72710t链条锅炉烟气脱硝方案

1×10t/h链条炉烟气脱硝项目设计方案林明环保科技有限公司二〇二〇年一月十二日2目录一、概述二、治理分析三、设计依据四、有关技术参数及供货范围五、烟气脱硝部分六、10T/H锅炉脱硝整套系统组成七、土建八、环保达标九、交货期十、质量及售后服务十一、工程投资预算注：脱硝年总耗费用附于每项说明之后3一、概况现有锅炉如下：10t/h链条锅炉1台。需对尾气需要进行脱硝治理，经我方技术人员对贵公司提供及现场测试的相关数据分析结合锅炉房现状决定：采用SNCR脱硝法脱硝系统工艺，确保锅炉烟气的排放标准达到GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》。污染物项目燃煤锅炉限值污染物排放监控位置氮氧化物200预热器出口烟道烟气黑度（林格曼黑度，级）≤1烟囱排放口三、设计依据（一）、业主提供的相关参数要求资料；1、燃料元素分析与低位热值锅炉燃用的主要煤种为自产煤（80%以上），有关煤种设计煤质见表1。表1煤质设计资料（由业主提供）序号名称单位设计煤种1收到基碳Car%2收到基氢Har%3收到基氧Oar%4收到基氮Nar%5收到基全硫Sar%6收到基灰分Aar%7收到基水分Mar%8可燃基挥发份Vdaf%9低位热值Qnet.arkcal/kgKJ/kg2、锅炉资料2.1链条炉参数：设备名称：链条锅炉产品型号：SHFX10--1.25-LI1台锅炉本体阻力：约1500Pa（含本体、省煤器、空气预热器）42.2引风机参数：表2引风机参数表3电动机参数2.3烟囱高度：约50m砖混结构。3、烟气资料表4烟气温度（热力计算值，由锅厂家提供）部件/名称烟气进口温度，℃烟气出口温度，℃烟气流速，m/s凝渣管烟室A对流A烟室E对流B烟室F省煤A空预A注：此烟气温度为锅炉满负荷运行的最佳温度。表5烟气参数内容单位数值备注烟气量／台m³/h10t/h链条炉：30000烟气温度℃110～150℃除尘器后（空气预热器后）烟气湿度%6.5%烟气含氧量%9-17%锅炉引风机引风机电机动机5锅炉出口NOx含量mg/Nm³680锅炉负荷50%时4、环保设计排放要求《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）重点地区锅炉执行的大气污染特别排放限值要求：燃煤锅炉NOx≤200mg/m3。5、环保工艺要求5.1脱硝脱硝采用SNCR法，以20%氨水为还原剂。外购20%氨水溶液，将氨水存储在氨罐内，经过计量输送模块送至计量分配模块，在进入计量分配模块前与稀释水混合稀释为12%氨水稀释液。由于炉膛温度较低，需尽量避免氨逃逸，脱硝系统氨逃逸浓度控制在8ppm以下。氨逃逸可能会造成后续脱硫废水中氨氮和COD值上升。由于厂内污水处理系统为原多管除尘器冲灰使用（现改为干灰外排），原湿灰池改为处理脱硫废水，故脱硫废水直接循环使用，少量高含量废水及灰浆，采用专用泵喷淋干灰加湿渣场的干灰。（二）、有关标准与规范GB13271－2014《锅炉大气污染物排放标准》GB3095－1996《环境空气质量标准》GB12348－90《工业企业厂界噪声标准》GBZ1－2002《工业企业设计卫生标准》GB16297－1996《大气污染物综合排放标准》GB699－88《优质碳素结构钢技术条件》GB50054－95《低压配电设计规范》（三）、设计原则（1）烟气脱硝系统布置满足整体工艺布置要求；（2）确保脱硝系统工作时不影响锅炉的正常运行；（3）设备使用寿命长、操作维护简单，布置紧凑、占地面积小；（4）工艺先进、结构合理、操作简单；6（5）经济合理（在满足系统各项指标的前提下，一次性投资和运行费用低）；（6）成熟可靠（运行可靠性高，技术成熟）；（7）尽最大化按现有工艺改造，利用现有设施，无大型拆、建工程，适合业主的具体情况，节约投资。四、有关设计技术参数及供货范围4.1．技术参数4.1.1烟气处理量根据相关资料和贵公司提供的实测工况烟气处理量为：10t/h链条炉烟气量：30000m³/h。