5*75t/h循环流化床锅炉和160吨循环流化床炉锅炉脱硝技术实施方案

项目概况现有5*75t/h循环流化床炉和160吨循环流化床炉锅炉。为使锅炉烟气中NOx气体达标排放，拟对锅炉进行脱硝改造工程。本方案有5

项目概况

现有5*75t/h循环流化床炉和160吨循环流化床炉锅炉。为使锅炉烟气中NOx气体达标排放，拟对锅炉进行脱硝改造工程。

本方案有5*75t/h循环流化床锅炉，入口NOx排放量按照450 mg/m3计算,出口NOx排放量要求为＜100mg/Nm3，风量暂按197000m3/h（工况）测算，根据以上参数 进行方案设计和设备配置。1*160吨热水锅炉，入口NOx排放量按照450 mg/m3计算,出口NOx排放量要求为＜100mg/Nm3，风量暂按220000m3/h测算，

1.2 设计基础参数

1.2.1 锅炉基础数据

1.2.2还原剂

还原剂可采用尿素。考虑到流化床炉出口烟气温度较低，NOX排放浓度要小于100mg/Nm3，主要考虑到安全因素，故本方案采用尿素作为还原剂。

1.2.3 稀释水质量要求

作为尿素的稀释水应是具有软化水质量的纯水，业主提供的软化水应满足下列规格要求：

² pH值：6～9；

² 全硬度 <3 mmol/kg；

² 钙硬度 <2 mmol/kg （CaCO3），最好 <0.2 mmol/kg；

² 全碱度 <2 mmol/kg，最好<0.2 mmol/kg；

² 铁<0.5 mg/kg；

² 电导率<250 µmhos；

² 没有明显的浑浊和悬浮固态物。

分界点：业主提供稀释水至脱硝工作区的稀释水罐。

1.2.4 压缩空气

压力： 0.6MPa

品质： 无油无杂质

分界点：业主提供压缩空气的分界点为脱硝工作区的供气处。

1.2.5 电源

低压电源： AC380/220V 三相四线；频率：50Hz。

控制电源： AC220V。

1.3设计要求

系统设计满足以下要求：

二 设计原则

2.1 技术要求

2.1.1 SNCR脱硝装置的总体设计要求

2.1.1.1 SNCR脱硝系统满足全天24小时连续运行；

2.1.1.2 系统装置先进、安全、可靠、便于运行维护；

2.1.1.3 所有的设备和材料是新的，并且与尿素溶液有关的设备、管道阀门及相关辅材采用耐腐蚀材质；

2.1.1.4 两年内装置连续使用率≥95 %；

2.1.1.5 节约用地、节省投资、运行费用低；

2.1.1.6 工艺流程合理、装置布置简洁、美观；

2.1.1.7 观察、监视、维护简单、运行人员少；

2.1.1.8 SNCR脱硝装置的调试过程（包括启/停和运行），不能影响锅炉的正常工作。

2.1.1.9 SNCR脱硝装置能快速启动投入，在负荷调整时有良好的适应性，在运行条件下能可靠和稳定地连续运行，并具有下列运行特性：

·能适应锅炉的启动、停机及负荷变动；

·检修时间间隔与机组的要求一致，不增加机组的维护和检修时间；

·在设计上要留有足够的通道，包括施工、检修需要的吊装及运输通道。

2.1.2 电气、仪表和控制系统的要求

电气、仪表和控制系统在满足工艺要求以及确保人身安全的前提下，选用操作方便、可靠性高、便于维护、自动化程度高的设备，以便使整个电气系统高效、可靠的运行。

2.1.2.1 脱硝配电系统设置配电柜，采用两路互为备用的AC380/220V电源供电。

2.1.2.2 脱硝控制系统设置一套PLC控制系统，采用成熟、可靠、完善的控制方案。

2.1.3 材料的要求

2.1.3.1所有设备和材料是新的，根据物性及工艺要求，尿素溶液管道和稀释水管道材质选用不锈钢和无缝钢管，尿素溶液、稀释水以及压缩空气相关设备、阀门及相关辅材材质选用不锈钢；压缩空气管道选用镀锌无缝钢管。

2.1.3.2 所有隔热表面最大温度当环境<27℃时不超过50℃，当环境温度>27℃时，表面最大温度保证不大于25℃加环境温度。

2.1.3.3 钢结构和设备采用满足区域防腐要求的优质油漆，涂刷不少于二底二面。

2.1.3.4 SNCR脱硝系统管道介质流向按照电力企业通用要求标示。

2.2 标准规范

三 脱硝工艺原理

选择性非催化还原(SNCR)脱除NO 技术是把含有NHx基的还原剂（如氨气、氨水或者尿素等）喷入炉内温度为850～1100℃的合适区域，与NO发生还原反应生成N2和水。还原NOx的主要方程式为：

