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1、100万吨焦炉烟气脱硫脱硝技术实例探讨第一章总论1.l项目简介某100万吨焦化2X60孔5.5m捣固焦炉,年产能108万吨。由于烟气中So2、NOX原始含量较高，焦炉烟气未经处理排放，不能达到大气污染物排放标准。现拟新建一套脱硫脱硝和余热回收装置（脱硫脱硝余热利用一体设计），使焦炉烟气实现达标排放。此脱硫脱硝工程采用总承包（EPC）方式，经处理后使SO2排放浓度小于30mg/m3、颗粒物排放浓度小于15mgm3,NOX排放浓度小于150mgm3（NOX按此指标设计），基准氧含量按9%计。项目竣工后，按照项目所在地环保部门要求委托具有资质的监测机构对SO2、NoX、颗粒物等指标进行检测，出具正式
2、检测报告，作为验收的重要技术依据。1.2总则1.2.1 工程范围焦化焦炉脱硫脱硝工程总承包（EPe）的全部工作，包括但不限于设计（包括脱硫脱硝初步设计、脱硫部分施工图设计）、供货、施工、调试、试运行、竣工验收、人员培训直至最终交付使用及售后服务等方面的工作。工程所需的水源、气源、电源、汽源等公用工程由业主确定接口，我方负责接口施工。121采用的规范和标准GB50187工业企业总平面设计规范GB50160石油化工企业设计防火规范GB6222工业企业煤气安全规程GB12710焦化安全规程GB2893安全色GB12710化工企业安全卫生设计规定GB12710焦化安全规程GB14554恶臭污染物排放标
3、准GB4272GB50184GB50185D1.GJ158设备及管道保温技术通则工业金属管道工程质量检验评定标准工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准火力发电厂钢制平台扶梯设计技术规定YB9070压力容器技术管理规定GBI50GBZ2钢制压力容器作业环境空气中有害物职业接触标准GB8978污水综合排放标准GB12348工业企业厂界噪声标准GBJ87工业企业噪声控制设计规范D1.5027电力设备典型消防规程GB50016建筑设计防火规范GB50116火灾自动报警系统设计规范GB50034工业企业照明设计标准GB9089.4户外严酷条件下电气装置装置要求电子设备雷击保护导则建筑物防雷设计规范防止静
4、电事故通用导则供配电系统设计规范低压配电设计规范通用用电设备配电设计规范电热设备电力装置设计规范爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范交流电气装置的过电压保护和绝缘配合电测量及电能计量装置设计技术规程电力装置的电测量仪表装置设计规范电力工程电缆设计规范钢制电缆桥架工程设计规范交流电气装置的接地电机结构及安装型式代号电机外壳分级三相异步电机试验方法工业企业通讯技术规定电力设施抗震设计规范建筑抗震设计规范建筑结构设计统一标准钢结构设计规范动力机器基础设计规范钢筋机械连接通用技术规程焊接H型钢压焊钢格栅板水喷雾灭火系统设计规范建筑灭火器配置设计规范GB7450GB50057GB12158GB50052G
5、B50054GB50055GB50056GB50058D1.T620D1.T5137GBJ63GB5O217CECS31D1.T621GB997GB4942.1GB1O32GBJ42GB5O26OGB50011GBJ68GB50017GB50040JGJ107YB3301YB4001GB5O219GB501401.3 设计基础参数（业主提供）1.3.1 基础数据表1焦炉及烟道气原始参数项目名称焦炉型号顶装/捣固焦炉焦炉座数焦炭年产量/座焦炉焦炉炭化室高度炭化室数量焦炉烟囱烟囱高度单位数值备注JT55-550D捣固座2万ta.座54万m5.5孔602x60孔座2m90焦炉烟道气废气量Nm孙130
