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脱硝系统参数

(2011-12-03 00:18:25)
标签:

it



Nm3是标准立方米,m3就是立方米。 主要是环境参数不同,即空气的条件为:一个标准大气压, 温度为 0°C, 相对湿度为0% 根据你的温度压力条件不一样,然后由PV=nRT,可以算出
Nm3:通常指温度为0℃(273.15开)和压强为101.325千帕(1标准大气压,760毫米汞柱)的情况。使在比较气体体积时有统一的标准。气体的密度,除了特别说明的以外,都是指在标准状况下说的。
m3:是实际工况下的

每个热力学量都有标准-非标准状况的换算公式,以满足实际需要。

 

2.4脱硝系统入口参数

2.4.1脱硝系统入口烟气参数

2-3 脱硝系统入口烟气参数(BMCR工况)

     

单位

         

湿  

  

省煤器出口烟气成分(过量空气系数为1.15)

CO2

Vol%

15.35(设计煤种)

15.96(校核煤种)

16.56(设计煤种)

17.06(校核煤种)

O2

Vol%

2.59(设计煤种)

2.59(校核煤种)

2.79(设计煤种)

2.77(校核煤种)

N2

Vol%

74.77(设计煤种)

75.01(校核煤种)

80.65(设计煤种)

80.17(校核煤种)

SO2

Vol%

0.06(设计煤种)

0.09(校核煤种)

0.07(设计煤种)

0.10(校核煤种)

H2O

Vol%

7.36(设计煤种)

6.51(校核煤种)

 

锅炉不同负荷时的省煤器出口烟气量和温度(湿基)

     

BMCR

THA

75%THA

40%THA

30%THA

省煤器出口湿烟气量(设计煤种)Nm3/h

1717904

1572292

1210771

788542

683592

省煤器出口烟气温度(设计煤种)

388

377

352

324

306

省煤器出口湿烟气量(校核煤种)Nm3/h

1706236

1560537

1201553

794847

685053

省煤器出口烟气温度(校核煤种)

390

379

353

324

306

2.4.2脱硝系统入口烟气中污染物成分

2-4脱硝系统入口烟气中污染物成分(BMCR工况,标准状态,干基,含氧量6%)

   

   

   

设计煤种

校核煤种

烟尘浓度

g/Nm3

25.96

36.81

NOX (NO2)

mg/Nm3

650

650

Cl(HCl)

mg/Nm3

 

 

F(HF)

mg/Nm3

 

 

SO2

mg/Nm3

1179

1856

SO3

mg/Nm3

17

26

 

2.5纯氨资料

脱硝系统用的反应剂为纯氨,其品质符合国家标准GB53688《液体无水氨》技术指标的要求,如下表:

    2-5 

指 标名称

  

  

   

氨含量

%

99.0

 

残留物含量

%

0.4

重量法

 

%

 

油含量

Mg/kg

重量法

 

 

 

红外光谱法

含量

Mg/kg

 

 

kg/L

25

 

 

标准大气压

 

 

3.1NOX脱除率、氨的逃逸率、SO2/SO3转化率

在设计煤条件下,对NOX脱除率、氨的逃逸率、SO2/SO3转化率同时进行考核:

脱硝装置在性能考核试验时的NOX脱除率不小于52%,脱硝装置出口NOX含量不大于 312(终期87%84.5)mg/Nm3,氨的逃逸率不大于3ppmSO2/ SO3转化率小于0.9%。(含氧量6%)

脱硝装置在保证的催化剂化学寿命期内,即备用层催化剂投运前,NOX脱除率不小于50%(终期85%),氨的逃逸率不大于3ppmSO2/SO3转化率小于1%。(含氧量6%)

脱硝装置在备用层催化剂投运后,NOX脱除率不小于50%(终期85%),氨的逃逸率不大于3ppmSO2/SO3转化率小于1%。(含氧量6%)

1)  锅炉45%BMCR100%BMCR负荷。

2)  烟气中NOX含量:450mg/Nm3650mg/Nm3,(干基,含氧量6%)。

3)  脱硝系统入口烟气含尘量不大于24.05g/Nm3(干基,含氧量6)

