SER干式协效还原法脱硝
1 概述
本方案适用于45000 m³风量燃煤锅炉项目的脱硝工程,包括本工程的功能设计、结构、性能、安装、试验、运行、环保验收等方面。
2 设计参数及要求
2.1 锅炉运行现状
1)烟气量:45000Nm³/h;
2)锅炉类型:燃煤锅炉;
3)NOx初始浓度:450mg/m³。
2.2 改造后达到的性能指标
按给定的排放要求,在符合设计运行条件下保证:
氮氧化物排放浓度:≤100 mg/m³。
3 工艺选择
本项目的设计要求是锅炉安装脱硝装置后,达到氮氧化物排放浓度:≤100 mg/m³。本着“因地制宜,量体裁衣”的原则,在分析比较多种技术方案的基础上,提出适合本项目的最佳技术方案。
本方案采用我公司自主研发的烟气净化技术——SER协效还原法脱硝技术。
技术特点:
1) 综合造价低,系统简单。
2) 维护工作量和费用低,采用一体化、模块化的设计理念,设备简单,数量少,维护方便。
3)建设工期短,工厂制作、施工周期短,对生产影响小。
4) 水耗量低。前端脱硝采用干粉脱硝,无脱硝剂制备系统,节省脱硝水耗。
7) 脱硝效率高,最高达90%,完全满足NOX排放浓度低于100mg/Nm³的要求。
4 工艺原理
脱硝采用协效还原法脱硝工艺(SER工艺),在锅炉上选择合适的进料位置,喷入脱硝剂干粉,使脱硝剂与烟气充分混合,在650~950℃范围内与NOX反应而达到脱硝目的,其产物是H2O、N2、CO2及其它无毒气体和通常的烟道气成分。
工艺流程示意图如下:
与传统SNCR的比较如下:
SNCR法 |
SCR法 |
SER法 |
备注 |
|
设备安装难易程度 |
困难 |
很困难 |
容易 |
SNCR法设备多,安装复杂; SCR催化剂系统及钢架极为复杂; SER法集装箱式安装简单 |
工艺情况 |
复杂 |
复杂 |
简单 |
SNCR与SCR法系统多、工艺复杂; SER法工艺简单 |
安装周期 |
较长 |
较长 |
短 |
SNCR法安装周期常规30天; SCR法安装周期常规2-3月; SER法安装周期5天 |
安全性 |
低 |
低 |
高 |
SNCR法与SCR法还原剂氨水为危险化学品,运输、储存危险性高; SER法脱硝剂为固态粉末状,运 输、储存安全、方便 |
运行维护 |
复杂 |
复杂 |
简单 |
SNCR法设备多运行维护复杂; SCR催化剂昂贵极易中毒,尤其本项目SO2浓度很高,更换频繁; SER法简单、运行维护方便 |
脱硝剂耗量 |
耗量再多也无法降到50以下 |
中等 |
略高 |
SER脱硝剂成本与SNCR大致齐平 |
电耗 |
95KW/h |
100KW/h |
15KW/h |
SNCR与SCR法比SER法年耗电多 |
水耗 |
0.2吨/小时 |
0.2吨/小时 |
无 |
SNCR与SCR法比SER法年耗水多1500吨 |
人工 |
2人/班 |
2人/班 |
1人/班 |
SER法如锅炉DCS系统有冗余,控制系统接入DCS系统可实现无人值守 |
对锅炉影响 |
较大 |
较小 |
较小 |
SNCR法存在以下缺点: 1. 喷嘴下方水冷壁腐蚀严重; 2. 空预器、过热器、省煤器积灰 严重,影响锅炉出力,降低热效率 3. 灰斗积灰渣严重 4. 影响布袋除尘器除尘效果,降低 布袋使用寿命 SER法避免了以上缺点 |
脱硝率 |
30%-50% |
80%-90% |
80%-90% |
SNCR法脱硝率一般30%-50%,并随 运行时间加长降低;达不到100mg/Nm3以下排放标准; SCR法脱硝率能达到80%-90%,但在SO2浓度高时,催化剂极易堵塞中毒,且更换成本昂贵; SER法脱硝率一般80%-90%,不随运行时间加长降低;排放浓度随机调整,轻松降至50mg/Nm³以下 |