6、000温度eC285NOx（浓度）mgNm31000SO2（浓度）mgNm3350颗粒物mgm320H20%焦炉煤气加热核算值表2烟道气净化后的排放指标项目名称单位数值备注NOx（浓度）mgNm3150目前是S02（浓度）mgNm330目前是颗粒物mgm315目前是运行时间h87601.3.2 工程条件（1）工程地质及水文条件略。（1）气象条件略（2）抗震设防按现行的建筑抗震设计规范、构筑物抗震设计规范、建筑工程抗震设防分类标准等国家及行业的规范、规程及标准进行设计。该厂区的地震烈度为7度，地震加速度为0.15g（3）工程位置根据现场实际条件确定。（4）总平面布置平面设计在满足生产工艺的同时，
7、充分考虑到运输、消防、安全、卫生、职业健康、节约土地等因素。按工艺的生产、功能特点、结合场地自然条件，进行总平面布置。充分利用现有空余场地，尽可能少占地，特别是不得影响焦炉的正常生产运行。（5）公用工程提供的原料：水、电、气、汽等。工程所需的水源、气源、电源、汽源等公用工程由业主确定接口位置，投标方负责接口施工。投标人在投标时提供相关公用工程负荷。1.4 脱硫脱硝方案的选择1.4.1 脱硫脱硝工程建设要求和原则本工程的主要目的是：根据先进可靠的脱硫脱硝技术，结合焦化厂的实际情况，确定合理的脱硫脱硝技术方案、选择最佳投资方案，以满足日益严格的环境保护要求。同时，通过对拟建设项目的技术可行性、经济
8、合理性和项目可实施性等进行论证，明确投资的总费用和运行成本，基本原则是：（1）脱硫脱硝系统的设计脱除率应能满足当前适用的国家排放标准和地方环保局的排放要求。（2）所采用的技术能够充分利用原有的资源，从而达到综合利用的目的；（3）采用的脱硫脱硝工艺应在技术上先进、成熟、可靠的，不影响焦炉的安全稳定运行，且污染物的脱除率、基建投资、占地面积和运行费用等综合性能最佳。（4）所采用的脱硫脱硝工艺不应造成新的污染，如噪声、粉尘、废水、恶臭等，工艺的污染防治措施应能满足有关的环保要求；（5）根据工厂总平面布置的规划，整体布局紧凑、合理，系统顺畅，节省占地，节省投资。（6）对于容易损耗、磨损或故障时容易影响
9、装置运行性能的所有设备和配件（例如吸收塔喷嘴、泵等），设计时充分考虑其更换和维修的方便。（7）烟道和箱罐等设备配备足够数量的人孔门，并考虑开/关方便，设计相应的维护平台。（8）所有设备和管道包括烟道的设计充分考虑最差运行条件（压力、温度、流量、污染物含量）下的防冻、保温、浆液管道的防堵塞防磨损及事故情况下的最大温度热应力、机械应力等的安全裕量。1.4.2 脱硫脱硝工艺的选择1）脱硫工艺选择烟气脱硫技术可以分为二类：湿法、干法。湿法烟气脱硫技术是当今脱硫市场的主流，约占脱硫总量的80%以上。其中氨法、石灰石石膏法、双碱法是湿法脱硫中的主流技术。这三类方法各有其适用性，适合不同需求。各种工艺的优缺
10、点归纳如下表：经济技术指标（以90000Nmjh处理量为例）脱硫工艺占地面积（ml）投资预系统阻算万元力（Pa）液气比脱硫效率系统电系统水耗耗11KW/h/h堵塞情况脱硫消kg/h剂“脱硫耗产物脱硫产物处理方式氨法1505509002395356不堵塞14.4硫酸铁送硫钱装置镁法2004207002398566不堵塞13.8硫酸镁提取硫酸镁双碱法3006007002398706存在堵塞19.6硫酸钙固废抛弃石灰石音法3005001200812951626存在堵塞19.6硫酸钙固废抛弃半干法15030030008015012存在堵塞25.1硫酸盐固废抛弃根据上述论述，氧化镁法、石灰石石膏法、双碱
11、法和半干法等都面临二次固体废物的处理问题，也无法实现废水零排放的目标，同时还存在其它不同的问题。只有氨法脱硫巧妙地利用了厂内丰富的剩余氨水、蒸氨塔和硫铁工段等有利条件对脱硫剂和副产物分别进行循环处理，即剩余氨水经蒸氨塔净化处理后可作为焦炉烟气脱硫的清洁氨源，脱硫后产生的硫酸核溶液可送至硫核工段生产成品硫钱，不产生废固的二次污染，同时也实现了污水的零排放；另外，从投资、运行、占地面积、脱硫效率、功耗、脱硫剂的消耗等多方面综合评估,我公司认为采用氨作为吸收剂的氨法脱硫具有很好的综合性能,故此,本项目推荐采用氨法脱硫工艺。2）脱硝工艺选择脱硝工艺目前有选择性催化还原技术SCR工艺、炉内脱硝的SNCR