4)  脱硝效率为50%NH3/NOX摩尔比不超过保证值0.51(脱硝效率为85%,不超过0.81)时。

3.2压力损失

1)  从脱硝系统入口到出口之间的系统压力损失(省煤器出口至空预器进口)在性能考核试验并按脱硝效率50%时不大于710Pa;按脱硝效率85%时不大于810Pa (设计煤种,100%BMCR工况,不考虑附加催化剂层投运后增加的阻力)

2)  从脱硝系统入口到出口之间的系统压力损失(省煤器出口至空预器进口)按脱硝效率50%时不大于835Pa;按脱硝效率85%时不大于985Pa(设计煤种,100%BMCR工况,并考虑附加催化剂层投运后增加的阻力)

3)  化学寿命期内,对于SCR反应器内的每一层催化剂,由于粘污和堵塞等原因导致的压力损失应保证增幅不超过20%,初始的压力损失数据在试运行的时候确定。

3.3脱硝装置可用率

在质保期内,脱硝整套装置的可用率在最终验收前不低于98%,在燃用校核煤种时,保证脱硝装置安全运行。

3.4催化剂寿命

从脱硝装置投入商业运行开始到更换或加装新的催化剂之前,催化剂的运行小时数作为催化剂化学寿命(NOX脱除率不低于性能保证要求,氨的逃逸率不高于3ppm)

DBC保证催化剂的化学寿命不少于24000小时。

DBC保证催化剂的机械寿命不少于50000小时。

3.5系统连续运行温度

在满足NOX脱除率、氨的逃逸率及SO2/ SO3转化率的性能保证条件下,DBC保证SCR系统具有正常运行能力。

最低连续运行烟温310℃。

最高连续运行烟温430℃。

3.6氨耗量

100%BMCR45% BMCR负荷,且原烟气中NOX含量为650mg/Nm3时(干基,含氧量6%),DBC保证系统氨耗量。BMCR工况,50%脱硝效率条件下,两台机组最大氨耗量不超过473kg/h。此消耗值为性能考核期间48小时的平均值。

3.7其它消耗

DBC保证在100BMCR工况,含尘量24.05g/Nm3(干基,含氧量6%)时,以下消耗品的值,此消耗值应为性能考核期间48小时的平均值。

1) 吹扫的单位时间内的蒸汽耗量11.5t/h

2) 每次吹扫期间的蒸汽耗用总量23t

3) 吹扫频率1/周。

注:一台机组各1台吹灰器同时吹扫运行。

4 工艺设计

4.1脱硝工艺原理

脱硝工艺采用选择性催化还原方法,该反应发生在装有催化剂的反应器里,烟气与喷入的氨在催化剂的作用下反应,实现脱出氮氧化合物。

自站区域来的氨气与稀释风机来的空气在氨/空气混合器内充分混合。氨的爆炸极限(在空气中体积浓度) 1625%,为保证安全和分布均匀,稀释风机流量按稀释后的氨体积浓度不超过5%设计。氨的注入量控制由SCR进出口NOX,出口O2监视分析仪测量值、烟气温度测量值、稀释风机流量、烟气流量(由燃煤流量和燃煤资料经换算求得)来控制。

通过氨/烟气混合器的混合气体进入位于烟道内的氨注入格栅,在注入格栅前设有手动调节和流量指示,在系统投运初期可根据烟道进出口检测NOX浓度来调节氨的分配量,调节结束后不再调整。

混合气体通过氨注射栅格注入到催化剂前的烟道中,与烟气充分混合后,进入SCR反应器,SCR反应器运行温度可在310℃~ 400范围内,SCR反应器的位置位于省煤器与空预器之间, SCR反应器进、出口均设置有温度测量点,出现310℃~400温度范围以外的情况时,控制系统将自动连锁报警和停止氨供给。脱硝反应生成的水和氮气随烟气进入空气预热器。