4.1.2燃煤锅炉SNCR脱硝系统参数1、烟气脱硝采用SNCR法，使用20%氨水作为还原剂。2、锅炉名称：链条锅炉，锅炉型号：SHFX10--1.25-LI，锅炉本体阻力：约1500Pa（含本体、省煤器、空气预热器）。3、单炉烟气量：30000m³/h。4、年运行时间:根据业主需要。5、还原剂喷头安装位置：（温度窗选择点）部件/名称烟气进口温度，℃烟气出口温度，℃烟气流速，m/s凝渣管88484612.1烟室A846814.10对流A814.15649.5注：如达不到以上的温度窗，则脱硝效率会成倍的降低，所以本参数尤为重要。4.2．供货范围（1）工程的设计范围：根据业主提供的工艺要求设计脱硝、除尘、脱硫设备主机设计、连接管路设计、电气控制设计、土建设计载荷资料（业主施工）等全套系统主机、接口、管道、电控设计、制造、安装、调试全套服务；（2）工程的供货范围：锅炉脱硝系统20%氨水10m³储罐一只、计量输送系统一套、输送管道一套、混合喷氨模块、喷枪一套等的全套设计及供货；所有土建部分由供方提供载荷资料。7（3）工程的设计、制造、运输、安装、调试等均由供方负责；(4)新建一套压缩空气系统。供改造脱硝、除尘、脱硫系统使用。五、脱硝系统设计描述5.1脱硝系统设计脱硝效果的主要影响因素SNCR方法主要使用含氮的药剂在温度区域850～1100°C喷入含NO的燃烧产物中，发生还原反应，脱除NO，生成氮气和水，煤粉炉SNCR过程还原NOx的概念图；循环流化床锅炉SNCR见概念图。由于在一定温度范围，有氧气的情况下，氮剂对NOx的还原，在所有其他的化学反应中占主导，表现出选择性，因此称之为选择性非催化还原。SNCR在工业小试中可以达到90％以上的NO脱除率。SNCR应用在小型锅炉上，选择短期示范期间能达到65％的脱硝效率，长期现场应用能达到30％～60％的NOx脱除率。在大型的锅炉（大于24t/t锅炉）上运行，由于温度、喷氨点选择、氨、氮混合的限制，脱硝率小于50％。煤粉炉SNCR过程还原NOx机理8SNCR过程还原NOx机理SNCR相对SCR的初投资低，停炉安装期短，原理简单，硬件工艺成熟。在SNCR技术设计和应用中，影响脱硝效果的主要因素包括：a)温度范围；b)合适的温度范围内可以停留的时间；c)反应剂和烟气混合的程度；d)未控制的NOx浓度水平；e)喷入的反应剂与未控制的NOx的摩尔比－NSR；f)气氛（氧量、一氧化碳浓度）的影响；g)氮剂类型和状态；1.3.1温度范围的选择SNCR还原NO的反应对于温度条件非常敏感，温度窗口的选择是SNCR还原NO效率高低的关键，NOx残留浓度与反应温度的关系曲线见下图：NOx残留浓度与反应温度的关系曲线。温度窗口取决于烟气组成、烟气速度梯度、炉型结构等系统参数。温度窗口差别很大，下限最低有427℃，上限最高达1150℃，最佳温度差别也很大。一般理想的温度范围为700℃～1000℃，温度高，还原剂被氧化成NOx，烟气中的NOx含量不减少反而增加；温度低，反应不充分，造成还原剂流失，对下游设备产生不利的影响甚至造成新的污染。由于炉内的温度分布受到负荷、煤种等多种因素的影响，温度窗口随着锅炉负荷的变化而变动。根据锅炉特性和运行，最佳的温度窗口通常出现在折焰角附近的屏式过、再热器处及水平烟道的末级过、再热器所在的区域。喷化学氮剂9添加剂可以使NH3/NO反应的温度窗口向低温方向移动见下图：氨中CH4添加量对温度窗口的影响。添加剂包括氢气，引入的氢气变成OH使得温度窗口朝低温方向移动；过氧化氢；一氧化碳；碳氢化合物如甲烷、甲醇、乙醇、苯酚；钠盐如NaOH、HCOONa、CH3COONa、NaNO3、Na2CO3。NOx残留浓度与反应温度的关系曲线氨中CH4添加量对温度窗口的影响1.3.2合适的停留时间停留时间对SNCR脱硝率的影响还原剂必须和NOx在合适的温度区域内有足够的停留时间，这样才能保证烟气中的NOx还原率。