12、工艺、低温等离子脱硝工艺、臭氧脱硝工艺等。应用较普遍且较成熟可靠的是SCR和SNCR两种工艺，但由于伙炉是由大量立火道组成的燃烧室组成，SNCR根本不适合焦炉，因此只有SCR比较适合，但鉴于焦炉烟气温度偏低，只能选用低中温催化剂。使用SCR脱硝工艺，还原剂可就地取材，即选用焦化厂蒸氨系统自产的氨水即可,可以节省大量的原料运输成本和采购成本等;其次,使用本工艺，还可与氨法脱硫工艺更好的衔接起来，氨水供应系统可公用，节省基建投资。综上所述，烟气脱硝最可靠的工艺仍然是SCR工艺，我公司推荐使用此工艺。1.5 脱硫脱硝和余热回收整体工艺说明从焦炉总烟道引出的285C的烟气,经分级过漉器过滤掉大部分焦油
13、杂质后，先进行SCR脱硝，然后再进入换热器将脱硫后的烟气提温至130C,同时烟气降温至215,然后再进行脱硫；提温后的脱硫烟气直接进入原有烟囱排放。另外，当增压风机停电或其它故障时,需打开进烟囱的旁路挡板将焦炉烟气排入烟囱时,如烟囱内如为常温，则不能在烟囱根部及时形成有效的吸力，而影响焦炉的安全生产。为此,本项目特设计了热备系统，即从脱硝后的热烟气送至烟气空气再热器，在烟气空气再热器中将冷空气（经烟囱根部吸力而吸入）升温至130C左右，送入烟囱进行热备，这样使得烟囱始终具备拔烟功能，从而确保焦炉的安全生产。工艺流程图如下图所示.第二章脱硫工程技术方案2.1 氨法脱硫工艺简介2.1.1 氨法脱硫
14、工艺特点氨水是氨溶于水得到的水溶液，呈碱性，氨离子能与很多酸根离子进行反应，生成相应的盐。氨水是一种良好的碱性吸收剂，其碱性强于钙基吸收剂，用氨吸收烟气中的SO2是气一液或气一汽反应，反应速率快，吸收剂利用率高，吸收设备体积可以大大减少。脱硫副产物（硫酸钱溶液）经过浓缩后，直接排至焦化硫酸钱制取系统。因此，氨法脱硫与氧化镁法、石灰石（石灰）石膏法、钠钙双碱法等其它湿法脱硫工艺相比，具有如下特点和优势：（1）氨的活性高，氨法脱硫的脱硫效率比石灰（石）石膏法更高；（2）脱硫、脱硝使用同一种吸收剂，部分设备如氨槽等可以共用，装置占地面积减小,一次投资成本低；（3）氨法脱硫的液气比很低，只有56。当烟
15、气中的SO2气体浓度很低时，液气比可以降到更低；（4）吸收剂易得（厂内可直接提供吸收用氨水），焦化厂内应用综合运行成本低；（5）产生的硫酸钺溶液可直接经浓缩后排至厂内硫酸镂制取系统，无需新增副产物处理装置；（6）最终副产物硫酸俊作为常用氮肥，经济价值高。2.1.2 氨法脱硫吸收原理氨法脱硫技术是以水溶液中的NH3和SO2反应为基础，在多功能烟气脱硫塔的吸收段氨将锅炉烟气中的SO2吸收，得到脱硫中间产品亚硫酸镂（简称硫钱，下同）或亚硫酸氢钱的水溶液，见反应方程式（1）;在循环槽内鼓入压缩空气进行亚硫钱的氧化反应，将亚硫钱氧化成硫核溶液，见反应方程式（2）oSO2+H2O+NH3=（NH4）xH2
16、-SO3（l）（NH4）H2-xSO3+1/202+（2-x）NH3=（NH4）2SO4（2）在脱硫塔的浓缩段,利用高温烟气的热量将硫镂溶液浓缩,得到20%以上的硫酸镂溶液,再送至硫钱工段饱和器进行处理。具体如下：氨法吸收是将氨水通入吸收塔中，使其与含S02的烟气接触，发生如下反应：NH3H2O+SO2=NH4HSO3（1）2NH3+H2OSO2=（NH4）2SO3（2）(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3(3)在通入氨量较少时发生反应，在通入氨量较多时发生反应，而式表示的才是氨法中的真正吸收反应。在吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对S02不具有吸收能力。随着吸收过程的进
