脱硝系统SCR区---运维手册
*****节能科技有限公司*****1,2号炉烟气脱硝工程
SCR区脱硝运行维护指导手册
*****环保科技股份有限公司
2014年10月杭州
批准：审核：校核：编制：
目录
第1章SCR系统概述 (1)
1.1系统概述 (1)
1.2工艺化学 (4)
1.3系统描述 (7)
第2章主要设备规范 (10)
第3章SCR系统的保护联锁、闭环及自动控制 (12)
3.1SCR区保护及联锁 (12)
第4章SCR系统启动 (13)
4.1启动前的检查 (13)
4.2SCR区系统启动程序 (13)
第5章脱硝系统的停用 (14)
5.1脱硝系统的短期停运(锅炉不停，可能因为烟气温度不满足条件而停止喷氨) (14)
5.2SCR系统的长期停运（锅炉停运）： (14)
第6章电气部分 (15)
6.1脱硝区380/220V电气系统 (15)
6.2主要电气设备选择 (15)
6.3二次接线及继电保护 (15)
6.4主要设备运行维护内容 (16)
第7章热控部分 (17)
7.1热工控制系统概述 (17)
7.2SCR_DCS概述 (17)
7.3SCR_DCS控制规模 (18)
7.4DCS控制系统 (18)
7.5烟气连续监测系统（CEMS） (19)
7.6闭路工业电视监视系统 (23)
7.7现场仪表及执行机构 (24)
7.8模拟量PID控制系统 (24)
7.9顺序控制系统 (25)
第8章运行维护及故障检修指导 (26)
8.1脱硝系统的运行维护 (26)
8.2故障检修指导 (27)
8.3非正常运行时，催化剂的保护 (29)
前言
制定本说明的目的是为了加强脱硝装置的标准化管理，保证脱硝装置的正常安全运行，使脱硝装置的运行维护操作程序化、规范化。本手册只对操作和维护起指导作用。
如果在长时间运行后，由于电厂操作人员经验的不断积累，最终发现操作程序与目前的说明不同，应向承包商报告此情况以修改操作说明。承包商保留修改和添加的权利。电厂可根据本手册及电厂的具体情况编制脱硝装置的运行规程，并建立脱硝系统运行维护的管理制度。为保证系统的正常运行，装置必须置于有效的监督之下。操作员必须明确操作人员必须承担的责任。
操作人员的任务不仅要懂得如何更好的操作本套脱硝装置，而且更主要的是能在系统发生故障时迅速正确地采取措施。这一点的先决条件是懂得整个装置的运行、系统连接以及设备的基本结构特点。
如果由于没有按照规范进行操作而造成的设备损坏，承包商不承担责任。
操作需知
所有的操作必须遵照安全条例，即安全纲要、安全措施、工人安全管理条例和事故防范措施等。
所有的操作必须遵照环境污染保护条例，噪声控制条例，水资源保护法等有关的法令法规和相关的技术条例。
当需要接触一些对人体有危害的药品时，必须遵照有关的化学药品管理条例和工作场所最大允许受污染的管理法规。
这本手册只是给出了一般性的安全准则和一些必须遵守的条例。在相关的情况下，操作人员应尽快地查看所有的烟气脱硝装置的状态，识别出系统不正常原因，从而得出正确的判断并消除故障。一旦发生特殊情况，应遵守相关的对操作和维护工作所作的注释、规定和安全条例。
对操作人员有以下要求：
2防范事故发生时的操作步骤应合理规范
2系统运行操作应具有专业水平
2在处理化学药品时，操作步骤要绝对保证人身安全
2在氨区进行作业的人员必须持有上岗证，应充分掌握氨区系统设备并了解氨气的性质和有关防火、防爆的规定。
系统维护工作中，应遵守事故防范条例。进出通道应保持顺畅。电气工作和焊接工作应有经过培训过的人员或持有专业证书的人员进行。
根据“系统操作规范”要求：只有经过授权的或经过专业培训的人员才允许操作系统。操作过程中的责任应划分清楚，以避免出现对人身和设备安全的事故责任不清。同样对系统的操作应根据规范进行，使其在设计技术参数范围内允许。
第1章SCR系统概述
1.1系统概述
本工程为*****热电有限公司2×210MW机组锅炉脱硝工程,采用选择性催化还原法（SCR）脱硝装置，按脱硝装置入口NOx排放浓度400mg/Nm3, 脱硝装置出口NOx排放浓度不大于80mg/Nm3，进行设计和设备配置，SCR反应器按双应器布置，在锅炉最大工况（BMCR）处理100%烟气量条件下脱硝效率不小于80％。
*****热电有限公司2×210MW机组锅炉脱硝工程是基于以下设计煤种而设计的，煤质分析见表1.1-1 煤质分析数据表。其烟气参数见表1.1-2烟气参数表。
本工程吸收剂采用尿素.
