR	THA	75%THA	40%THA	30%THA
省煤器出口湿烟气量(设计煤种)Nm³/h	1717904	1572292	1210771	788542	683592
省煤器出口烟气温度(设计煤种)℃	388	377	352	324	306
省煤器出口湿烟气量(校核煤种)Nm³/h	1706236	1560537	1201553	794847	685053
省煤器出口烟气温度(校核煤种)℃	390	379	353	324	306

2.4.2脱硝系统入口烟气中污染物成分

表2-4脱硝系统入口烟气中污染物成分（BMCR工况，标准状态，干基，含氧量6％）

项目	单位	数据
项目	单位	设计煤种	校核煤种
烟尘浓度	g/Nm³	25.96	36.81
NO_X (以NO₂计)	mg/Nm³	650	650
Cl(HCl)	mg/Nm³
F(HF)	mg/Nm³
SO₂	mg/Nm³	1179	1856
SO₃	mg/Nm³	17	26

2.5纯氨资料

脱硝系统用的反应剂为纯氨，其品质符合国家标准GB536—88《液体无水氨》技术指标的要求，如下表：
表2-5 液氨品质参数

指标名称	单位	合格品	备注
氨含量	%	99.0
残留物含量	%	0.4	重量法
水分	%	—
油含量	Mg/kg	—	重量法
			红外光谱法
铁含量	Mg/kg	—
密度	kg/L	25℃时
沸点	℃	标准大气压

3.1NOX脱除率、氨的逃逸率、SO2/SO3转化率

在设计煤条件下，对NO_X脱除率、氨的逃逸率、SO₂/SO₃转化率同时进行考核：
脱硝装置在性能考核试验时的NO_X脱除率不小于52％，脱硝装置出口NOX含量不大于 312(终期87%时84.5)mg/Nm³，氨的逃逸率不大于3ppm，SO₂/ SO₃转化率小于0.9%。（含氧量6％）
脱硝装置在保证的催化剂化学寿命期内，即备用层催化剂投运前，NO_X脱除率不小于50%(终期85%)，氨的逃逸率不大于3ppm，SO₂/SO₃转化率小于1%。（含氧量6％）
脱硝装置在备用层催化剂投运后，NO_X脱除率不小于50%(终期85%)，氨的逃逸率不大于3ppm，SO₂/SO₃转化率小于1%。（含氧量6％）
1) 锅炉45%BMCR—100%BMCR负荷。
2) 烟气中NO_X含量：450mg/Nm³至650mg/Nm³，（干基，含氧量6％）。
3) 脱硝系统入口烟气含尘量不大于24.05g/Nm³(干基，含氧量6％)。
4) 脱硝效率为50%时NH₃/NO_X摩尔比不超过保证值0.51(脱硝效率为85%时,不超过0.81)时。

3.2压力损失

1) 从脱硝系统入口到出口之间的系统压力损失(省煤器出口至空预器进口)在性能考核试验并按脱硝效率50％时不大于710Pa；按脱硝效率85％时不大于810Pa (设计煤种，100%BMCR工况，不考虑附加催化剂层投运后增加的阻力)。
2) 从脱硝系统入口到出口之间的系统压力损失(省煤器出口至空预器进口)按脱硝效率50％时不大于835Pa；按脱硝效率85％时不大于985Pa(设计煤种，100%BMCR工况，并考虑附加催化剂层投运后增加的阻力)。
3) 化学寿命期内，对于SCR反应器内的每一层催化剂，由于粘污和堵塞等原因导致的压力损失应保证增幅不超过20%，初始的压力损失数据在试运行的时候确定。

3.3脱硝装置可用率

在质保期内，脱硝整套装置的可用率在最终验收前不低于98%，在燃用校核煤种时，保证脱硝装置安全运行。

3.4催化剂寿命

从脱硝装置投入商业运行开始到更换或加装新的催化剂之前，催化剂的运行小时数作为催化剂化学寿命(NO_X脱除率不低于性能保证要求，氨的逃逸率不高于3ppm)。
DBC保证催化剂的化学寿命不少于24000小时。
DBC保证催化剂的机械寿命不少于50000小时。

3.5系统连续运行温度

在满足NO_X脱除率、氨的逃逸率及SO₂/ SO₃转化率的性能保证条件下，DBC保证SCR系统具有正常运行能力。
最低连续运行烟温310℃。
最高连续运行烟温430℃。

3.6氨耗量

在100%BMCR至45% BMCR负荷，且原烟气中NO_X含量为650mg/Nm³时（干基，含氧量6％），DBC保证系统氨耗量。BMCR工况，50%脱硝效率条件下，两台机组最大氨耗量不超过473kg/h。此消耗值为性能考核期间48小时的平均值。

3.7其它消耗

DBC保证在100％BMCR工况，含尘量24.05g/Nm3（干基，含氧量6％）时，以下消耗品的值，此消耗值应为性能考核期间48小时的平均值。
1) 吹扫的单位时间内的蒸汽耗量11.5t/h。
2) 每次吹扫期间的蒸汽耗用总量23t。
3) 吹扫频率1次/周。
注：一台机组各1台吹灰器同时吹扫运行。
4 工艺设计

