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脫銷工藝系統
SCR(Selective Catalytic Reduction)——選擇性催化還原法脫硝技術是目前國際上應用最為廣泛的煙氣脫硝技術,在日本、歐洲、美國等國家地區的大多數電廠中基本都應用此技術,它沒有副產物,不形成二次污染,裝置結構簡單,并且脫除效率高(可達90%以上),運行可靠,便于維護等優點。
SCR 技術原理為:在催化劑作用下,向溫度約280~420 ℃的煙氣中噴入氨,將NOX還原成N2和H2O。
其主要反應如下:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
6NO2+8NH3→7NO2+12H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
NH3與煙氣均勻混合后一起通過一個填充了催化劑(如V2O5-TiO2)的反應器,NOx與NH3在其中發生還原反應,生成N2和H2O。反應器中的催化劑分上下多層(一般為3—4層)有序放置。
SCR脫硝工藝技術先進,工藝成熟,經濟合理,工業業績居多,脫硝效率高。液氨投資及運行成本低操作簡單且本項目場地布置滿足安全設計要求。
1.1 SCR反應器
1)系統組成
SCR反應器和附屬系統由擋板門、噴氨格柵、SCR反應器、催化劑、吹灰系統和煙道等組成。
2)工藝描述
由氨蒸發混合器來的稀釋氨氣通過噴氨格柵的多個噴嘴,將氨噴入煙氣中。注入格柵后的煙氣混合裝置促進煙氣和氨的混合,保證煙氣中氨濃度的均勻分布。
來自蒸汽鍋爐出口的煙氣通過SCR反應器,SCR反應器包含催化劑層,在催化劑作用下,NH3與NOX反應從而脫除NOX,催化劑促進氨和NOX的反應。在SCR反應器最上面有整流柵格,使流動煙氣分布均勻。催化劑裝在模塊組件中,便于搬運、安裝和更換。煙氣經過煙氣脫硝過程后經空氣預熱器熱回收后進入除塵器和FGD系統后排入大氣。
SCR反應器催化劑層間安裝吹灰器用來吹除沉積在催化劑上的灰塵和SCR反應副產物,以減少反應器壓力降。
SCR工藝主要性能指標有:脫硝效率、氨量、反應器的壓力降等。
SCR工藝主要設計參數有催化劑總量、催化劑高度、催化劑空隙率和煙氣速度等。
催化劑的形式:蜂窩式。
3)主要設備選型
l SCR反應器
反應器的水平段安裝有煙氣導流、優化分布的裝置以及氨的噴氨格柵,在反應器的豎直段裝有催化劑床。
反應器采用固定床垂直通道型式,初裝2層,并預留1層位置,作為未來脫硝效率低于保證值時增裝催化劑用,以此作為增強脫硝效率并延長有效觸媒壽命的備用措施。
設置一個反應器。每個反應器按3層設計,運行初期僅裝2層。
反應器為直立式焊接鋼結構容器,內部設有觸媒支撐結構,能承受內部壓力,地震負荷、煙塵負荷、觸媒負荷和熱應力等。反應器殼外部設有加固肋及保溫層。觸媒通過反應器外的觸媒填裝系統從側門放入反應器內。
l 噴氨格柵
為了使氨在煙氣中均勻分布,并且便于對反應器中第一層催化劑上方煙氣的NH3/NOx摩爾比的調整,所以需在進口煙道上的合適位置設置噴氨格柵。包括供應箱、噴射格柵和噴射孔等。噴射系統配有節流閥及節流孔板。在對NOx濃度進行連續分析的同時,調節必要的氨量從噴氨格柵中噴氨。
l 吹灰器
SCR采用聲波吹灰器,能夠保持催化劑的連續清潔,清灰徹底,不留死角,實現最大限度、最好的利用催化劑對脫硝反應的催化活性,延長催化劑的壽命,降低SCR的維護成本。每層催化劑設置1套聲波吹灰器。