表 1.1-1 煤质分析数据表
原设计及#2炉大修后试验煤质参数：
1省煤器后烟温：BMCR：330—360℃，50%负荷：260—280℃。2省煤器后烟气量（BMCR）：710000Nm3/h（湿基，实际氧）。3粉尘浓度（BMCR）：＞47.184g/Nm3。（#2炉大修后试验数据）4入口NOx（BMCR）：≤400mg/Nm3。
5给水温度：114.76MW:217.73℃；202.03MW:245.79℃。
6省煤器后烟气压力：114.76MW:-0.18kpa；202.03MW:-0.42kpa。
1.2工艺化学
1.2.1化学反应描述
本工程采用“选择性催化剂还原烟气脱硝”技术，其主要化学反应如下：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
其反应产物为对环境无害的水和氮气，但只有在800℃以上的条件下才具备足够的反应速度，工业应用时须安装相关反应的催化剂，在催化剂的作用下其反应温度降至400℃左右，锅炉省煤器后温度正好处于这一范围内，这为锅炉脱硝提供了有利条件。
SCR（脱硝系统）催化剂的工作温度是有一定范围的，温度过高（＞450℃）时催化剂会加速老化；当温度在300℃左右时，在同一催化剂的作用下，另一副反应也会发生。
2SO2+O2→2SO3
NH3+H2O+SO3→NH4HSO4
即生成氨盐，该物质粘性大，易粘结在催化剂和锅炉尾部的受热面上，影响锅炉运行。因此，只有在催化剂环境的烟气温度在310-425℃之间时方允许喷射氨气进行脱硝。
1.2.2SCR脱硝技术特点
1.2.2.1SCR典型工艺流程
1.2.2.2脱硝反应系统
烟气从锅炉省煤器出来后通过SCR反应室入口烟道进入SCR反应室，在SCR反应室入口烟道上设置有氨气喷射栅格（AIG），将氨/空气混合气体均匀的喷射到SCR反应室入口烟道中，使喷入的氨气能与烟气中的NOx充分混合，为了保证烟气能垂直的通过SCR反应室床层，在烟道转弯处均设置有烟气导流板，烟气通过导流板后均匀分布
并流过催化剂层，在催化剂的作用下，NH
3与NOx发生还原反应，生成无二次污染的N
2
和H
2
O，随烟气流经锅炉空预器、除尘器、脱硫装置后，进入烟囱排放。
1.2.3潜在的问题及系统控制
1.2.3.1粘结
如上所述选择性催化剂还原烟气脱硝为保证大部分工业生产要求，加入催化剂将反应温度降为310~400℃左右，但在温度在300℃左右时，会发生副反应产生硫酸氢铵，易站结至催化剂或脱硝后部设施。硫酸氢氨在不同的温度下分别呈现气态、液态、颗粒状。对于燃煤机组，烟气中飞灰含量较高，硫酸氢氨在146℃°—207℃温度范围内为液态；对于燃油、燃气机组，烟气中飞灰含量较低，硫酸氢氨在146℃—232℃温度范围内为液态。这个区域被称为ABS区域。气态或颗粒状液体状硫酸氢氨会随着烟气流经预热器，不会对预热器产生影响。相反，液态硫酸氢氨捕捉飞灰能力极强，会与烟气中的飞灰粒子相结合，附着于预热器传热元件上形成融盐状的积灰，造成预热器的腐蚀、堵灰等，进而影响预热器的换热及机组的正常运行。首先为了防止脱硝后续
设备出现结垢，脱硝系统中必须控制氨逃逸率及SO2向SO3的转化率。其次可根据情况对空预器进行改造，将ABS区域进行改造可更好的防止空预器腐蚀、堵塞。
1.2.3.2脱硝运行重要参数及控制