SCR进口设置NOX分析仪、温度监视,在SCR出口设置NOX,O2分析仪、温度监视。

SCR反应器设置吹灰器,吹扫介质为过热蒸汽,脱硝装置的吹灰器采用耙式吹灰器。根据运行经验设定吹扫频率,一般3/天或根据反应器里催化剂前后的压差变化情况进行控制。

脱硝装置采用液氨制备还原剂(气氨)。氨供应系统包括液氨卸料压缩机、储氨罐、液氨泵,液氨蒸发槽、氨气吸收槽,废水池、废水泵等。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,通过重力或压力将储槽中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气,经压力控制阀控制一定的压力并经脱硝自动控制系统控制其流量,然后与稀释空气在混合器中混合均匀,再送达脱硝装置中。

本工程脱硝装置的&ID’S 详见“SCR系统P&I 图(N02S0203(Ⅰ))”和“氨系统P&I 图(N02S0203II))”。

4.2工艺设计原则

本项目脱硝工艺设计遵循以下原则:

1)  脱硝工艺采用SCR法。

2)  脱硝装置在燃用设计煤种、锅炉100BMCR烟气条件下脱硝效率不小于50%,脱硝装置结构及相关系统按脱硝效率不小于85%规划设计,催化剂层设有一个备用层。

3)  脱硝系统吹灰器采用蒸汽吹灰器。

4)  脱硝反应器布置在锅炉省煤器和空预器之间。

5)  吸收剂采用纯氨。

6)  脱硝设备年利用小时不小于7000小时,年可用小时不小于8000小时。

7)  脱硝装置可用率不小于98%

8)  脱硝装置服务寿命为30年。

9)本工程主要由两个系统组成,一个是SCR系统,另一个是还原剂供应系统,即氨供应系统,两个系统分区域布置。

SCR脱硝工艺设计考虑的主要因素包括:烟气的温度、飞灰特性和颗粒尺寸、烟气流量、中毒反应、NOX的脱除率、烟气中SOX的浓度、压降、催化剂的结构类型和用量等。

脱硝反应一般在300420℃范围内进行,此时催化剂活性最大,所以SCR反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间。

在脱硝同时也有副反应发生,如SO2氧化生成SO3,在低温条件下SO3与氨反应生成NH4HSO4NH4HSO4会附着在催化剂或空预器冷段换热元件表面上,导致脱硝效率降低或空预器堵塞。

氨的过量和逃逸取决于NH3/NOX摩尔比、工况条件和催化剂的活性用量。本工程氨逃逸不大于3ppm

SO2氧化生成SO3的转化率不大于1%。

本项目设计采用蜂窝式催化剂,其特点为表面积大,体积小,机械强度大、阻力较大。烟气的组成成分(如粉尘浓度、粉尘颗粒尺寸、碱性金属和重金属等)的含量是影响催化剂选型的主要参数。针对长沙项目锅炉机组的实际情况,选用节距为8.2mm的蜂窝式催化剂,可以避免催化剂在运行中产生堵塞。

催化剂能够长期承受的温度不得高于430℃,短期承受的温度不得高于450℃,超过该限值,会导致催化剂烧结。

SCR脱硝系统采用的还原剂为氨(NH3),其爆炸极限(在空气中体积%) 16%~25%,为保证氨(NH3)注入烟道的绝对安全以及均匀混合,需要引入稀释风,将氨浓度降低到爆炸极下限以下,本项目设计控制在5%(体积浓度)以内。

4.3主要工艺设计参数

脱硝装置主要工艺设计参数根据SCR工艺物料与能量平衡计算得出。

脱硝装置出口相关烟气参数见表4-1~4-4

催化剂设计应满足NOX脱除率、氨的逃逸率、SO2/ SO3转化率等性能保证要求。

SCR工艺还原剂耗量指标如下:

设计煤,初装50%脱硝效率时,每台机组设计最大气氨供应量为236.8kg/hBMCR工况);最小气氨供应量为93.8kg/h40%THA工况)

设计煤,远期85%脱硝效率时,每台机组设计最大气氨供应量为399.6kg/hBMCR工况);最小气氨供应量为158.4kg/h40%THA工况)

 http://s2/middle/4ed9fbabn78508daf21a1&690

http://s9/middle/4ed9fbabnb32589170558&690

http://s13/middle/4ed9fbabnb3258998090c&690

http://s8/middle/4ed9fbabnb32589df94e7&690

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