6NO + 4NH3 => 5N2 + 6H2O

4NO + 4NH3 + O2 => 4N2 + 6H2O

6NO + 8NH3 + 3O2 => 7N2 + 12H2O

2NO + 4NH3 + 2O2 => 3N2 + 6H2O

SNCR还原NO的反应对于温度条件非常敏感，炉膛上喷入点的选择，也就是所谓的温度窗口的选择，是SNCR还原NO效率高低的关键。理想的温度范围为850～1100℃，并随锅炉类型的变化而有所不同。

四 工艺设计

4.1、SNCR流程

4.2、 SNCR系统主要包括尿素溶液配制储存系统、在线稀释系统和喷射系统几部分。

尿素溶液配制系统实现尿素储存、溶液配制和溶液储存的功能，然后由在线稀释系统根据锅炉运行情况和NOx排放情况在线稀释成所需的浓度，送入喷射系统。喷射系统实现各喷射层的尿素溶液分配、雾化喷射和计量。还原剂的供应量能满足锅炉不同负荷的要求，调节方便、灵活、可靠；尿素喷射系统应配有良好的控制系统。

1）尿素溶液制备储存系统

将袋装的尿素颗粒通过溜槽倒入尿素溶解罐，将其溶于水制备成50%的尿素溶液。并通过尿素溶液输送泵打入尿素溶液储罐中储存。此系统为4炉共用。尿素溶解是吸热反应，为了防止尿素的二次结晶，在溶解罐和储罐中都设有电加热器。尿素溶液通过尿素溶液喷射泵进行循环，来保证到各炉的尿素溶液的流量和压力的稳定。

2）在线稀释系统

50%的尿素溶液从储罐输出后，与稀释水混合成浓度不大于10%的尿素溶液。通过监测NOx的变化来调节稀释水和尿素溶液的流量

3）喷射系统

根据锅炉炉内温度场，设置相应的喷射区计量模块。计量模块一炉一个模块每个模块由喷射泵和若干流量测量设备和电动阀门设备组成。用于精确计量和独立控制每个喷射区的还原剂流量和浓度。该模块连接并响应来自机组的控制信号，自动调节反应剂流量，对NOx水平、锅炉负荷、燃料或燃烧方式的变化做出响应，打开或关闭喷射区或控制其质量流量。

通过计量模块后，尿素溶液将送到各层喷射层，各喷射层设有总阀门控制本喷射层是否投运。各喷射层设有流量调节阀门和流量计量设备。喷射所需的雾化介质采用压缩空气。炉前压缩空气总管上设有流量压力测量，分几路通到各喷射层，每个喷射层的雾化空气总管设有压力调节和压力测量，再通往各个喷射器。

每只喷射器都配有电动/气动推进器，实现自动推进和推出SNCR喷射器的动作。推进器的位置信号接到SNCR控制系统上，与开/停雾化空气和开/停尿素溶液的阀门动作联动，实现整个SNCR系统的喷射器自动运行。电动/气动推进器可配置就地控制柜，可以直接就地操作控制推进器进行检修和维护，同时实现SNCR自控系统的远方程控操作，并显示设备实际工作状态信号。一个就地控制柜可以控制多个推进器，每层设有一个或者多个控制柜，用以分别控制该喷射层的推进器。在正常运行时，每个喷射层每面炉墙上的所有喷射器同进同退。

4.3主要设计参数一览表

4.3.单台系统参数一览表

4.4 系统主要设备及参数

4.4.1 还原剂储存系统

1）尿素溶解罐：1个，不锈钢或化工泵，用于储存尿素且溶解。

2）还原剂储罐：2个，不锈钢或化工泵，用于储存50%浓度的尿素溶液。

3）卸载泵站：2台，一用一备，用于将尿素加注到尿素储罐；

4）加注管线，自卸载区至储罐的手动、气动阀门、接头、柔性软管、排气管、监测设备及伴热带；

5）50%尿素溶液循环泵：2台，一用一备，用于将还原剂储罐的尿素溶液送至混合器，通过与水混合调节成10%的尿素溶液送到炉前分配系统；

4.4.2 稀释水系统

1）工艺水箱：1台，材质碳钢。

2）稀释水泵：2台，常温

4.4.3喷射系统

喷枪：本工程中的每台锅炉拟配制4~6根喷枪（进行详细施工设计时，通过数学模型计算(CFD)了解炉膛NOx浓度分布、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及烟气组分分布情况，再最终确定喷枪的布置方式、数量和安装位置）。采用专为脱硝系统设计和生产的气力雾化喷射器。喷枪本体上的尿素溶液进口和雾化气体进口为螺纹连接，通过两根金属软管分别与尿素溶液管路、压缩空气管路连接。