在SCR系统设计中，最重要的运行参数是烟气温度、烟气流速、氧气浓度、SO3浓度、水蒸汽浓度、钝化影响和氨逃逸等。
烟气温度是选择催化剂的重要运行参数，催化反应只能在一定的温度范围内进行，同时存在催化的最佳温度，这是每种催化剂特有的性质，因此烟气温度直接影响反应的进程；如本工程选择的催化剂，可在烟温310～400℃之间运行，低于低限温度或高于高限温度长期运行，催化剂就都会失活。
烟气流速直接影响NH3与NOx的混合程度，需要设计合理的流速以保证NH3与NOx充分混合使反应充分进行，流速的选择应避免烟灰在催化剂上的积累，并且要避免对催化剂的磨损，对于燃煤机组高尘布置的情况，烟气通过催化剂的流速应低于6m/s。
反应需要氧气的参与，当氧浓度增加催化剂性能提高，直到达到渐近值。
氨氮摩尔比是影响脱硝反应的一个参数，在保证脱硝效率的情况下，氨氮摩尔比计算值为0.815。
氨逃逸是影响SCR系统运行的另一个重要参数，实际生产中通常是多于理论量的氨被喷射进入系统，反应后在烟气下游多余的氨称为氨逃逸，NOx脱除效率随着氨逃逸量的增加而增加，在某一个氨逃逸量后达到一个渐进值；一般要求氨逃逸不大于3ppm。
分析脱硝中水主要来源应是蒸汽吹灰器吹灰用蒸汽，蒸汽中如携带水滴喷射至催化剂表面将会产生破坏，所以在进行蒸汽吹灰必须对蒸汽进行疏水，并计入DCS联锁保护，从而对蒸汽进行有效控制。
除了氨的流量，氨的分布对整个脱硝系统运行也是非常重要的。为了获得合适的氨的分布，需要确定下列过程：
从分配总管的连接的分支管道内，氨气的流量需要平衡分布，这通过调节分配管道上的阀门来实现。每一根支管上装有一个流量测量装置测量每个支路上流量均衡。一般来说，这些支管上的阀门通常处于全开位置。如果出口烟道NOx分布不均匀，则说明了氨/NOx摩尔比是不平衡的。这样就需要调整支管路上的手动调节阀门，使SCR 反应器出口烟道内的NOx分布尽可能的平衡。若氨分配管内氨气均衡分布，则不需再
调节阀门，除非系统参数已被修正。AIG喷嘴如果发生堵塞，同样会造成氨气分布不均衡。在这种情况下，就需要对堵塞的喷嘴进行处理，以保证在正常运行状态。
1.3系统描述
本项目SCR工序由以下几个系统组成，氨的储存及制备工序由以下几个系统组成：（1）烟气系统；
（2）SCR反应器和催化剂；
（3）催化剂的吹灰系统；
（4）氨喷射系统；
（5）烟气检测系统；
（6）其他由主系统接出的水、蒸汽、压缩空气等辅助系统
1.3.1烟气系统
烟气系统是指从锅炉尾部省煤器下部引出口至SCR反应器本体入口、SCR反应器本体出口至空预器入口之间的连接烟道。
烟道壁厚按6mm设计。
为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内，特别考虑了烟道系统的热膨胀，热膨胀通过膨胀节进行补偿。
所有烟道将在适当位置配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔，以便于烟道的维修和检查以及清除积灰。
烟道将在适当位置配有足够数量测试孔。
1.3.2SCR反应器
每台锅炉配置2台SCR反应器，每台SCR反应器设计三层催化剂层(2＋1层)，其中1层为预留层，反应器断面尺寸为7mX8m。反应器设计成烟气竖直向下流动，反应器入口将设气流均布装置。反应器内部各类加强板、支架设计成不易积灰的型式，同时将考虑热膨胀的补偿措施。
