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240th煤粉锅炉烟气SNCRSCR混合脱硝工艺设计及应用1.doc
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1、240t/h煤粉锅炉烟气SNCR+SCR混合脱硝工艺设计及应用王芝海 【摘要】:结合山东某热电厂240 t/h煤粉锅炉烟气脱硝工程实例,详细阐述了SNCR工艺系统、SCR反应器、喷枪安装、锅炉尾部烟道改造,并对运行效果进行分析。结果表明,SNCR+SCR混合脱硝工艺具有较高的脱硝效率,SCR反应器设置4层催化剂,配合SNCR工艺,脱硝效率可达95%左右,适用于NO_x含量较高的中小型燃煤锅炉烟气脱硝,满足环保排放要求。【作者单位】:盐城市天澄环保设备有限公司【关键词】: 煤粉锅炉 烟气脱硝 SNCR+SCR混合脱硝 SCR反应器 催化剂 【正文快照】: SNCR + SCR混合脱硝工艺是结合了
2、SNCR工艺投资少,SCR工艺脱硝效率高的特点而发展起来的一种新型工艺。前段SNCR工艺具有脱硝和为后段SCR反应器提供还原剂NH3的双重功能,后段SCR反应器充分利用前段提供的NH3,在催化剂的作用下,与NOx发生脱硝反应,从而提高整体脱硝效率,一,工程概况本期脱硝工程为新建的1台40t/h煤粉锅炉烟气脱硝,脱硝采用SNCR+SCR组合脱硝工艺。二,主要技术参数2.1 技术指标出口NOx排放浓度 50 mg/Nm3脱硝保证效率 85 烟气通过脱硝系统的压降 1000 Pa脱硝系统设备可用率不低于 95 处理烟气量: 120000 Nm32.2锅炉参数项 目单 位数 值额定蒸发量t/h40过热
3、器出口蒸汽压力MPa(g)5.3过热器出口蒸汽温度485给水温度150排烟温度150设计热效率%90连续排污率%2三、工艺要求1、本方案采用成熟可靠的SNCR+SCR组合脱硝工艺。(1)SCR催化剂适宜的烟气温度:在系统设计时,进入催化剂反应部位的烟气温度调整到适宜催化剂发生反应的320350。(2)烟气湿度:进入催化剂反应部位的烟气不因湿度而将烟尘粘在催化剂上面,堵塞催化剂。进入布袋除尘器的烟气不因湿度而将布袋糊住。(3)催化剂孔不堵措施:避免通道内的带粘性气体尘埃桥接,堵塞催化剂。2、分系统介绍本套脱硝脱硝除尘工艺系统主要包括以下几个子系统:氨水储存输送系统、烟道系统、SNCR+SCR脱硝
4、系统、电气控制系统等。2.1 氨水储存输送系统:氨供应系统相关储罐、管道、阀门、法兰、仪表、泵等设备满足抗腐蚀要求,氨水蒸发区域按规范要求可装有氨气泄漏检测报警装置;氨存储和供应系统采用DCS系统控制。(1)氨水储存罐:材质:不锈钢;容量按照1台锅炉每天运行24小时,连续运行7天的消耗量考虑。每台氨水储罐装有液位计、呼吸阀、排空阀、检修爬梯等设施(2)氨水卸车泵:设置一台氨水卸车泵(3)氨水输送泵:设有备用泵(4)排放系统:在氨水储存和供应区域设有排放系统,使氨水储存和供应系统的废氨水或冲洗废水排放至废水池,再经由废水泵送到污水处理站区域综合处理利用。(5)氨水计量:单独设置1个氨水流量计。氨
5、气及稀释空气流量测量:采用国产优质孔板流量计。(6)管道、控制调节阀组、喷枪等材质:不低于不锈钢304;静态混合器材质:不低于Q345。2.2烟道系统:进、出口烟道最小壁厚至少按5mm设计,材质不低于Q235。在烟道外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处,根据其烟气流动模型研究结果要求设置导流板。在适当位置配有足够数量测试孔、测量孔、必须的人孔等调试、安装、检修所需的门孔。所有烟道上安装烟气取样管,使测点数量与位置满足现场性能测试要求。为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内,设计中特别考虑烟道系统的热膨胀,热膨胀通过非金属膨胀节进行补偿。烟气均流导流装置材质:Q235。(1)烟道设计烟气最大流