17、行，吸收液中的NH4HSO3数量增多，吸收液吸收能力逐步下降，此时需向吸收液中补充氨，使NH4HSO3转变为(NH4)2SO3,以保持吸收液的能力。当加氨调配时：NH4HSO3+NH3-*(NH4)2SO3(4)因此氨法吸收是利用(NH4)2SO3NH4HSO3不断循环的过程来吸收废气中的S02的。补充的氨并不是直接用来吸收S02,只是保持吸收液中(NH4)2SO3的一定浓度比例。NH4HSO3浓度达到一定比例,吸收液要不断从洗涤系统中引出，然后用不同的方法对引出的吸收液进行处理。吸收塔内强制鼓入氧化空气后会发生如下氧化反应：2(NH4)2SO3+O22(NH4)2SO4(5)2SO2+O2-
18、*2SO3(6)由以上叙述可知，(NH4)2SO3NH4HSO3水溶液中的(NH4)2SO3与NH4HSO3的组成状况对吸收影响很大，而控制吸收液组成的重要依据是吸收液上的S02和NH3的分压。在实际的洗涤吸收系统中，由于氧的存在使部分(NH4)2SO3氧化为(NH4)2SO4,氧化的结果，使氨的有效浓度变低，于吸收不利。实际烟气脱硫工业应用中，pH值是最易直接获得的数据,而PH值又是(NH4)2SO3-NH4HSO3水溶液组成的单值函数。控制吸收液的PH值，就可获得稳定的吸收组分，也就决定吸收液对S02的吸收效率以及相应的NH3消耗。2.2 本项目系统流程设计2.2.1 设计原则(1)适应煤
19、种变化，确保烟气(So2、烟尘)达标排放并达到总量控制要求。(2)确保烟气治理系统和焦炉的安全、稳定运行。(3) S02脱除效率达到环保要求，用户可根据实际生产负荷，通过调整脱硫剂的使用量，达到最佳的脱硫效果，并有持续发展的空间，适应S02总量削减要求。(4)烟囱出口烟气温度及含湿量达到标准要求,(5)选用质量可靠、能耗低的机电设备及性能优异、价格适宜的专用设备，尽可能降低系统的运行费用。(6)操作容易，管理简单，维修方便。(7)因地制宜，合理布局，系统阻力小，减少占地面积，节省投资。(8)脱硫塔出塔净烟气不进行升温，以节省能耗、降低运行成本。2.2.3 设计范围本项目具体设计范围如下：脱硫塔
20、系统：S02吸收塔一座；脱硫剂系统：氨水加注系统、循环液体调配系统及相关的计量装置一套；脱硫剂雾化喷淋系统一套；DCS+上位机电气控制系统一套；为节约投资，将部分脱硝设备与脱硫设备进行有效整合。烟囱热备：鼓风机一台，换热器一台2.2.4 系统流程设计本系统由引风机、吸收塔、脱硫液制备输送系统、脱硫废液处理系统组成。脱硝后的高温烟气进过换热器后,进入余热锅炉,然后在经过引风机增压后进入脱硫塔,在吸收塔内脱硫，吸收塔内的浆液一部分循环喷淋，然后经过板框压滤机直接外排至焦化厂现有硫钱工段，进行脱硫废液的综合处理；脱硫后的烟气从脱硫塔顶部排出，进入换热器升温至130,然后再进入焦化厂原有烟囱排放。吸收
21、塔顶部采用2层屋脊一层管束除雾器。2.3 本项目工艺系统组成及分系统描述脱硫工艺采用湿式氨法脱硫。脱硫装置的烟气处理能力为130000Nm3/h(焦炉烟气)，脱硫效率按大于90%设计。FGD系统由以下子系统组成：（1）烟气系统（2）SO2吸收系统（浓缩冷却塔、吸收塔）（3）脱硫剂制备及供应系统（包括氨水储存系统、供氨系统、混合脱硫剂制备系统）（4）脱硫废液过滤及蒸发浓缩系统（5）公用系统2.3.1 烟气系统烟气系统的设计将考虑系统的正常运行及紧急情况的操作。原烟气经过引风机加压后，从吸收塔底部进入吸收塔，向上流动穿过喷淋层，与循环浆液逆流接触。烟气中的SO2被浆液吸收。除去SOX及其它污染物（
22、含部分烟尘）。设置烟道旁路，在脱硫塔入口烟道和旁路烟道设置气动挡板门，当发生停电事故时，旁路烟道和进口烟道自动切换，烟气进入原有烟囱排出。设置热备烟道，向烟囱中鼓入热空气，使烟囱处于热备状态。烟气系统设有人孔门和除灰孔。人孔门和除灰孔直径不小于DN600。烟气系统的膨胀节用于补偿烟道热膨胀引起的位移，膨胀节在所有运行和事故条件下都能吸收所有的位移。非金属膨胀节蒙皮主材为耐腐蚀、厚2.0亳米及以上的聚四氟乙稀橡胶布。接触湿烟气并位于水平烟道段的膨胀节通过膨胀节框架排水，排水孔最小为DN150,排水注意防冻设计，排水返回到FGD区域的排水坑。在膨胀节每边提供Im的净空，包括平台扶梯和钢结构通道的距