反应器将设置足够大小和数量的人孔门。
反应器设计还将考虑内部催化剂维修及更换所必须的安装门。
1.3.3催化剂
反应器内催化剂层按照两层，并预留一层设计。催化剂的型式采用板式。
催化剂节距7.1mm。催化剂设计将考虑燃料中含有的任何微量元素可能导致的催化剂中毒。
催化剂模块将设计有效防止烟气短路的密封系统，密封装置的寿命不低于催化剂的寿命。
催化剂将能承受运行温度450℃不少于5小时的考验，而不产生任何损坏。催化剂保证寿命为24000运行小时。
1.3.4吹灰系统
根据本工程设置蒸汽及声波吹灰系统，按每一层催化剂设置3台声波式吹灰器及2台蒸汽吹灰器进行设计。
蒸汽吹灰器用蒸汽引自各锅炉蒸汽吹灰管道，每个反应器从最上层开始吹扫，每层的吹灰器依次吹扫。
吹扫方案：
每天吹扫一次
声波吹灰器用气引自厂用压缩空气，每台炉设置一个公用的4m3压缩空气储罐，至各反应器每层设置关断阀。每个反应器从最上层开始吹扫。
吹扫方案：
按照每台机组18台膜片式声波吹灰器（催化剂层）+4台共振腔式声波吹灰器（省煤器层）计算。
膜片式声波吹灰器每次发声10秒。同层相邻2台声波吹灰器为一组，落单一个为1组。组内同时发声清灰。每层2组，共12组。发声10秒后，间隔40秒，下一组开始发声。一次发声最大耗气量0.76（2个一组）或0.38Nm3（1个一组（/喷吹1次（10s，1组同时），瞬时耗气量4.56Nm3/min。
共振腔式声波吹灰器每次发声60秒。同层每台声波吹灰器为一组。每层2组，共4组。发声60秒后，间隔40秒，下一组开始发声。一次发声最大耗气量2Nm3（1个一组（/喷吹1次（60s，1组同时），瞬时耗气量2Nm3/min。
工作时间、间隔时间，循环周期可自由更改。
1.3.5氨喷射系统
每台锅炉的反应器设置两台100%容量的二次风增压风机，一用一备。
为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，将氨浓度降低到爆炸极限（其爆炸极限在空气中体积为15％～28％）下限以下，控制在5％以内。供方将按此要求以脱硝所需最大供氨量为基准设计二次风增压风机及氨/空气混合系统。本系统不控制喷入热解炉的热一次风量，如风管道流量异常，则必须关闭尿素供应。
氨/烟气混合均布系统按如下设计：由尿素热解来的混合气体喷入位于烟道内，在注入涡流混合器前将设手动调节阀，在系统投运时可根据烟道进出口检测出的NOx浓度来调节氨的分配量，调节结束后可基本不再调整。
1.3.6烟气检测系统
每台SCR反应器烟道入口设置NOX、O2、流量、温度参数，反应器出口烟道设置NH3、NOX等参数用于脱硝NOX排放监测及实时反应SCR脱硝系统数据显示。每层催化剂入口出口设置压力检测，用于监测催化剂积灰情况，保证于吹灰系统进行联锁保护。
1.3.7仪表压缩空气系统
锅炉房区域仪表用气就近取自锅炉房区域仪表用压缩空气母管，并在SCR区设置储气罐稳压。
第2章主要设备规范
第3章SCR系统的保护联锁、闭环及自动控制
3.1SCR区保护及联锁
每台锅炉设置两台SCR反应器进行烟气脱硝。该区包括反应器、二次风增压风机、氨气泄漏检测仪、蒸汽吹灰器、声波吹灰器、喷氨格栅、催化剂等。
3.1.1SCR系统的投运条件及总保护联锁
3.1.1.1SCR系统允许投运条件