4.4.5 管道及阀门材料控制

本工程中的工艺材料，根据物性及工艺要求，尿素溶液管道和稀释水管道材质选用不锈钢无缝钢管，尿素溶液、稀释水以及压缩空气的相关设备、阀门及相关辅材材质选用不锈钢；压缩空气管道选用碳钢无缝钢管。

<a href="">五 电气及仪表控制系统

5.1电气系统

5.1.1总述

负责该脱硝工程电气的系统设计、设备、材料供货及安装和调试等。其中包括：低压供配电系统、照明及检修系统、防雷接地系统等。

脱硝电气系统与业主电气系统的工作分界点如下：

(1) 电源：业主负责提供两路（一用一备）AC380/220V电源为脱硝系统供电。分界点在脱硝配电柜的进线端子处，此端子以后的供配电由已方负责。

(2)电缆：连接业主设备和脱硝系统设备之间的电缆（包括动力电缆、控制电缆、信号电缆等），其分界点在脱硝电气设备端子处，此端子以前的内容由业主负责供货、安装及调试。

(3)电缆敷设设施和照明：电缆敷设设施如桥架、电缆沟、电缆防火设施、照明设施（不包括道路照明）等与业主的分界点为脱硝系统区域外1米。

(4)接地：脱硝系统接地网与主厂区接地网有不少于两处连接，分界点为脱硝系统区域外1米。

5.1.2 用电负荷计算

5.1.3 供配电系统

(1)380/220V系统

业主负责提供两路互为备用的AC380/220V电源为脱硝系统供电，两路电源在脱硝配电柜内设有自动切换装置，可选择手动或自动切换方式。

电动机回路采用塑壳断路器、交流接触器和热继电器控制方式。

(2)UPS系统

PLC、变送器和气动阀等重要负荷采用UPS供电。UPS设备容量满足脱硝系统一类负荷的用电需求。

UPS自带蓄电池，并选用阀控密封铅酸免维护蓄电池。电池容量满足停电时持续供电一类负荷30min，UPS负荷率不大于60％。

5.1.4 信号与测量

所有开关状态信号、电气事故信号及预告信号均送入PLC。脱硝系统至少有如下电气信号：

所有电动机的运行状态、事故跳闸、操作方式。

5.1.5 继电保护

(1) 电动机保护

短路保护、断相保护、过负荷保护（整定值0.95~1.05倍电机额定电流）。

(2) 低压配电线路保护

配电线路采用上下级保护电器，应有选择性动作，干线上的空气开关宜选用短延时脱扣装置；用空气开关保护的线路，短路电流不应小于空气开关瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。

5.1.6 照明及检修系统

负责氨区等范围内所有的建筑构筑物的照明及设备照明。

交流正常照明系统采用380/220V，3相4线，中性点直接接地系统，各场所的照明电源由就近或相邻的配电柜供电。

室内的照明和插座线路采用硬PVC管暗敷设。室外的照明线路采用镀锌钢管明敷的方式。明敷管路采用密闭式接线盒。

室内采用BV-450/750型导线。室外采用ZR-YJV-0.6/1kV 3×2.5mm2电缆。

导线截面的选择根据负荷计算电流和灯端允许电压，照明回路导线的最小截面不小于2.5mm2，插座回路的导线截面不小于4mm2。

检修电源由脱硝配电柜供电。检修电源箱至脱硝系统各设备的距离不大于50米。

5.1.7 防雷接地系统

电气柜子就近放在脱销设备旁边，接地利用原电气室接地即可。原电气室接地电阻要求小于4欧姆。

脱硝区域内为独立的闭合接地网，其接地电阻为4Ω。该闭合接地网至少有两处与电厂的主接地网电气连接。

脱硝系统尿素罐区域为二类防雷。房屋、遮阳棚、罐体等采用避雷网(带)、避雷针或其它金属结构作为闪接器，每根引下线的冲击接地电阻不大于10Ω。脱硝喷射区的防雷接地系统利用锅炉原有系统

5.1.8 通讯系统

脱硝工程不设专门通讯系统，通讯系统由业主统一考虑。

5.1.9 电缆和电缆敷设

0.4kV动力电缆采用交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护电缆（YJV-0.6/1KV），其中电源回路动力电缆采用4芯，电机回路动力电缆采用3芯，最小截面不小于2.5mm2；控制电缆采用PVC绝缘PVC电缆（KVV-500），最小截面不小于1.5mm2。

