-SCR烟气系统及还原剂系统设计课件.ppt
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- SCR 烟气 系统 还原剂 设计 课件
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1、选择性催化还原脱硝系统选择性催化还原脱硝系统(SCR)的设计)的设计2013年年4月月【前言前言】第一部分第一部分 【SCRSCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计】第二部分第二部分 【还原剂制备系统设计还原剂制备系统设计】第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计电厂几种常见的脱硝反应器布置流程电厂几种常见的脱硝反应器布置流程1 1、SCRSCR高含尘布置高含尘布置高含尘布置即高含尘布置即SCRSCR反应器布置在省煤器出口和空预反应器布置在省煤器出口和空预器入口烟道之间。器入口烟道之间。优点:烟气温度处于优点:烟气温度处于SCRSCR反应的最佳温度区间。此反应的最佳温度区
2、间。此处温度约为处温度约为280420280420之间,催化剂活性高,可之间,催化剂活性高,可获得很好的脱硝效率,获得很好的脱硝效率,且能耗低。且能耗低。缺点:高含尘布置,催化剂磨损大,且有可能堵缺点:高含尘布置,催化剂磨损大,且有可能堵塞催化剂;塞催化剂;烟气中钠、钾、钙、砷等碱金属对催化剂影响大;烟气中钠、钾、钙、砷等碱金属对催化剂影响大;NHNH3 3与与SOSO3 3反应生成反应生成(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4,堵塞反应器和空预器。,堵塞反应器和空预器。烟温过高会造成催化剂烧结。烟温过高会造成催化剂烧结。第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计电厂几
3、种常见的脱硝反应器布置流程电厂几种常见的脱硝反应器布置流程2 2、低高含尘布置、低高含尘布置低含尘布置即低含尘布置即SCRSCR反应器布置在电除尘器后反应器布置在电除尘器后或脱硫塔后。或脱硫塔后。优点:烟气中灰分浓度降低,催化剂体积优点:烟气中灰分浓度降低,催化剂体积小,使用寿命长,不易堵塞;氨逃逸少,小,使用寿命长,不易堵塞;氨逃逸少,对锅炉影响小。对锅炉影响小。缺点:烟温低,须增加烟气再热系统,投缺点:烟温低,须增加烟气再热系统,投资及运行成本高;国内目前无运行业绩。资及运行成本高;国内目前无运行业绩。SCR脱硝性能设计参数脱硝性能设计参数脱硝效率高,一般按不低于80%设计;反应器出口NO
4、x浓度满足GB13223-2011的要求;氨的逃逸浓度通常按不大于3 ppm;SO2/SO3转化率小于 1%;脱硝装置压降在性能考核期间一般按800Pa;安装备用层后脱硝系统阻力一般按不大于1000Pa;催化剂化学寿命不小于1600024000小时;催化剂连续运行烟温;脱硝系统温降。第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计SCR脱硝布置设计原则脱硝布置设计原则1、合理选择催化剂:根据烟气温度、烟气成分、Nox浓度、脱硝效率、含尘量、催化剂寿命、SO2/SO3转化率、反应器布置空间等合理选择催化剂模块布置型式,确定催化剂体积量。2、根据布置空间布置脱硝反应器系统,根据流场
5、模拟试验设计导流板等优化流场,保证烟气分布均匀;3、合理设计氨气/烟气混合系统,保证混合均匀;4、合理布置氨区设备,使液氨气化流程更加合理。第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计SCR 工艺流程第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计SCRSCR反应器区总体布置反应器区总体布置 脱硝反应器布置在省煤器出口到空预器入口烟道之间。每台脱硝反应器布置在省煤器出口到空预器入口烟道之间。每台炉采用双反应器旁路烟道。炉采用双反应器旁路烟道。根据炉后空间确定脱硝反应器高度及大小布置。根据炉后空间
