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1、SNCR设计原则及工艺设计,西安热工研究院有限公司Xian Thermal Power Research Institute Co.,Ltd.二0一四年十二月十九日,张 强 博士,研究员,SNCR设计原则及工艺设计,污染物与污染负荷新建锅炉加装SNCR脱硝系统的烟气设计参数宜采用锅炉最大连续工况（BMCR）、NOx浓度为设计值时的烟气参数；校核值宜采用锅炉经济运行工况（BECR）烟气量、NOx浓度为最大值时的烟气参数。已建锅炉加装SNCR脱硝系统时，其设计工况和校核工况宜根据实测烟气参数确定，并充分考虑燃料的变化趋势。,SNCR设计原则及工艺设计,总体要求SNCR工艺适用于脱硝效率要求不高于4
2、0%的机组。脱硝工程的设计应由具备相应资质的单位承担。脱硝工程总体设计应符合下列要求：（1）工艺流程合理。（2）还原剂使用便捷。（3）方便施工，有利于维护检修。（4）充分利用厂内公用设施。（5）节约用地，工程量小，运行费用低。应安装烟气排放连续监测系统（CEMS）。,SNCR设计原则及工艺设计,总平面布置总平面布置应符合安全及环保等规定，遵循设备运行稳定、管理维修方便、经济合理、安全卫生的原则，并与应与电厂总体布置相协调。架空管线、直埋管线与岛外沟道相接时，应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。平台扶梯及检修起吊设施的布置应尽量利用锅炉已有的设施。
3、管道及附件的布置应满足脱硝施工及运行维护的要求，避免与其它设施发生碰撞。,SNCR设计原则及工艺设计,尿素溶解和储存设备依据就近原则布置在锅炉附近空地上。尿素溶液稀释设备尽可能紧靠锅炉布置，固定在紧邻锅炉的0米标高空地上。计量分配设备应就近布置在喷射系统附近锅炉平台上。若采用氨还原剂，氨区宜布置在地势较低的地带；还原剂区应单独设置围栏，设立明显警示标记，并应考虑疏散距离。液氨贮罐区宜设环形消防道路，场地困难时，可设尽头式道路，但应设回转场地。液氨储罐应设置防止阳光直射的遮阳棚，遮阳棚的结构应避免形成可集聚气体的死角。在地上、半地下储氨罐或储氨罐组，应设置非燃烧、耐腐蚀材料的防火堤。,SNCR设
4、计原则及工艺设计,工程构成SNCR脱硝工程主要包括：还原剂的储存与制备、输送、计量分配及喷射。还原剂的储存与制备包括尿素储仓或液氨（氨水）储罐，以及尿素溶解、稀释或液氨蒸发、氨气缓冲等设备。还原剂的输送包括蒸汽管道、水管道、还原剂管道及输送泵等。还原剂的计量分配包括还原剂、雾化介质和稀释水的压力、温度计量设备，以及流量的分配设备等。还原剂的喷射包括喷射枪及电动推进装置等。,SNCR设计原则及工艺设计,一般规定脱硝率满足设计要求。SNCR脱硝系统氨逃逸浓度应控制在8mg/m3以下。SNCR脱硝系统对锅炉效率的影响应小于 0.5%。SNCR脱硝系统应能在锅炉最低稳燃负荷工况和BMCR工况之间的任何
5、负荷持续安全运行。SNCR脱硝系统负荷响应能力应满足锅炉负荷变化率要求。SNCR脱硝系统应不对锅炉运行产生干扰，也不增加烟气阻力。还原剂储存系统可几台机组共用，其它系统按单元机组设计。SNCR脱硝系统设计和制造应符合安全可靠、连续有效运行的要求，服务年限应在30年以上，整个寿命期内系统可用率应不小于98%。,SNCR设计原则及工艺设计,SNCR工艺设计一般规定SNCR脱硝工艺中常使用的还原剂有尿素、液氨和氨水。火电厂SNCR脱硝工艺一般采用尿素为还原剂。在中小型锅炉上可采用液氨和氨水为还原剂。尿素SNCR是在锅炉炉膛高温区域（8501250）喷入尿素溶液。尿素SNCR脱硝工艺主要由尿素溶液储存
6、与制备、尿素溶液输送、尿素溶液计量分配以及尿素溶液喷射系统组成。,SNCR设计原则及工艺设计,尿素溶液储存和制备系统宜将尿素制备成质量浓度为50%的尿素溶液储存。尿素溶液的总储存容量宜按照不小于所对应的SNCR系统在BMCR工况下5d（24h）的总消耗量来设计。尿素溶解设备宜布置在室内，尿素溶液储存设备宜布置在室外。设备间距应满足施工、操作和维护的要求，结合电厂所在地域条件考虑尿素溶液管道的保温。尿素筒仓至少设置一个，应设计成锥形底立式碳钢罐，并且应设置热风流化装置和振动下料装置，以防止固体尿素吸潮、架桥及结块堵塞。尿素溶解罐应至少设置一座，材料采用不锈钢制造。尿素溶解罐应设有人孔、尿素或尿素