6、速不超过15m/s。(2)烟道根据可能发生的最差运行条件(如温度、压力、流量、湿度等)进行设计。(3)烟道是具有气密性的焊接结构,所有非法兰连接的接口都进行连续焊接,与挡板门的配对法兰连接处也实施密封焊。(4)烟道外部要充分加固和支撑,以防止颤动和振动,并且设计满足在各种烟气温度和压力下能提供稳定的运行。(5)烟气系统的设计保证灰尘在烟道的沉积不会对运行产生影响,在烟道必要的地方(低位)设置清灰装置。另外,对于烟道中粉尘的聚集,考虑附加的积灰荷重。(6)所有烟道在适当的位置配有足够数量和大小的人孔门,以便于烟道的维修检查和清除积灰。另外,人孔门与烟道壁分开保温,便于开启。2.3 脱硝反应系统脱
7、硝工艺主要性能指标有:脱硝效率、氨量、反应器的压力降等。脱硝工艺主要设计参数有催化剂总量、催化剂高度、催化剂空隙率和烟气速度等。反应器的水平段安装有烟气导流、优化分布的装置以及氨的喷射格栅,在反应器的竖直段装有催化剂床。反应器采用固定床垂直通道型式,初装2层,并预留1层位置,作为未来脱硝效率低于保证值时增装催化剂用,以此作为增强脱硝效率并延长有效触媒寿命的备用措施。脱硝效率按90%设计,催化剂模块尺寸为长1930mm宽970mm高1200mm(暂定),层之间空间高度为3.0m,其中每层催化剂前端有耐磨层,减弱飞灰对催化剂的冲刷作用。每个反应器按3层设计,运行初期仅装2层。一层留做备用层.反应器
8、为直立式焊接钢结构容器,内部设有触媒支撑结构,能承受内部压力,地震负荷、烟尘负荷、触媒负荷和热应力等。反应器壳外部设有加固肋及保温层。触媒通过反应器外的触媒填装系统从侧门放入反应器内。为了使氨在烟气中均匀分布,并且便于对反应器中第一层催化剂上方烟气的NH3/NOx摩尔比的调整,所以需在进口烟道上的合适位置设置喷氨格栅。包括供应箱、喷射格栅和喷射孔等。喷射系统配有节流阀及节流孔板。在对NOx浓度进行连续分析的同时,调节必要的氨量从喷氨格栅中喷氨。在热段/高灰布置中,SCR反应器位于余热锅炉和换热器之间,因为该区域烟气温度在300-400的范围内。这种布置方式的主要优点是投资和运行费用低,因为该段
9、的烟气温度与催化剂要求的运行范围相符合。2.3.1 SCR反应器框架材质为Q235B碳钢;反应器入口设气流均布装置,反应器入口及出口段设导流板,对于反应器内部易于磨损的部位设计必要的防磨措施。反应器内部各类加强板、支架设计成不易积灰的型式,同时考虑热膨胀的补偿措施。在SCR反应器内,NO通过以下反应被还原: 4NO+4NH3+O23N2+6H2O 6NO+4NH35N2+6H2O当烟气中有氧气时,反应第一式优先进行,因此,氨消耗量与NO还原量有一对一的关系。在烟气中,NO2一般约占总的NOX浓度的5%,NO2参与的反应如下: 2NO2+4NH3+O23N2+6H2O 6NO2+8NH37N2+
10、12H2O上面两个反应表明还原NO2比还原NO需要更多的氨。脱硝系统NOX脱除效率通常很高,喷入到烟气中的氨几乎完全和NOX反应。2.3.2 SCR催化剂催化剂是SCR系统中的主要设备,其成分组成、结构、寿命及相关参数直接影响到SCR系统脱硝效率和运行情况,脱硝系统的催化剂应具有以下特性:(1)具有较高的NOx选择性;(2)在较低的温度下和较宽的温度范围内具有较高的催化剂活性;(3)具有较高的化学稳定性、热稳定性和机械稳定性;(4)在设计中SCR反应器触媒底部安装气密装置,防止未处理过的烟气泄漏。反应器设置足够大小和数量的人孔门。催化剂表层与上层催化剂支撑钢梁之间有足够的空间以便于维护检修。(
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