1.2氨水儲存系統
氨水儲罐設立1個,45m3,儲存20%濃度的氨水溶液,可滿足兩套系統5天的用量。
氨水罐的作用是存儲反應劑,要求容量足夠,運行安全。氨水罐介質入口氨水輸運管線,出口為氨水泵的吸入管線。為了保證氨水罐內有足量的氨水,并且壓力適當,氨水罐需要配置液位計、真空閥、安全閥等附屬設施。
氨罐底部有 5 個管座,分別接放水管、泵回流管、泵吸水管、氨水輸運管、備用管線。罐頂部設置一個人孔門,方便維護人員進入罐體內部檢修。罐頂部的管座,分別用于連接壓力表、壓力釋放閥、放空閥。罐體封頭管座用于連接玻璃液位計、熱電偶。
一只是正壓安全閥,當罐子內壓達到設計壓力值時,自動開啟釋放氨氣,當內壓逐漸降低到回座壓力時關閉。
氨罐設置的液位計。
氨罐的材質選用玻璃鋼或碳鋼+防腐。
為了便于維護、巡視和操作,氨水罐外需要配置雨棚,檢修操作平臺,設置相應的樓梯、爬梯走道等。
1.3氨/空氣噴霧系統
氨水和空氣在混合器和管路內充分混合后進入氨氣分配總管。氨/空氣噴霧系統包括供應箱、噴氨格柵和噴嘴等。每一個供應箱安裝一個節流閥及節流孔板,可以使氨混合物在噴氨格柵達到均勻分布。手動節流閥的設定是根據煙氣中的氨氮的相對量來調整。氨噴霧管位于催化劑上游煙氣風管內。氨/空氣混合物噴射配合NOx濃度分布,通過霧化噴嘴來調整。
1.4脫硝裝置總體布置
脫硝工程主要構筑物有脫硝裝置、氨水的貯存和供應系統的構筑物。
在制定脫硝裝置布置方案時,應考慮下面設備:
— SCR反應器;
— 煙氣管道;
— 輔助設備。
布置原則
— 在規劃基本的現場布置方案時,建筑和設備的位置按照需要的功能來布置,并考慮進出方便、建造難易、操作、維護和安全性。
—設置一個SCR反應器。
—為SCR反應器留有適當的空間,用來設置過道,便于催化劑模塊的安裝和操作。
—為催化劑模塊的抬升預留足夠的空間。
—通道盡可能連續,所有的主要通道能允許叉式升降機(鏟車)通行,并考慮其轉動半徑。
1.5電氣部分
1.5.1 供配電系統
脫硝反應區設置380V反應區MCC段,布置在脫硝裝置鋼平臺上。MCC采用單母線接線方式,由相應機組的鍋爐PC段各提供一路三相三線制電源,且加裝ATS系統實現自動切換。
所有饋線回路采用塑殼斷路器,對于電動機回路還將配置接觸器和馬達控制器。
脫硝反應區不單獨設置事故保安段,保安負荷就近接入主廠房或脫硫事故保安段。
脫硝反應區不單獨設置UPS電源系統,UPS負荷就近接入主廠房或脫硫UPS裝置。
脫硝反應區無直流負荷。
1.5.2二次接線及繼電保護
脫硝系統不設常規音響及光字牌,所有開關狀態信號、電氣事故信號及預告信號均以硬接線連接方式送入機組PLC控制系統。電氣系統的測量按照《電測量及電能計量裝置設計技術規程》DL/T 5137-2001的規定設置相應的電氣測量表計和變送器。集中監測的電氣量通過綜合變送器裝置輸出4~20mA信號送到PLC。就地監測的電氣量,在開關柜上裝設測量表計監測。變送器安裝在相應的開關柜內。
400V廠用系統及電動機由脫扣器及電動機保護控制器實現保護。繼電保護配置按《火力發電廠廠用電設計技術規定》DL/T5153-2002的規定配置,基本配置如下:
電動機 |
電流速斷保護、過電流、過負荷、接地保護、過負荷、低電壓、斷相、堵轉 |
1.5.3其它
l 照明及檢修系統
照明系統僅有交流正常照明,采用380/220V,3相4線,中性點直接接地系統。脫硝SCR區域的正常照明電源由主機照明動力中心(PC)供電,制氨區域的正常照明電源取自380/220V脫硝制氨 MCC段。