6、确定脱硝反应器高度及大小布置。根据锅炉空预器布置位置确定脱硝出口烟道走向。分空预器根据锅炉空预器布置位置确定脱硝出口烟道走向。分空预器拉出布置、半拉出、全拉出布置。拉出布置、半拉出、全拉出布置。根据省煤器灰斗及锅炉炉后空间确定脱硝烟道灰斗布置。根据省煤器灰斗及锅炉炉后空间确定脱硝烟道灰斗布置。第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计 烟道烟道 反应器反应器 催化剂与催化剂装载催化剂与催化剂装载 吹灰器吹灰器 氨注射系统氨注射系统(AIG)稀释空气系统稀释空气系统 氨供应系统氨供应系统 电气和热工控制系统电气
7、和热工控制系统SCRSCR反应器区设备反应器区设备(以高含尘为例)以高含尘为例)第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计高温高尘烟道,类似锅炉烟道。范围从省煤器出口到反应器高温高尘烟道,类似锅炉烟道。范围从省煤器出口到反应器进口,反应器出口到空预器入口。进口,反应器出口到空预器入口。旁路烟道(省煤器、脱硝)旁路烟道(省煤器、脱硝)烟道支吊架及根据需要设计导流板、膨胀节、挡板门、灰斗烟道支吊架及根据需要设计导流板、膨胀节、挡板门、灰斗等。等。烟道设置有温度、压力、氧量和氮氧化物等的测点接管座,烟道设置有温度、压力、氧量和氮氧化物等的测点接管座,便于试运行和运行中进行测量和
8、监控。便于试运行和运行中进行测量和监控。烟道系统烟道系统 第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计烟道设计原则:合理布置、适当的流速,减少积灰及系统阻力。烟道设计原则:合理布置、适当的流速,减少积灰及系统阻力。DL/T5121DL/T5121火火力发电场烟风煤粉管道设计规程力发电场烟风煤粉管道设计规程烟气在锅炉出口分成两路,每路烟气并行进入一个垂直布置的烟气在锅炉出口分成两路,每路烟气并行进入一个垂直布置的SCRSCR反应器里。反应器里。烟道流速控制在烟道流速控制在BMCRBMCR工况下工况下15m/s15m/s。根据烟道设计压力及设计温度合理选择烟道材料。根据烟道设计
9、压力及设计温度合理选择烟道材料。烟道载荷,包括风载、地震荷载、积灰荷载。烟道载荷,包括风载、地震荷载、积灰荷载。烟道内外支撑结构型式,受力好、材料省。烟道内外支撑结构型式,受力好、材料省。根据流态模拟试验结果需要设计导流板,输灰系统等。根据流态模拟试验结果需要设计导流板,输灰系统等。烟道支吊装置包括吊杆、弹吊、支座、限位等烟道支吊装置包括吊杆、弹吊、支座、限位等根据系统支吊和传力情况合理布置非金属膨胀节。根据系统支吊和传力情况合理布置非金属膨胀节。入口烟道、旁路烟道挡板门选择入口烟道、旁路烟道挡板门选择烟道设计烟道设计第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计反应器为反应
10、器为OxOx和和NHNH3 3在催化剂表面生产在催化剂表面生产N N2 2和和H H2 2O O提供场提供场所。所。不管反应器是垂直还是水平布置,反应器内烟气垂不管反应器是垂直还是水平布置,反应器内烟气垂直通过催化剂层。每层按直通过催化剂层。每层按3.53.5米左右层高考虑;米左右层高考虑;反应器三反应器三 四层的催化剂层组成,备用层可放最上四层的催化剂层组成,备用层可放最上层,也可放最下层;层,也可放最下层;2+12+1(备用)层设计,经济适用的逐层更换方式,(备用)层设计,经济适用的逐层更换方式,为业主节省为业主节省SCRSCR运行费用;运行费用;反应器包括反应器壳体,催化剂支撑梁、烟气整
11、流反应器包括反应器壳体,催化剂支撑梁、烟气整流装置、催化剂装载轨道、反应器密封、进出口非金属装置、催化剂装载轨道、反应器密封、进出口非金属膨胀节催化剂装载门、人孔门、测点等。膨胀节催化剂装载门、人孔门、测点等。反应器反应器 第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计根据布置空间设计反应器模块布置型式。包括支撑钢结构、反应器壳体、进出根据布置空间设计反应器模块布置型式。包括支撑钢结构、反应器壳体、进出口外形设计;口外形设计;反应器大小须根据选用催化剂特性要求,合理烟气流速来确定;一般反应器内反应器大小须根据选用催化剂特性要求,合理烟气流速来确定;一般反应器内空塔流速控制在空
