脱硝系统概述上课讲义

脱硝系统概述 在此情况时，其有效反应之温度范围较SNCR低的多，约在320400之间。 最普遍使用的化学反应剂（还原剂）为氨与尿素 “选择性催化剂还原烟气脱硝”技术，其主要化学反应如下：4NH3+4NO+O24N2+6H2O4NH3+2NO2+O23N2+6H2O 其反应产物为对环境无害的水和氮气，但只有在800以上的条件下才具备足够的反应速度，工业应用时须安装相关反应的催化剂，在催化剂的作用下其反应温度降至400左右，锅炉省煤器后温度正好处于这一范围内，这为锅炉脱硝提供了有利条件。 SCR（脱硝系统）催化剂的工作温度是有一定范围的，温度过高（450）时催化剂会加速老化；当温度在300左右时，在同一催化剂的作用下，另一副反应也会发生。2SO2+O22SO3NH3+H2O+SO3NH4HSO4 即生成氨盐，该物质粘性大，易粘结在催化剂和锅炉尾部的受热面上，影响锅炉运行。因此，只有在催化剂环境的烟气温度在305-400之间时方允许喷射氨气进行脱硝。 各温度下催化剂的状态二、系统的组成及流程2.12.1、脱硝系统组成、脱硝系统组成 烟气脱硝系统由氨气制备系统和脱硝反应系统两部分组成。脱硝反应系统由SCR催化反应器、喷氨系统、空气供应系统所组成。此外还有控制系统根据反应器入口NOX的浓度调整喷氨量。液氨存储和供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储槽、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽和氨气稀释槽、废水泵、废水池等。 SCR的其它辅助设备和装置主要包括SCR反应器的入口和出口的管路系统，吹灰装置。 SCR系统工艺流程无水氨储罐无水氨储罐氨蒸发器氨蒸发器烟气出口烟气出口稀释空气稀释空气氨喷射栅格SCR反应器反应器空预器空预器锅炉锅炉烟气烟气省煤器省煤器NOX信号信号锅炉负荷信号锅炉负荷信号FIC氨的流量分配氨的流量分配系统主要组成:SCR反应器SCR催化剂SCR烟道系统氨的储备供应系统氨/烟气的混合(AIG)控制系统2.2、主要工艺流程： 公用系统制备的氨气输送至炉前，通过混合器与稀释风混合稀释后进入烟道，稀释风通过烟道内的涡流混合器与烟气进行充分、均匀的混合后进入反应器，在催化剂的作用下，氨气与烟气中的NOX反应生成氮气和水从而达到除去氮氧化物的目的。氨气的喷入量根据出口浓度及脱硝效率通过调节门进行调节，喷氨量少会使脱硝效率过低，过大容易导致氨逃逸率上升造成尾部烟道积灰。 脱硝系统的反应器是布置在省煤器与空气预热器之间，锅炉燃烧产生的飞灰将流经反应器。为防止反应器积灰，每层反应器入口布置有吹灰器，通过吹灰器的定期吹扫来清除催化剂上的积灰。 公用系统氨气的制备过程实际上是液氨的气化过程，液氨存储在液氨储罐中，引自机组的蒸汽通过氨站蒸发器的加热器对液氨进行加热；液氨受热蒸发气化成氨气，通过蒸发器后的调节阀可控制缓冲罐内的压力；蒸发器内的压力和温度可通过调节液氨调节门和蒸汽调节门来控制。SCRSCR系统操作画面系统操作画面液氨储备供应系统操作画面液氨储备供应系统操作画面三、工艺系统概述3.1烟气系统烟气系统 烟气系统是指从锅炉省煤器出口至SCR反应器本体入口、SCR反应器本体出口至锅炉空预器进口之间的连接烟道。烟气系统主要由烟道、SCR反应器、催化剂、氨/空气混合器及涡流混合器、催化剂吹灰系统、灰斗组成。 3.2 SCR反应器反应器 SCR反应器本体是指烟气与NH3混合后通过安装催化剂的区域产生反应的区间。SCR反应器是还原剂与烟气中NOx发生催化还原反应的容器，与尾部烟道相连，内装催化剂。外型为矩形立方体，四壁为侧板，并形成壳体，催化剂分2层布置在壳体内，另外设置了一个预备层。 烟气中的氮氧化物(NOx)与在反应器的上游注入的氨气(NH3) 一起通过催化剂层, 并将(NOx)还原为水汽(H2O)和氮气(N2)。. 每台锅炉设二个独立的反应器，SCR反应器应能承受运行温度420不少于连续5小时的考验，而不产生任何损坏和性能衰减。3.3 催化剂催化剂 脱硝催化剂主要选用钒钛钨催化剂，主要成分有二氧化钛TiO2、五氧化二钒V2O5、三氧化钨WO3等。