23、离。2.3.2SO2吸收系统吸收塔系统包括吸收塔（含喷淋系统、洗涤除雾系统、吸收液储存系统、吸收液排除系统）、循环泵、各类阀门。（1）吸收塔经过初步计算，设计吸收塔塔高26m（吸收塔本体高28米，其中底部储液区4米、烟气入口段及喷淋吸收区共14米、除雾及二次吸收区8米），塔体直径5m,烟气入口段在储液区上部1米出，入口处采用抗不锈钢内衬，抗热冲击及烟气冲刷。整个吸收塔设置3层喷淋，每层喷淋设置一台循环泵吸收塔顶部设置2层屋脊式除雾器+1层管束除雾器，每层除雾器下端设置一层工艺水喷淋系统，作为净烟气洗涤。整个吸收塔主要分三部分：储液区、吸收反应段（喷淋区）、洗涤除雾区。脱硫主要参数如下（仅供参考
24、，详细设计时确定）：项目参数备注脱硫塔入口烟气量130000Nm孙入口SO2浓度300mgNm3浆液池直径5600入塔烟气温度180出口烟气温度55C吸收段直径5000吸收塔材质碳钢防腐内衬玻璃鳞片厚度8-14mm吸收喷淋层数3层喷淋层喷嘴碳化硅吸收喷淋层管道材质玻璃钢除雾器2层屋脊+1层管束液气比5全塔压降18Pa吸收塔脱硫效率90%设计工况下循环泵3台：Q=350m歹h,H=16-2Om,45KW氧化风机2台，流量：300Nmyh,P=80KPa搅拌器3台耐腐蚀合金（3）洗涤除雾系统除雾器安装在吸收塔上部，用以分离净烟气夹带的雾滴粉尘、氨盐。采用2级优质PP高分子材料屋脊式除雾器和1层管束
25、除雾器，耐温为120度，总压力损失不大于600Pa,除雾器系统的设计特别注意到脱硫装置入口的飞灰浓度影响。该系统还包括去除雾器沉积物的冲洗系统，运行时根据给定或可变化的程序，既可自动冲洗，也可进行人工冲洗。根据以往工程经验在二级除雾器的上部可选择增加一层冲洗喷嘴,该层喷嘴可以提供在异常情况下或检修时对除雾器进行人工冲洗，不存在任何冲洗不到的表面。除雾器冲洗水由单独设置的工艺水泵提供。233脱硫剂制备及供应系统脱硫剂储存系统由稀释罐、脱硫剂输送泵、磁性翻板液位计等组成。来自焦化厂化产工段的废氨液送入稀释罐，在稀释罐内稀释成6%的氨水，然后定量送入脱硫塔进行脱硫。2.3.4 脱硫废液过滤脱硫塔底部
26、的脱硫液经过过滤后，去除其中的粉尘颗粒，然后送入焦化厂的硫钱工段，回收硫酸钱化肥。2.3.5 公用系统公用系统主要为脱硫塔工艺水系统，水源由业主提供，并输送到脱硫界区内，用于除雾器冲洗。根据业主提供管末端压力为05MPa,满足工艺水压力要求。可直接使用。2.3.6 电气控制系统（1）电源甲方提供一路380V,600KVA电源至乙方配电柜，供脱硫脱硝。乙方提供脱硫脱硝UPS电源。（2）通信脱硫岛设置生产管理电话和生产调度电话，脱硫岛设配线箱，甲方负责。新建脱硫系统及脱硝系统的调度电话以及通信全由甲方负责，并接入原厂调度系统.（3）电缆连接买方设备和卖方设备之间的电缆由买方供货，其分界点在卖方电气
27、设备电缆端子处。连接卖方设备/装置之间的电缆由卖方供货安装。该部分电缆的设计、安装敷设卖方与买方的分界点为脱硫岛区域外1米，脱硫岛区域外1米均为买方范围。连接卖方设备/装置之间的电缆由卖方供货安装敷设。电缆的导体采用铜导体。04kV动力电缆最小截面不得小于2.5mm2.耐热电缆和移动电缆，其导体应由细的铜绞线组成。电缆敷设设施如桥架、电缆沟、电缆防火设施、照明设施（道路照明）等与买方的分界点为脱硫岛区域外1米。（3）照明交流正常照明系统采用380/220V,3相4线。各场所的照明电源由脱硫岛内就近或相邻的PC或MCC供电。各场所的检修电源由就近或相邻的PC或MCC供电。（4）接地乙方负责将脱硫
28、岛接地网，并连接至买方厂区接地网，甲方提供2处接地点。（5）信号与测量脱硫岛控制室利用原有脱硫系统控制室;所有开关状态信号、电气事故信号及预告信号、电流、电压模拟量等均送入脱硫岛DCS。信号输入满足脱硫岛DCS系统需要。脱硫岛内电气开关柜的测量量和信号应（不限于）包括如下内容：380V低压厂用电源3相电流、有功功率；380V低压厂用母线3线电压；220V直流母线电压；工艺控制联锁要求监视的55kW以下低压电动机电流；380V低压PC所有开关的合闸、跳闸状态、事故跳闸、控制电源消失；干式变压器温度报警；所有电动机的合闸、跳闸状态、事故跳闸、控制电源消失；电气量送入脱硫岛DCS实现数据自动采集、定