12、塔流速控制在46m/s46m/s,即满足催化剂使用,又节约投资。,即满足催化剂使用,又节约投资。为确保烟气垂直进入催化剂,反应器入口设置有烟气整流装置;为确保烟气垂直进入催化剂,反应器入口设置有烟气整流装置;反应器内催化剂支撑梁设计应尽量减少积灰,合理控制梁的挠度反应器内催化剂支撑梁设计应尽量减少积灰,合理控制梁的挠度反应器应结合设计压力、设计温度,载荷的因素合理选材。反应器应结合设计压力、设计温度,载荷的因素合理选材。反应器密封,包括反应器与催化剂模块密封,催化剂模块之间密封,防止烟气反应器密封,包括反应器与催化剂模块密封,催化剂模块之间密封,防止烟气短路,影响脱硝效率。短路,影响脱硝效率。
13、反应器保温:催化剂装载门及人口门分开保温。反应器保温:催化剂装载门及人口门分开保温。反应器设计原则反应器设计原则 第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计反应器壁板选用反应器壁板选用6mm6mm厚厚钢板。钢板。为确保烟气垂直进入催化剂,反应器入口设置有烟气整流装置;为确保烟气垂直进入催化剂,反应器入口设置有烟气整流装置;反应器内催化剂支撑梁设计应尽量减少积灰,合理控制梁的挠度反应器内催化剂支撑梁设计应尽量减少积灰,合理控制梁的挠度反应器应结合设计压力、设计温度,载荷的因素合理选材。反应器应结合设计压力、设计温度,载荷的因素合理选材。反应器密封,包括反应器与催化剂模块密封
14、,催化剂模块之间密封,防止烟气反应器密封,包括反应器与催化剂模块密封,催化剂模块之间密封,防止烟气短路,影响脱硝效率。短路,影响脱硝效率。反应器保温:催化剂装载门及人口门分开保温。反应器保温:催化剂装载门及人口门分开保温。反应器结构设计反应器结构设计 第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计催化剂模块放在催化剂支撑梁上催化剂模块放在催化剂支撑梁上,催化剂荷载通过支撑梁传递到反,催化剂荷载通过支撑梁传递到反应器支柱上。支撑梁和钢支柱应有应器支柱上。支撑梁和钢支柱应有足够的刚度,一般挠度(最大变形足够的刚度,一般挠度(最大变形量量/梁长度)控制在梁长度)控制在1/7501/
15、5001/7501/500之之间。间。催化剂模块安装在支撑梁上的尺催化剂模块安装在支撑梁上的尺寸在满足稳定性基础上应尽量小;寸在满足稳定性基础上应尽量小;反应器内催化剂支撑梁设计应尽反应器内催化剂支撑梁设计应尽量减少积灰量减少积灰催化剂支撑梁设计催化剂支撑梁设计 第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计支座设计时,一般是把支座放置支座设计时,一般是把支座放置在同一水平面刚性梁上。在同一水平面刚性梁上。所有支座一般采用滑动支座和限所有支座一般采用滑动支座和限位装置相结合的原则。位装置相结合的原则。不同设计单位有各自反应器支座不同设计单位有各自反应器支座设计形式。设计形式。
16、反应器支座设计反应器支座设计 第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计省煤器出口布置灰斗省煤器出口布置灰斗脱硝入口烟道布置灰斗脱硝入口烟道布置灰斗灰斗收集灰量:其灰斗收集灰量:其容量应按不小于容量应按不小于8 8小时的储灰量,进口灰斗的除灰效率小时的储灰量,进口灰斗的除灰效率不小于总灰量的不小于总灰量的5%5%输灰型式:气力输灰、水力输灰输灰型式:气力输灰、水力输灰 核算输灰消耗品,确认是否增加空压机等核算输灰消耗品,确认是否增加空压机等脱硝灰斗布置脱硝灰斗布置 第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计无旁路时入口烟道设置挡无旁路时入口烟道设置挡