催化剂内外活性均匀。 催化剂的设置方式为“21”，即2层运行、1层备用，催化剂选用板式催化剂。板式催化剂应满足下列要求：1、板式催化剂应采用不锈钢作为基材2、板式催化剂孔径为6.0 mm。3、催化剂模块必须设计有效防止烟气短路的密封系统，密封装置的寿命不低于催化剂的寿命。 4、催化剂能满足烟气温度不高于400的情况下长期运行，同时催化剂应能承受运行温度420不少于连续5小时的考验，而不产生任何损坏。 催化剂模块采用钢结构框架，并便于运输、安装、起吊。催化剂能满足烟气温度不高于420的情况下长期运行（会导致催化剂烧结）。波纹板式波纹板式蜂窝式蜂窝式板式板式载体：载体：TiO2主要活性成分：主要活性成分：V2O5, WO33.4 3.4 吹灰系统吹灰系统 SCR本体采用声波吹灰器，布置在各层催化剂上部，每个SCR反应器布置8台声波吹灰器，每层催化剂上布置4台吹灰器，预留层催化剂上部吹灰器在初期安装时先预留孔和汽源管路，在加装预留层时安装。SCR本体每层布置8台吹灰器，共16台吹灰器（单台锅炉）气源要求：0.6-0.7MPa 检修用压缩空气吹扫周期：10min/次吹扫频率：10秒/10min作用范围：8m声波吹灰器发生头发生头CABSCR吹灰系统操作画面吹灰系统操作画面3.5 3.5 液氨储存、制备、供应系统液氨储存、制备、供应系统 液氨储存、制备、供应系统包括液氨卸料压缩机、储氨罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气稀释罐、废水泵、废水池等。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，利用氨储罐中的压力液氨自行输送到液氨蒸发器内蒸发为氨气，氨储罐上部氨气通过调阀送入氨气缓冲罐，经氨气缓冲罐来控制一定的压力及其流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送达脱硝系统。氨气系统排放的氨气则排入氨气稀释罐中，经水的稀释排入废水池，再经由废水泵送至灰厂。 1、液氨卸料压缩机、液氨卸料压缩机 卸料压缩机能满足各种条件下的要求。卸料压缩机抽取储氨罐中的氨气，经升压后将槽车的液氨推挤入液氨储罐中。系统设有卸料压缩机2台，1用1备。2、 储氨罐储氨罐 每台炉液氨的储氨罐容量，应按照锅炉BMCR工况，在脱硝效率90%条件下，每天运行20小时，连续运行7天的消耗量考虑。氨储罐上安装有逆止阀、紧急关断阀和安全阀为储罐液氨泄漏保护所用。储槽还装有温度计、压力表、液位计、高液位报警仪和相应的变送器将信号送到脱硝控制系统，当储槽内温度或压力高时报警。储槽有防太阳辐射措施，四周安装有消防水喷淋管线及喷嘴，当储槽槽（一）储氨和供氨设备（一）储氨和供氨设备液液氨储罐氨储罐体温度过高时自动淋水装置启动，对槽体自动喷淋减温；当有微量氨气泄露时也可启动自动淋水装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。3、 液氨蒸发器液氨蒸发器 液氨蒸发所需要的热量采用蒸汽加热来提供热量。供汽管路上装设调阀将氨气压力和温度控制在一定范围，当压力大于1.74Mpa切断辅汽；蒸发罐温度高40保护切断辅汽供汽；使氨储罐上部氨气维持适当压力。 蒸发罐也装有安全阀，可防止设备压力异常过高。液氨蒸发罐应按照在BMCR工况下2100%容量设计。 液氨蒸发器液氨蒸发器5、 氨气缓冲罐氨气缓冲罐 从蒸发器蒸发的氨气进入氨储罐上部，氨储罐上部氨气通过调压阀减压成一定压力后进入缓冲罐，再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。氨气缓冲罐能满足为SCR系统供应稳定的氨气，避免受蒸发器操作不稳定所影响。缓冲罐上设置有安全阀保护设备。6、氨气稀释罐、氨气稀释罐 氨气稀释罐为一定容积水罐，水罐的液位由满溢流管线维持，稀释罐设计连结有罐顶淋水和罐侧进水以及蒸汽伴热。 液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释罐底部进入，通过分散管将氨气分散入稀释罐水中，利用大量水来吸收系统排放的氨气。