●原烟气温度正常300℃ ●引风机运行； ●除尘器运行 ●锅炉无跳闸信号 ●蒸汽、声波吹灰器投运； 3.1.1.2SCR系统停运步骤 通过执行“关闭”程序，连接到SCR系统自动停运。（备注：2号机组逻辑同1号机组） 4.1启动前的检查 1）检查以下脱硝辅助系统能正常投运 ◆脱硝压缩空气系统能够为整个脱硝系统供应合格的压缩空气。 2）SCR反应系统的检查 ◆反应器系统的保温、油漆已经安装结束，妨碍运行的临时脚手架已经拆除。 ◆反应器及其前后烟道内部杂物已经清理干净，在确认内部无人后，关闭检查门 和人孔。 ◆反应器的声波吹灰器试运已经合格，压缩空气压力、气量稳定。 ◆反应器出口的烟气分析仪已经调试完成，可以正常工作。 ◆反应器系统的相关监测仪表已校验合格，投运正常，CRT参数显示准确。3）尿素区正常投运 4）喷氨系统的检查 ◆系统内的所有阀门已经送电、送气，开关位置正确，反馈正确。 ◆喷氨系统的氨气流量计已经校验合格，电源已送，工作正常。 ◆喷氨系统相关仪表已校验合格，已经正确投用，显示准确,CRT相关参数显示 准确。 ◆喷氨格栅的手动节流阀在冷态时已经预调整好，开关位置正确。 5）脱硝系统相关的热控设备已经送电，工作正常。 4.2SCR区系统启动程序 当SCR反应器入口烟温高于最低运行温度时，开始启动尿素热解系统开始注氨，SCR出口的NOx量会逐渐的降低。同时，要对声波吹灰器的压缩空气管道进行充气加压达到设计值。同时还应把两台反应器的压差记录下来，作为以后判断催化剂是否积灰的对比参数。 投入SCR反应器后要及时投入吹灰器，防止可燃物沉积在催化剂的表面上。在启动吹灰器前要经过充分的加压，只有达到设计值后，才能启动吹灰器进行吹灰。吹灰时必须保证压缩空气的最低压力达到0.50MPa以上。 5.1脱硝系统的短期停运(锅炉不停，可能因为烟气温度不满足条件而停止喷氨) 1）关闭尿素热解系统； 2）其它系统设备或者阀门等保持原来的运行状态。 5.2SCR系统的长期停运（锅炉停运）： 1）关闭尿素热解系统； 2）关闭尿素站内相关设备； 第6章电气部分 6.1脱硝区380/220V电气系统 每台机SCR区设置一段MCC段，MCC柜直接与除尘PC段并排引接；尿素区设一MCC 段，采用双电源进线，0.4kV为中性点不接地系统， MCC上的馈线回路采用带热磁脱扣器的塑壳断路器，电动机回路采用电磁式塑壳断路器。 脱硝系统无事故保安负荷。 脱硝系统无直流负荷。 脱硝区UPS负荷分别由相应机组UPS馈线柜引接,UPS负荷为脱硝区热控电源，每台炉一路。 6.2主要电气设备选择 6.2.10.4kV配电装置 6.2.1.10.4kV配电柜 型式：MNS型或类同于MNS柜型结构 额定电压：0.69kV 主母线额定电流：500A (尿素区) 工频耐压：2500V 额定短时（1s）耐受电流：50kA 开关柜防护等级：IP40 6.2.1.20.4kV断路器 型式：塑壳式断路器 额定工作电压：0.69kV 额定极限分断短路电流（Icu）：50kA 额定绝缘电压：750V(塑壳) 6.3二次接线及继电保护 脱硝系统的所有设备纳入机组的DCS系统，不设常规控制屏。控制电压采用220V AC。脱硝系统电子设备间不设常规音响及光字牌，所有开关状态信号、电气事故信号及预告信号均送入脱硝DCS系统。脱硝系统控制室不设常规测量表计，采用4～20mA 变送器（变送器装于相关开关柜）输出送入脱硝DCS系统。