29、期打印制表、实时调阅、显示电气主接线、厂用电接线，UPS/直流系统画面，事故自动记录及故障追忆等功能。2.3.7 仪表控制系统（1） DCS系统新建氨法脱硫系统和SCR脱硝系统共用一套DCS系统。DCS采用国内知名品牌。乙方负责与FGD_DCS系统供应商进行设计和接口配合，并进行详细设计，FGD_DCS与热电厂机组DCS之间的通讯方式由甲方指定。（2）火灾报警系统新建脱硫脱硝岛火灾报警系统属乙方设计和供货范围，乙方的火灾报警系统作为全厂火灾报警系统的子系统，并入全厂火灾系统，通讯接口点在脱硫岛火灾报警盘的通讯接口上。（3）接地新建脱硫脱硝控制系统接地利用甲方原有控制室内的接地系统。（4）仪表乙
30、方负责脱硫岛仪控部分的全部控制设备、全部仪表、全部安装材料，并负责安装和调试。乙方提供主要仪表包括但不限于：就地及远传仪表在PlD图所规定的相关管道和设备上安装压力表、压力变送器、温度表、温度变送器等仪表。就地仪表表盘GIO0,仪表材质及形式满足现场检测介质及使用环境的要求。压力变送器和温度变送器可采用整体式或分体式（根据使用环境确定），信号4-20mA.压力变送器、温度变送器选用川仪。在浆液池上安装PH分析仪、液位仪、质量/密度计,均选用川仪。在脱硫塔入口和出口烟道一套CEMS系统,用于分析脱硫前及脱硫后烟气中S02的含量。在脱硫塔出口安装一套氨分析仪。CEMS系统选用青岛佳明、聚光、雪迪龙
31、等品牌。第三章脱硝工程技术方案1.1 脱硝工艺简介3.1.1SCR工艺原理选择性催化剂还原（SCR）技术是在烟气中加入还原剂（最常用的是氨水和液氨），在催化剂和合适的温度等条件下，还原剂与烟气中的氮氧化物（NOx）反应，生成无害的氮气和水。主要反应如下：4NO+4NH3+O2-*4N2+6H2ONO+NO2+2NH3-*2N2+3H2O目前世界上流行的脱硝工艺主要为SCR工艺和SNCR工艺两种。此两种方法都是利用氨对NOX的还原功能，在一定的条件下将NOX（主要是N0）还原为N2和水，还原剂为NH3。其不同点则是在SCR工艺中，采用了催化剂促进主反应（4NO+4NH3+O2f4N2+6H2O）
32、的进行，使反应温度区间降到了300C400C（本方案中，我公司独有的低温脱硝催化剂将反应温度区间将至190C280C）,同时极大的提高了脱硝效率（脱硝效率可达90%以上），为目前大型企业所普遍采用。SNCR工艺则是在没有催化剂的情况下，将还原剂喷入锅炉内温度区间为800C1100C之间部位，使之发生脱硝的主反应。在SCR反应器内，NO通过以下反应被还原：4NO+4NH3+O2-*4N2+6H2O6NO+4NH3-*5N2+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。在锅炉的烟气中，NO2一般约占总的NOX浓度的5%,NO2参与的反应如下：2NO2+4
33、NH3+O2-3N2+6H2O6NO2+8NH3-*7N2+12H2O上面两个反应表明还原N02比还原NO需要更多的氨。在绝大多数锅炉烟气中，N02仅占NOX总量的一小部分，因此NO2的影响并不显著。SCR系统NC）X脱除效率通常很高，喷入到烟气中的氨几乎完全和NoX反应，只有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。对SCR系统的制约因素随运行环境和工艺过程而变化。制约因素包括系统压降、烟道尺寸、空间、烟气微粒含量、逃逸氨浓度限制、S02氧化率、温度和NOX浓度，都影响催化剂寿命和系统的设计。除温度外，NOX、NH3浓度、过量氧以及较高的水含量和停留时间也对反应过程有一定影响。3.2SCR