占地面积 |
较大 |
较大 |
很小 |
5 系统组成
5.1 脱硝剂供应系统
本方案的脱硝剂为脱硝剂粉末,将包装袋中脱硝剂卸料到脱硝剂粉仓内。
脱硝剂料仓出料的脱硝剂,由调频旋转给料器根据NOx排放浓度信号控制,调整下料量,最后通过进料器送入喷射器。
料仓采用半锥体仓。
5.2 脱硝剂喷射、给料系统
脱硝剂喷射系统采用压缩空气将脱硝剂雾化喷入高温烟气中。喷管材质应满足运行工况要求:本项目喷管安装在炉膛温度为650~950的区域,锅炉粉尘浓度高,烟气流速大,烟气温度高,喷管宜选用耐高温(1100℃以上)、耐腐蚀、耐磨损的合金产品。
5.3 热控系统
根据装置运行监控要求配置完整的仪表和控制系统,采用DCS控制系统。
控制系统设计具有完善的数据采集、闭环控制、LCD显示操作,数据通讯管理,异常工况报警及保护等功能的系统。运行人员在控制室通过DCS的LCD操作员站对脱硝系统进行启/停控制、正常运行的监视和调整以及异常与事故工况的处理。
在正常运行工况下,对装置的运行参数和设备的运行状况进行有效的监视和控制;
锅炉出现异常或脱硝工艺系统出现非正常工况时,能按预定的顺序进行处理,使脱硝系统与相应的事故状态相适应;
出现危及锅炉运行以及脱硝工艺系统运行的工况时,能自动进行系统的联锁保护,停止相应的设备甚至整套装置的运行。
在少量就地巡检人员的配合下,完成整套系统的启动与停止控制。
5.4 电源
本装置用电负荷较小,380/220VAC电源由业主提供,配电柜、控制箱以及其至各用电设备的电缆均由我司成套提供,电源进线电缆由业主方提供。
6 主要工艺设备清单(初步方案)
序号 |
设备名称 |
数量台/套 |
技术参数 |
材质 |
|
1 |
脱硝剂粉料存储单元 |
||||
1.1 |
脱硝剂料仓 |
1 |
3~6 m³ |
Q235B |
|
1.2 |
钢结构、梯子平台 |
1 |
Q235B |
||
1.2 |
仓顶除尘器系统 |
1 |
|||
1.3 |
仓壁振动器 |
2 |
550W |
高频振打 |
|
1.4 |
旋转给料阀 |
1 |
DN150 |
CS |
|
1.5 |
提升机 |
1 |
|||
1.6 |
罗茨风机及附件 |
1 |
包括配套仪表、阀门等 |
CS |
|
1.7 |
加速室 |
1 |
CS |
||
2 |
喷射分配系统 |
||||
2.1 |
喷枪 |
包含接口、配件 |
316L SS |
||
2.2 |
喷枪套管 |
包含接口、配件 |
304 SS1 |
||
2.3 |
配套管路 |
CS |
|||
3 |
仓顶除尘系统 |
1 |
|||
4 |
PLC控制系统 |
1 |
|||
5.1 |
安装 |
1 |
|||
5.2 |
运输及保险 |
1 |
|||
5.3 |
系统调试及培训 |
1 |
|||
备品 |
总电耗30kW;气耗很小,基本可以忽略。
7 项目实施的进度计划
工程进度计划:
设计阶段:初步设计与施工图设计 0.5个月
施工调试阶段:
设备制造、安装、调试、试运行 1个月
本工程从合同签字生效起,到试运行可控制在1.5个月内。
8 投资估算
以上均包括脱硝装置的本体及其附属装置、辅助设备的功能设计、结构、性能、制造、供货、安装、调试、试运行等。
投资估算 |
费用(万元) |
脱硝剂粉料存储单元 |
10 |
喷射分配系统 |
10 |
PLC控制系统 |
10 |
技术服务费(含设计、调试费用) |
5 |
保险、运输、税费 |
5 |
总计 |
40 |
9 运行估算
由初始值450降到目标值100
运行估算 |
费用 |
小时脱硝剂耗费 |
122.6~151元 |
年脱硝剂耗费 |
98~121万元 |
注:年运行时间按8000小时计。