4.1脱硝工艺原理

脱硝工艺采用选择性催化还原方法，该反应发生在装有催化剂的反应器里，烟气与喷入的氨在催化剂的作用下反应，实现脱出氮氧化合物。
自站区域来的氨气与稀释风机来的空气在氨/空气混合器内充分混合。氨的爆炸极限(在空气中体积浓度) 16～25％，为保证安全和分布均匀，稀释风机流量按稀释后的氨体积浓度不超过5%设计。氨的注入量控制由SCR进出口NO_X，出口O₂监视分析仪测量值、烟气温度测量值、稀释风机流量、烟气流量（由燃煤流量和燃煤资料经换算求得）来控制。
通过氨/烟气混合器的混合气体进入位于烟道内的氨注入格栅，在注入格栅前设有手动调节和流量指示，在系统投运初期可根据烟道进出口检测NO_X浓度来调节氨的分配量，调节结束后不再调整。
混合气体通过氨注射栅格注入到催化剂前的烟道中，与烟气充分混合后，进入SCR反应器，SCR反应器运行温度可在310℃～ 400℃范围内，SCR反应器的位置位于省煤器与空预器之间， SCR反应器进、出口均设置有温度测量点，出现310℃～400℃温度范围以外的情况时，控制系统将自动连锁报警和停止氨供给。脱硝反应生成的水和氮气随烟气进入空气预热器。
在SCR进口设置NO_X分析仪、温度监视，在SCR出口设置NO_X,O₂分析仪、温度监视。
SCR反应器设置吹灰器，吹扫介质为过热蒸汽，脱硝装置的吹灰器采用耙式吹灰器。根据运行经验设定吹扫频率，一般3次/天或根据反应器里催化剂前后的压差变化情况进行控制。
脱硝装置采用液氨制备还原剂（气氨）。氨供应系统包括液氨卸料压缩机、储氨罐、液氨泵，液氨蒸发槽、氨气吸收槽，废水池、废水泵等。此套系统提供氨气供脱硝反应使用。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储氨罐内，通过重力或压力将储槽中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气，经压力控制阀控制一定的压力并经脱硝自动控制系统控制其流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送达脱硝装置中。
本工程脱硝装置的P &ID’S 详见“SCR系统P&I 图（N02S0203（Ⅰ））”和“氨系统P&I 图（N02S0203（II））”。

4.2工艺设计原则

本项目脱硝工艺设计遵循以下原则:
1) 脱硝工艺采用SCR法。
2) 脱硝装置在燃用设计煤种、锅炉100％BMCR烟气条件下脱硝效率不小于50％，脱硝装置结构及相关系统按脱硝效率不小于85%规划设计，催化剂层设有一个备用层。
3) 脱硝系统吹灰器采用蒸汽吹灰器。
4) 脱硝反应器布置在锅炉省煤器和空预器之间。
5) 吸收剂采用纯氨。
6) 脱硝设备年利用小时不小于7000小时，年可用小时不小于8000小时。
7) 脱硝装置可用率不小于98%。
8) 脱硝装置服务寿命为30年。
9)本工程主要由两个系统组成，一个是SCR系统，另一个是还原剂供应系统，即氨供应系统,两个系统分区域布置。
SCR脱硝工艺设计考虑的主要因素包括：烟气的温度、飞灰特性和颗粒尺寸、烟气流量、中毒反应、NO_X的脱除率、烟气中SO_X的浓度、压降、催化剂的结构类型和用量等。
脱硝反应一般在300～420℃范围内进行，此时催化剂活性最大，所以SCR反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间。
在脱硝同时也有副反应发生，如SO₂氧化生成SO₃，在低温条件下SO₃与氨反应生成NH₄HSO₄。NH₄HSO₄会附着在催化剂或空预器冷段换热元件表面上，导致脱硝效率降低或空预器堵塞。
氨的过量和逃逸取决于NH₃/NO_X摩尔比、工况条件和催化剂的活性用量。本工程氨逃逸不大于3ppm。
SO₂氧化生成SO₃的转化率不大于1％。
本项目设计采用蜂窝式催化剂，其特点为表面积大，体积小，机械强度大、阻力较大。烟气的组成成分（如粉尘浓度、粉尘颗粒尺寸、碱性金属和重金属等）的含量是影响催化剂选型的主要参数。针对长沙项目锅炉机组的实际情况，选用节距为8.2mm的蜂窝式催化剂，可以避免催化剂在运行中产生堵塞。
催化剂能够长期承受的温度不得高于430℃，短期承受的温度不得高于450℃，超过该限值，会导致催化剂烧结。
SCR脱硝系统采用的还原剂为氨（NH₃），其爆炸极限(在空气中体积％) 16％～25％，为保证氨（NH₃）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，需要引入稀释风，将氨浓度降低到爆炸极下限以下，本项目设计控制在5％（体积浓度）以内。

4.3主要工艺设计参数

脱硝装置主要工艺设计参数根据SCR工艺物料与能量平衡计算得出。
脱硝装置出口相关烟气参数见表4-1~4-4。
催化剂设计应满足NO_X脱除率、氨的逃逸率、SO₂/ SO₃转化率等性能保证要求。
SCR工艺还原剂耗量指标如下:
设计煤,初装50％脱硝效率时，每台机组设计最大气氨供应量为236.8kg/h（BMCR工况);最小气氨供应量为93.8kg/h（40%THA工况)。
设计煤,远期85％脱硝效率时，每台机组设计最大气氨供应量为399.6kg/h（BMCR工况);最小气氨供应量为158.4kg/h（40%THA工况)。