34、系统工艺设计3.2.1设计范围本项烟气脱硝系统的设计范围为（整套脱硝系统）：氨水接卸储存输送系统、氨水计量分配系统、氨水汽化系统、SCR反应系统（导流板、整流器、预处理器、催化剂、吹灰器、催化剂装载工具、附属钢结构等）、仪电控制系统、脱硝岛界区内消防系统、脱硝岛界区内全部土建工程。3.2.3设计原则（1）脱硝系统能够安全可靠运行，观察、监视、维护简单，运行过程中能够确保人员和设备安全。（2）具有足够的脱硝效率，保证达标排放：NoX浓度150mgm3,脱硝效率285%（烟气工况符合设计条件的情况下）。（3）投资少、运行成本低，采用先进、成熟、可靠的技术，造价经济、合理，便于运行维护。（4）还原剂
35、来源可靠，储运方便，价格经济合理。（5）脱硝装置在闭合状态，密封装置的泄漏率为0,不允许氨气泄漏到大气中。（6）脱硝装置应能快速启动投入，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。脱硝系统能适应焦炉的启动、停机及负荷变动。（7）脱硝装置的调试、启/停和运行应不影响主机的正常工作。（8）脱硝装置检修时间间隔应与机组的要求一致，不应增加机组的维护和检修时间。（9）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。根据现有条件考虑合理的检修起吊设计和供货。3.2.2 设计基础参数根据业主提供的资料，可知烟气中最大NOx值按1000mgm3,要求脱硝后烟气中NOx含量
36、小于150mgNm3两座焦炉共用一套脱硝系统。3.2.3 还原剂选择经过考虑，采用1520%氨水的作为脱硝剂。采用一炉一塔形式。324SCR工艺计算（单套）工艺设计参数一览表项目数据单位备注烟气量130000NmVhrSCR反应器入口温度285条件NOX浓度（标态）1000mgNm3烟尘浓度20mgNm3S02300mgNm3SCR反应器出口NOx浓度150mgm3条件反应器设计压力6Kpa反应器设计温度300反应器设计壁厚6mmNOx去除率85%考虑最大NOx值寿命期内SoZSo3转化率小于1%寿命期内氨逃逸率3PPm催化剂型式低温蜂窝式21孔催化剂型号催化剂活性物质XY-21TiONV2o
37、ywo3加金属梯催化剂基材节距（孔径距离）陶瓷7.05(6.1)mm比表面积478(mm)r7m3催化剂面积420450Kgm3开孔率72.9%,由“,上人化学寿命24,000h催化剂寿命皿g.A机械寿命8年反应器数量/炉1个每反应器催化剂初装层数3层每反应器催化剂备用层数1层(3+1)催化剂单元尺寸（长X宽X高）1501501200mm催化剂模块（单元排列方法）催化剂模块尺寸（长X宽X高）33897018801305mm反应器内尺寸（长X宽）50004200mm最少内尺寸第一层10块52=10模块催化剂模块第二层10块52=10模块排列数量第三层10块52=10模块第四层反应器总模块升一FA
38、WlZ.皿U共二层催化剂30块标准模块数量第一层19.44m3第二层19.44m3催化剂总体积第三层19.44m3第四层0m3总三层合计58.32m3催化剂模块重量（正常约）比950kg催化剂重量单层9500kg催化剂重量3层9500kg催化剂总活性比表面积27877m2工作温度220280最低喷氨温度200空速（Sv）2229Nm3h面速（Av）4.66m/h线速度反应器速度催化剂孔内速度4.03m/s设计温度300C5.51m/s设计温度30CrC单层压降200Pa设计温度300C催化剂要求最大温升速度600Cmin烟温120以上时催化剂要求入口烟气速度偏差15%按此进行催化剂选型催化剂要
39、求入口烟气温度偏差10按此进行催化剂选型催化剂要求入口烟气氨氮混合偏差5%按此进行催化剂选型3.2.5SCR脱硝工艺流程描述根据招标文件所提供的条件，SCR反应器布置在余热锅炉之前，设计反应温度为300C,实际运行温度为220C-280C（系统有效脱硝反应温度区间为200320C）,最低喷氨温度为200。原烟气:来自焦炉的原烟气一SCR系统入口3喷氨格栅一导流板3整流格栅一催化剂层:净烟气：催化剂层一SCR反应器出口少换热器3余热锅炉一脱硫系统氨水：氨水罐一调节阀阀组一汽化器一喷氨栅格3导流板一整流格栅一催化剂层。3.3分系统描述3.3.1 氨气接卸储存系统氨水槽车来的1520%氨水通过卸料模