电缆以电缆沟、桥架敷设为主，穿管为辅。电缆桥架的连接方式必须保证有良好的导电性，电缆桥架有不少于两点与接地系统电气连接。

5.1.10 电气设备总的要求

5.1.10.1 电气设备防护等级

室内电气设备其防护等级不低于IP40；

在其余环境条件下的电气设备和照明设备，其防护等级为IP54；

5.1.10.2 防止触电措施

对于超过安全电压的带电装置和设备防止直接接触或间接接触。

对于可能直接接触的带电装置和设备，采取对带电部分进行隔离或加保护罩（保护网）的方式进行保护；

对于可能间接接触的带电装置和设备，也有相应的保护等措施。

5.1.10.3 电气设备的颜色标识

电气设备外壳的颜色由业主指定或确认。

5.1.10.4 电气设备选型原则

电气设备选择在满足工艺要求以及确保人身安全的前提下，最大程度的选用操作方便、可靠性高、便于维护、自动化程度高的设备，以便使整个电气系统能高效、可靠的运行。

低压配电柜要求有足够的强度。带电部分加以适当的保护以防止触电。具有抗腐、耐潮、防尘等功能，安全可靠性高、发生故障后影响范围小。

低压用电设备均采用直接起动，其操作方式均为集中操作和机旁手动操作。氨区机旁操作箱选用防爆产品，并满足防水、防尘及防腐要求。

UPS选用国内知名品牌。

低压配电柜及检修箱内空气断路器、交流接触器、热继电器、中间继电器采用国内知名品牌，端子采用魏德米勒产品。

5.2 仪表及控制系统

5.2.1 总述

负责整套脱硝SNCR范围内所有仪表及其控制系统的设计、供货、安装、调试工作以及对用户进行培训，提供满足全厂控制系统接口要求的配合工作。

脱硝系统仪控设备所用的各类电源全部由脱硝系统内部提供。

脱硝控制系统与主厂控制系统之间的信号交换采用硬接线，分界点在主厂控制系统的设备端子排上。

5.2.2技术要求

5.2.2.1脱硝控制系统

1) 脱硝装置采用PLC控制系统，脱硝系统所有电气信号均需接入此PLC控制系统。

2) 脱硝装置有完善的保护系统，以确保在危险工况下本系统自动安全停机或人工进行停机。。

3) 整套SNCR处理系统为自动控制，可以随时将任一单位切换为手动操作，而不影响整个系统的运行。

4）I/O卡件按I/O种类留10%的备用通道，10%的各类I/O卡件空槽位。

5.2.2.2 就地仪控设备

(1) 压力、物位、流量等仪表设备均选用适合脱硝系统运行的知名品牌产品。就地显示压力表采用国内知名品牌，选用不锈钢耐震压力表，对于有腐蚀性介质的选用不锈钢耐震隔膜式压力表。

(2)就地设备、装置与PLC的接口信号为两线制传输，信号型式模拟量为4～20mA DC或热电阻（偶），开关量信号为无源接点。

(3)热电偶选用K分度，热电阻选用Pt100。热电偶、热电阻均选用防水型，精度等级 A级。

(4)压力测点位置根据相应管路或容器的规范要求确定，并安装一次隔离阀、排污阀及管接头。就地压力表设置在容易观察的位置，或成组安装在就地表盘上。

(5)箱、罐体液位测量采用合适的测量方式，以保证其测量的可靠性与精确性。稀释水罐液位测量采用差压液位变送器。氨水罐液位测量采用带远传信号的磁翻板液位计，既能就地显示也能远传至PLC，液位显示装有隔离阀以便在运行时能进行维护。

5.2.2.3 电源

脱硝仪控系统电源分别引自脱硝系统配电柜和在线式不间断电源（UPS），自动切换。

5.2.2.4电缆及其设施

电缆包括控制电缆、计算机电缆及电力电缆,所有电缆选用国内大厂产品，并按相关规范选型并符合相关规定。

控制电缆用于开关量信号，计算机电缆用于模拟量信号，电力电缆用于供电接线。

电力电缆选用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆（YJV-0.6/1kV），控制电缆选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套屏蔽电缆（KVVP-450/750V）；计算机电缆选用对绞屏蔽计算机电缆（DJYPVP-300/500V）。

电缆以电缆沟、桥架敷设为主，穿管为辅，桥架采用梯级式桥架，配盖板，托臂等支架材料需经热浸锌处理。

六 运行成本：运行费用