还原剂在最佳温度窗口的停留时间越长，则脱除NOx的效果越好。NH3的停留时间超过1s则可以出现最佳NOx脱除率。12%氨水需要0.3s-0.4s的停留时间以达到有效的脱除NOx的效果。见上图：停留时间对SNCR脱硝率的影响。1.3.3还原剂氮氧化物残留浓度/ppm温度（℃）氮氧化物还原率温度（℃）温度(F)氮氧化物还原率10用于SNCR脱硝工艺中常使用的还原剂有20%氨水或液氨。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体才能取得一定的穿透效果，一般应用在尺寸较大的锅炉和焚烧炉。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12%氨水溶液大，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，因此一般应用在中型锅炉上，但在CFB锅炉上多使用氨水作为还原剂；若还原剂使用12%氨水，12%氨水不易燃烧和爆炸，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，适合于小型锅炉设备的SNCR脱硝工艺。从：不同温度下12%氨水和氨对NOx还原率的影响图中，可以看出不同温度下12%氨水和氨对NOx还原率的影响，温度区间位于730℃~950℃之间时，选用氨作还原剂的脱硝效率要高于选用12%氨水的脱硝率。当反应区域温度在950℃以上时，12%氨水的脱硝效率则可以保持在氨脱硝系统之上。所以在CFB锅炉的SNCR系统，如果不是出于安全考虑，一般采用氨系统。但是在煤粉炉高温炉膛喷射，选择12%氨水更为有利。液氨是易燃易爆有毒的化学危险品，氨水挥发性强且输运不便；氨水的处理较液氨简单，12%氨水不易燃烧和爆炸，无色无味，运输、储存、使用比较简单安全，因此在煤粉锅炉的SNCR技术中多选择12%氨水作为还原剂。不同温度下12%氨水和氨对NOx还原率的影响111.3.4适当的NH3/NO摩尔比NSR根据化学反应方程，NH3/NOx摩尔比应该为1，但实际上都要比1大才能达到较理想的NOx还原率，已有的运行经验显示，NH3/NO摩尔比一般控制在1.0～2.0之间，超过2.5对NOx还原率已无大的影响，NH3/NO摩尔比过大，虽然有利于NOx还原率增大，但氨逃逸加大又会造成新的问题，同时还增加了运行费用。但是如何更有效地控制NH3的泄漏，仍然有待于更进一步的研究。随着氨水喷入量的增加，氨水与烟气的混合情况有所好转，因此在高NH3/NO摩尔比值情况下取得了好的效果。在实际应用中考虑到NH3的泄漏问题，应选尽可能小的NH3/NO摩尔比值，同时为了保证NO还原率，要求必须采取措施强化氨水与烟气的混合过程。NH3/NO摩尔比NSR对NOx还原率的影响1.3.5还原剂和烟气的充分混合还原剂和烟气的充分混合是保证充分反应的又一个技术关键，是保证在适当的NH3/NO摩尔比是得到较高的NOx还原率的基本条件之一。烟气与还原剂快速而良好混合对于改善NOx的还原率是很必要的。1.3.6气氛的影响合适的含氧量也是保证NH3与NO还原反应正常进行的制约因素。随着含氧量的增加NO还原率不断下降。这是因为存在大量的O2使NH3与O2的接触机会增多，从而促进了NH3氧化反应的进行。烟气中的O2在数量级上远大于NO，在还原反应中微量的氧可大大满足反应的需求，因此从含氧量对于NO还原率的影响来看，含氧量越小越有利于NO的还原，见下图：NOx还原率随烟气中的氧气浓度变化。NH3/NO摩尔比NSR氮氧化物还原率12NOx还原率随烟气中的氧气浓度变化为了提高SNCR对NOx的还原效率，降低氨的泄漏量，必须在设计阶段重点考虑以下几个关键的工艺参数：燃料类型、锅炉负荷、炉膛结构、受热面布置、过量空气量、NO浓度、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及CO浓度等。1.5脱硝剂工艺流程选择。1.5.1锅炉运行