40、块送入氨水储存罐，再经氨水输送模块输送至计量分配模块。氨水储运系统包括：氨水卸载模块、氨水储罐、氨水输送模块氨水卸载模块：氨水卸载模块用于将槽车内的氨水卸载至氨水储罐。槽车应有液侧和气侧两个管道接口，液侧接口用于卸料，气侧用于接氨水储罐气侧管道，使氨水储罐内的氨气不外排，回流至槽车内。氨水储罐：氨水储存罐的容量应按满足脱硝装置310天的消耗量计，本项目中按7天考虑，数量一般不少于2台。氨水储罐按常温密闭（防止氨水挥发泄漏到空气中）容器设计,工作压力不小于0.15MPa（设计压力0.5MPa）,运行中向储罐内通入一定压力的压缩空气，维持罐内压力，抑制氨水挥发，并配有超压释放安全阀。罐体采用不锈钢
41、材质或碳钢加防腐内衬。储罐不宜露天布置，应设遮阳蓬，并配有喷淋冷却水系统。氨水输送模块：输送泵采用立式多级离心泵，设置2台，一用一备。3.3.2 还原剂供应系统用于脱硝的还原剂供应，由还原剂供应系统完成，主要组成为：氨水计量模块、氨水汽化器、稀释风机、氨/空气混合器、喷氨格栅。氨水计量模块：计量模块的主管路上装有电磁流量计、压力变送器和电动阀等，根据系统入口NOx的值，依据设定的NH夕NoX摩尔比或设定的NoX出口排放值，通过流量计的读数来控制调节阀的开度，从而控制SCR反应器的还原剂还原剂需求量。反应器氨气喷射系统前，设置一个计量分配模块，主要功能为氨水溶液计量分配和压缩空气计量分配。氨水汽
42、化器：氨在进入脱硝反应器前，需先经过氨水汽化器进行汽化。氨水汽化器底部由稀释风机送来高温烟气，氨水从中上部的液体分布器（或喷枪）与高温烟气逆流接触，快速蒸发，成为氨气与空气的混合物。稀释风机：为确保系统安全运行，通常需将氨气稀释为氨气体积比5%的氨/空气混合气体。稀释风机从增加风机（脱硫系统后的净烟气）后引高温烟气进入氨水汽化器，提供氨水汽化所需的能源，同时提供稀释气体。本系统设置2台稀释风机，1用1备，风量取理论计算值的1.2倍。氨/空气混合器：在氨水汽化器之后，为确保氨/空气进入系统前达到完全混合，材质为304不锈钢。喷氨格栅：氨与稀释风混合后经喷氨格栅进入SCR烟道，自格栅式小喷嘴喷出。
43、喷氨格栅分若干个支管，每根管子上开一定数量的及尺寸的孔，氨稀释空气将由此处喷入烟道与烟气混合，整个烟道截面被分为若干个控制区域，每个控制区域由一定数量的喷氨管组成，并设有阀门控制对应区域的流量，以匹配烟气中NOx的浓度分布。喷氨格栅的位置及喷嘴形式应根据烟道及反应器的布置情况，经流场模拟分析后确定。由在氨区输送过来的1520%浓度的氨水溶液进入氨水计量分配模块。计量分配模块中的主管路上装有电磁流量计、压力变送器和电动阀等，通过流量计的读数来控制调节阀的开度，从而控制脱硝系统的氨水溶液的流量。经过计量后的氨水溶液在由模块中的分配母管分为2路，分别通向氨水汽化器配套的3支专用喷枪，经过喷枪的雾化喷
44、入氨水蒸发器内，在蒸发器内由底部通入的高温烟气汽化，生成氨/空气混合气体，并被带出到喷氨格栅，通过喷氨格栅的控制调节将氨稀释空气喷入反应器前的烟道内。还原剂供应系统的主要工艺流程为：氨水输送泵一氨水计量模块-氨水喷枪3氨水汽化器1喷氨格栅。3.3.3 烟气系统烟气系统是指从烟气出口至SCR反应器本体入口和SCR反应器本体出口之间的连接烟道，包括出口烟气挡板、导流板、烟道支吊架、人孔门、膨胀节等部件。3.3.4SCR反应器SCR反应器是指未经脱硝的烟气与NH3混合后通过安装催化剂的区域产生反应的区间。SCR反应器本体内装有低温无毒蜂窝式催化剂，催化剂布置为3+1层（三层催化剂，一层备用），混合好的烟气与氨进入反应器本体后，反应本体尺寸为5000X4200X24000（长宽高）,在催化剂的催化作用下烟气中的NoX与氨进行还原反应，生成N2和水，达到脱硝的目的。SCR反应器根据