根據檢修需要,在SCR區各平臺及制氨區設置必要的檢修電源箱。SCR區的檢修箱及插座箱電源由各自機組的檢修PC引接,制氨區脫硝檢修箱及插座箱電源由380/220V脫硝制氨 MCC段提供。
l 防雷、接地系統及安全滑線
防雷系統的設計符合《建筑物防雷設計規范》。
新建脫硝區域及氨區的接地將按照規程“交流電氣裝置的接地” DL/T621-1997進行設計。
脫硝反應區與廠區連成一體,最終通過185mm2裸銅線與主接地網相連,形成一個可靠的接地網絡。
氨區不設獨立避雷針進行保護,采取在氨區的頂棚上部設置接閃網。避雷裝置與引下線之間的連接采用焊接,引下線及接地裝置使用的緊固件均為熱鍍鋅材料。
l 電纜敷設
動力電纜采用阻燃交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套銅芯電纜,保安負荷、消防負荷及直流電源等重要回路采用NH-VV-0.6/1kV銅芯電纜。
控制電纜采用阻燃型聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套對絞屏蔽電纜,最小導體截面為1.5mm2,電流回路最小截面為2.5mm2,電流電壓回路不小于4mm2。
計算機電纜:ZRC-DJYP2VP2-0.3/0.5kV,信號回路最小截面為1.0mm2。
脫硝系統內恰當地規劃電纜通道,電纜主通道采用架空橋架,材質為熱鍍鋅梯級式鋼橋架,電纜管采用熱鍍鋅鋼管。電纜及電纜構筑物有防火阻燃措施。
l 火災報警系統
根據消防及火災報警的設計要求,在供氨系統中設置火警監測點。主要是MCC間、電子設備間、電纜主通道。脫硝島內的火災報警系統采用的設備將與業主主廠房的火災報警系統一致, 其報警信號線、電話線和電源線考慮接入主機火災報警系統控制器,并滿足消防驗收要求。
脫硝反應區不單獨設置火災報警系統。
1.6儀表和控制系統
本工程采用爐機電網輔助集中監控方式,布置在原有主機組控制樓內。本工程機組總的自動化水平:能在就地人員的巡回檢查和少量操作的配合下,在單元控制室內,以操作員站為主要監控中心,實現機組的啟、停,運行工況的監視和調整以及事故處理等。脫硝系統的控制方式和控制系統配置方案與廠區整體自動化水平與控制系統設2.6.1 技術要求
脫硝系統控制方式:SCR和氨制備系統采用與機組PLC硬、軟件一致的PLC進行控制,整個脫硝PLC系統作為單元機組PLC系統的1個遠程站,并設置一套調試操作員站(兼作工程師站),脫硝PLC最終納入到機組PLC系統進行控制。整個脫硝系統內不采用基地式調節裝置與其他控制設備。運行人員可直接通過集控室中機組PLC操作員站完成整個脫硝系統的監控。
實現自動對有關參數進行掃描和數據處理;定時制表;參數越限時自動報警和打??;根據人工指令自動完成各局部工藝系統或輔機的程序啟、停、模擬量控制。當系統發生異?;蚴鹿蕰r,通過保護、聯鎖或人工干預,系統能在安全工況下運行或停機。
氨制備區配置的儀表、控制裝置、電氣設備等符合我國相關的規定,選用防爆型。
檢測儀表精度選擇,主要參數不低于0.5級,一般參數不低于1.5級;變送器精度為0.075級,分析儀表不低于ppb級。
脫硝裝置進、出口NOx濃度檢測采用多通道采樣檢測儀表,由買方提供。
采用與PLC硬件一體化的遠程站系統(自帶分散處理單元),遠程站與機組PLC間采用冗余通訊光纜連接。
遠程I/O和處理器之間為冗余的通訊連接。