17、板门板门旁路烟道挡板门:旁路旁路烟道挡板门:旁路烟烟道挡板和入口烟道挡板采用道挡板和入口烟道挡板采用调节型,出口烟道挡板采用调节型,出口烟道挡板采用开关型开关型档板门叶片沿烟道短轴方档板门叶片沿烟道短轴方向布置,配置密封风。向布置,配置密封风。脱硝挡板门选型脱硝挡板门选型 第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计蒸汽吹灰器平台布置高度及宽度确定蒸汽吹灰器平台布置高度及宽度确定催化剂装载平台,荷载按催化剂装载平台,荷载按8KN/m28KN/m2稀释风机、分析小室、配电柜放置平台稀释风机、分析小室、配电柜放置平台测点平台测点平台检修平台检修平台联络平台联络平台除灰平台除灰平
18、台脱硝反应器区平台布置原则脱硝反应器区平台布置原则 第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计催化剂催化剂1、催化剂型式:蜂窝式、板面积式和波纹板式;、催化剂型式:蜂窝式、板面积式和波纹板式;2、蜂窝式、蜂窝式(模块化、比表大、全部由活性材料构成;模块化、比表大、全部由活性材料构成;3、孔距设计:高含尘布置、孔距设计:高含尘布置6.7mm,低含尘布置低含尘布置3.7mm;4、催化剂(、催化剂(13)1层(备用)层(备用);5、催化剂模块之间和模块与反应器之间设计防止烟气短路、催化剂模块之间和模块与反应器之间设计防止烟气短路的密封件的密封件01020304050607080
19、901001986-19881992-19931995-19981999Percent Market Share板式蜂窝式催化剂装置系统:经济实用的单轨吊催化剂装置系统:经济实用的单轨吊+手推车系统设计。手推车系统设计。合理组织催化剂和更换通道,方便安装和运行维护管理。合理组织催化剂和更换通道,方便安装和运行维护管理。催化剂装载催化剂装载脱硝装置压力损失控制脱硝装置压力损失控制催化剂压降催化剂压降在催化剂进出口的反应器上安装有一个差压传感器,用在催化剂进出口的反应器上安装有一个差压传感器,用来测定反应器(催化剂)的压降,催化剂的压降不能超过来测定反应器(催化剂)的压降,催化剂的压降不能超过新催
20、化剂第一次测量值的新催化剂第一次测量值的120。如果超过压降的设定极限将触发报警。(手动吹灰,亦如果超过压降的设定极限将触发报警。(手动吹灰,亦可以和吹灰器的启动联锁)可以和吹灰器的启动联锁)第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计每层催化剂根据反应器截面尺寸设计有耙式吹灰每层催化剂根据反应器截面尺寸设计有耙式吹灰器或声波吹灰,备用层预留接口;器或声波吹灰,备用层预留接口;每一吹灰器通过就地控制盒上的手动按钮进行试每一吹灰器通过就地控制盒上的手动按钮进行试车。吹灰器的所有控制和顺序功能均由车。吹灰器的所有控制和顺序功能均由DCS实现。实现。每台反应器的吹灰器按从上至下的
21、催化剂层依次每台反应器的吹灰器按从上至下的催化剂层依次运行,即上一层催化剂的吹灰器在设定的时间内依运行,即上一层催化剂的吹灰器在设定的时间内依次启动运行后,再开始运行下一层催化剂的吹灰器次启动运行后,再开始运行下一层催化剂的吹灰器。每台反应器每次总是保证只有一台吹灰器运行。每台反应器每次总是保证只有一台吹灰器运行。吹灰蒸汽从锅炉吹灰蒸汽管道减压站之后由一根吹灰蒸汽从锅炉吹灰蒸汽管道减压站之后由一根主管引出,再由支管分别引入反应器的每个催化剂主管引出,再由支管分别引入反应器的每个催化剂层吹灰器,通过吹灰器入口的本体控制阀控制蒸汽层吹灰器,通过吹灰器入口的本体控制阀控制蒸汽吹入反应器。吹入反应器。
22、蒸汽吹灰器按每天蒸汽吹灰器按每天13次运行次运行;声波吹灰器每只声波吹灰器每只10s/10min;声波吹灰器每台机组设置压缩空气罐。声波吹灰器每台机组设置压缩空气罐。吹灰器(蒸汽和声波)吹灰器(蒸汽和声波)第一部分第一部分 SCR SCR脱硝烟气系统设计脱硝烟气系统设计稀释空气系统稀释空气系统稀释空气系统包括稀释风机即氨空气混合设备稀释空气系统包括稀释风机即氨空气混合设备,使进入烟道的氨,使进入烟道的氨/空气混合气体的体积浓度控空气混合气体的体积浓度控制为不超过制为不超过5%;每台锅炉配有每台锅炉配有23台稀释空气风机,其中一台台稀释空气风机,其中一台备用。备用。风机选型:风机的风量按满负荷工
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