氨缓冲罐氨缓冲罐氨稀释罐氨稀释罐7、 氨气泄漏检测器氨气泄漏检测器 液氨储存及供应系统周边设有6个氨气泄露检测仪，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时，在机组控制室会发出警报，运行操作人员采取必要的措施，以防止氨气泄漏的异常情况发生。8、 排放系统排放系统 氨制备区设有排放系统，使液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统，将液氨系统各排放处所排出的氨气经由氨气稀释罐吸收成氨废水后排放至废水池，再经由废水泵送到灰场。9、氮气吹扫系统、氮气吹扫系统 液氨储存及供应系统保持系统的严密性防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合造成爆炸是最关键的安全问题。本系统的卸料压缩机、储氨罐、氨气蒸发器等都备有氮气吹扫管线。在液氨卸料之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别要进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫，防止氨气泄漏和系统中残余的空气混合造成危险。10、仪表和控制系统、仪表和控制系统脱硝系统的控制将纳入全厂DCS，实现以DCS操作员站显示器为中心对脱硝系统进行监视和控制。脱硝工 艺系统作为单元机组DCS系统的一个子站分别纳入到单元机组DCS系统进行控制，脱硝剂存储、制备、供应系统则作为公用DCS系统的一个远程I/O站纳入到公用DCS系统进行控制。就地不设操作员站，运行人员直接通过集控室中单元机组DCS操作员站完成对脱硝系统参数和设备的监控。（二）注氨系统及设备（二）注氨系统及设备1、稀释风机、稀释风机 氨的爆炸极限为16%-25%，为保证氨注入烟道的绝对安全以及均匀混合，需要引入稀释风，将氨浓度降到爆炸极限以下，喷入反应器烟道的氨气为空气稀释后的不超过5%的混合气体。氨气稀释所需空气采用稀释风机提供。稀释风机应满足脱除烟气中NOx最大值的要求，并留有一定的余量。每台锅炉设两台稀释风机，一台备用。2、氨气、氨气/空气混合器空气混合器 氨气在进入喷氨格栅前需要在氨气/空气混合器中充分混合，氨气/空气混合器有助于调节氨的浓度，同时有助于喷氨格栅中喷氨的均匀分布。3、供氨母管、供氨母管 混合的氨气注入烟道之前，供氨母管沿着烟道的垂直断面又分成若干个支管，使喷入的氨气均匀分布在烟道的各个断面上。4 4、注氨格栅、注氨格栅 储存在液氨罐的高纯液氨经汽化器加热后，由液氨转化为气态氨，通过供氨管道送至催化反应器前的喷氨汇流管排上，最后由喷氨格栅均匀地注入反应器前的烟道。 注氨格栅（AIG）是SCR系统中的关键设备。注入的氨气在烟道中分配的均匀性，直接关系到脱销效率和氨的逃逸率两项更要指标。注氨格栅一般采用碳钢，布置在省煤器出口与催化反应器进口之间的烟道上。目前，注氨格栅多采用安装在烟道垂直断面上的若干喷氨支管与支管上的喷嘴组成。烟气烟气/氨的混合氨的混合氨的流量分配阀门氨的流量分配阀门四、SCR系统的启停4.1 SCR系统投运规定 1、SCR反应器入口烟温大于305； 2、消防水系统已投运正常。 4.2 SCR喷氨系统的投运： 4.2.1 通知氨制备站运行人员投入氨蒸发缓存系统。 4.2.2 SCR反应器喷氨系统启动顺序： 1、确认烟气分析仪在工作。 2、确认氨储罐、蒸发器工作正常。 3、检查关闭氨管线上的排污和其它与大气相连通的阀门关闭。 4、 确认注氨气动阀关闭，切换氨流量控制器至“手动”，并关闭氨流量控制阀。 5、在氨喷入SCR系统之前，检查氨喷淋格栅调整阀位置正确。 6、查喷林隔栅接临时压差计手动门关。 7、确认锅炉运行正常，SCR入口烟气温度高于305C。 8、开启氨气流量控制阀前后手动门。 9、开启氨/空气混合器入口注氨气动门，逐渐开启氨气流量控制阀注入氨气。 10、 确认氨设备和所有仪表准备就绪，氨气压力在设计值，开启#1/#2氨缓冲罐出口氨气气动截止门和手动。