7、溶液入口、尿素溶液出口、通风孔、搅拌器口、液位表、温度表口和排放口。尿素溶解罐和尿素溶液储罐之间应设置输送泵，输送泵可采用离心泵。,SNCR设计原则及工艺设计,尿素溶液储罐应设二座，并设伴热装置。尿素溶液储罐可采用FRP或不低于304的不锈钢制造。尿素溶液储罐的开口应有人孔、尿素溶液进出口、通风孔、液位表、温度表口和排放口。尿素溶液储罐外壁应设有梯子、平台、栏杆和液面计支架。在喷入锅炉前，尿素溶液应与稀释水混合稀释，稀释后的质量浓度不得大于10%。稀释混合器宜采用静态混合器。稀释用水的来源宜为除盐水。每台锅炉宜配置一套稀释系统。尿素溶液稀释系统应设置过滤器。每台锅炉应设计两台稀释水泵，一台运行
8、，一台备用。流量设计裕量应不小于10%，压头设计余量应不小于20%。,SNCR设计原则及工艺设计,尿素溶液输送系统多台锅炉可共用一套尿素溶液输送系统。尿素溶液输送泵宜采用多级离心泵。每套输送系统应设计两台输送泵，一台运行，一台备用。输送系统应设置加热器。加热器的功率应能满足补偿尿素溶液输送途中热量损失的需要。尿素溶液输送系统应设置过滤器。,SNCR设计原则及工艺设计,尿素溶液计量分配系统每台锅炉宜配置一套计量分配系统。计量分配系统应设置空气过滤器。,SNCR设计原则及工艺设计,尿素溶液喷射系统喷射系统应尽量考虑利用现有锅炉平台进行安装和维修。多喷嘴喷射器应有足够的冷却保护措施以使其能承受反应温
9、度窗口区域的最高温度。多喷嘴喷射器应有伸缩机构，当喷射器不使用、冷却水流量不足、冷却水温度高或雾化空气流量不足时，可自动将其从锅炉中抽出以保护喷射器不受损坏。每台锅炉应设置一套炉膛温度监测仪。宜结合常用煤种及运行工况进行SNCR计算流体力学和化学动力学模型试验，以确定最优温度区域和最佳还原剂喷射模式。,SNCR设计原则及工艺设计,二次污染控制措施脱硝系统设计过程中应考虑二次污染的控制措施，废气、废水、噪声及其它污染物的防治与排放，应执行国家及地方现行环境保护法规和标准的有关规定。脱硝系统应采取控制氨气泄漏的措施。脱硝系统采用SNCR工艺时，应严格控制SNCR产生的氨逃逸，对SNCR和SCR脱硝
10、工艺的联合工艺脱硝装置，应采取控制氨逃逸和SO2/SO3转化率的措施。脱硝系统应采取有效的隔声、消声、绿化等降低噪声的措施。在距离脱硝装置1m处的噪音不大于85dB(A)。,主要设备和材料尿素SNCR工艺的主要设备有：尿素溶解罐、尿素溶液循环泵、尿素溶液储罐、供料泵、稀释水泵、背压控制阀、计量分配装置、尿素溶液喷射器等。通用材料应在燃煤锅炉常用的材料中选取。对于接触腐蚀性介质的部位，应择优选取耐腐蚀金属或非金属材料。金属材料宜以碳钢材料为主。对金属材料表面可能接触腐蚀性介质的区域，应根据脱硝工艺不同部位的实际情况，衬抗腐蚀性和磨损性强的非金属材料。非金属材料主要可选用玻璃鳞片树脂、玻璃钢、塑料
11、、橡胶、陶瓷类产品用于防腐蚀和磨损。,SNCR设计原则及工艺设计,烟气连续检测系统出口烟气排放连续检测装置至少应包含以下测量项目：NOx浓度、烟气含氧量、氨逃逸浓度。,SNCR设计原则及工艺设计,热工自动化及控制系统脱硝系统与机组同步建设时，宜将脱硝系统的控制纳入机组单元控制系统，不再单独设置脱硝控制室。已建锅炉增设脱硝系统时，可两台炉设置一个独立的脱硝控制室，宜采用分散控制系统（DCS）或可编程逻辑控制器（PLC）。当条件具备时，宜将脱硝系统控制室与机炉集控室合并，或将脱硝系统的控制纳入已经建成的机组单元控制系统，以达到与机炉统一监视或控制。SNCR控制子系统包括：还原剂流量控制系统、喷射控制系统、冷却水控制系统、温度监测系统等。热控系统应能在无就地人员配合的情况下，通过远程控制实现还原剂的输送、计量、喷枪系统等启停及调节和事故处理。,SNCR设计原则及工艺设计,电气系统脱硝系统低压厂用电电压等级应与厂内主体工程一致。脱硝系统厂用电系统中性点接地方式应与厂内主体工程一致。脱硝系统反应器区工作电源宜并入单元机组锅炉马达控制中心(MCC)段，不单独设低压脱硝变压器及脱硝MCC。还原剂侧工作宜单独设MCC，其电源宜引自厂区公用电源系统，采用双电源进线。,欢迎提问！,