开启氨储罐至氨缓冲罐气动关断门和调整门，调整氨缓冲罐压力稳定在200KPa。 11、 增加氨气流量达到设定的出口NOx，调节正常后，投入自动运行。 12、 确认SCR系统运行稳定。4.3、正常停运SCR系统 （1） 在SCR入口烟温降至305时必须停止喷氨； （2） 停止氨蒸发设备，关闭氨储罐至氨缓冲罐气动关断门； （3） 关闭氨缓冲罐出口气动门； （4） 解列氨/空气混合器入口流量调节阀自动，关闭； （5） 关闭氨/空气混合器入口注氨气动门； （6） 通过检查氨气流量、分析SCR出口烟气成分特别是氨气浓度，确定氨气确已完全切断； （7） 声波吹灰器投入顺控，连续清灰直至脱硝催化剂冷却至50以下； （8） 稀释空气风机保持运行，清洁氨/空气混合物，预防氨/空气混合物管线中烟气冷凝，直至引风机停运； （9） 如催化剂需冷却到冷凝点和酸露点温度以下时，必须在干燥无酸的环境下。SCR系统运行时调整注意事项： 1、检查反应器的压差，最大可允许压降是0.69KPa；检查SCR反应器吹灰系统运行正常，无报警； 2、 脱硝系统正常运行时，监视SCR反应器入口烟气温度在305400范围； 3、监视 SCR反应器出入口分析仪的 NH3/NOX摩尔比控制在 0.9 左右，如增加NH3流量而出口NOX含量未明显降低时，解列自动或增加出口NOX设定值，不得继续增加NH3流量； 4、监视氨气流量控制阀动作正常，SCR反应器出口NOx含量在设定范围内和出口NH3含量3ppm； 5、监视稀释风机入口调节挡板开度正常，氨流量最大时，氨/空气混合器出口氨含量不超过5，否则应检查风机出力和入口调节挡板开度； 6、监视空预器烟气出入口差压及其出口烟气温度变化，特别是在燃用高硫煤时，还应密切监视SCR出口氨含量以及脱硫装置入口SOX的变化情况，采用低氧燃烧方法（23）、降低飞灰含碳量、控制氨逃逸率，避免硫酸氢氨盐和硫酸堵塞腐蚀空预；SCR系统运行时调整注意事项： 7、监视SCR出入口O2量变化情况，特别是烟温在400以上时，必须通过控制氨气流量来防止NH3氧化等副反应的发生； 8、冬季低负荷时还应注意稀释风对烟温的影响； 9、 定期及在以下情况下，测量烟气粉尘浓度及粉尘中含碳量，防止可燃物沉积： （1） 在使用燃料变化时； （2） 在锅炉燃烧工况变化时。 10、 每班至少一次就地巡视： （1） 检查烟道壳体温度是否过热； （2） 检查是否有氨、稀释风、仪表空气或相关等流体泄漏； （3） 应注意任何其它的异常现象。如锅炉发生泄漏，催化剂受潮的处理措施：1、停止向SCR系统喷氨； 2、立即停止锅炉； 3、应尽快降压放水，启动引风机对催化剂进行通风干燥； 排出烟道内积水，防止SCR催化剂受浸泡； 4、锅炉应强制冷却到烟气温度 120；此后，自然冷却，防止蒸汽在SCR催化剂上冷凝； 5、在完全冷却到低于50时，目视检查 SCR 催化剂。五、SCR系统报警联锁 1、SCR反应器差压高(0.69KPa)，报警。2、SCR反应器入口烟温报警： （1）、SCR反应器入口烟温低(305)，报警； （2）、SCR反应器入口烟温非常低(300)，报警，联关对应注氨气动阀、流量控制阀； （3）、SCR反应器入口烟温305，允许开注氨气动门； （4）、SCR反应器入口烟温420，高报警。3、SCR反应器出口NH3含量高3ppm，报警。 4、NH3/空气稀释比高(12)，报警。 5、NH3/空气稀释比非常高(14)，报警，且联关注氨气动门、流量控制阀。 6、NH3稀释风机紧急停车，报警。 7、NH3稀释风机电气故障，报警。 8、压缩空气罐压力低0.2MPa，报警。 氨制备系统联锁、报警、保护项目 1、有下列之一者，蒸发罐用汽入口气动门及调门自动关闭 ： （1）在自动位，压力高，1.74MPa； （2）在自动位，蒸发罐温度高40。 2、氨储罐喷淋水控制气动阀自动开启条件:在自动位，氨储罐温度达40。 3、氨气稀释罐进料阀控制有下列之一者自动开启: （1）在自动位，#1或者#2氨储罐压力高； （2）稀释罐液位低。 4、氨气稀释罐进料阀在自动位，稀释罐液位高，自动关闭；此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