SNCRSCR脱硝方案

100t/h循环流化床锅炉

烟气脱硝工程

技

术

方

案

（SNCR+SCR）

目录

1 项目概况 (3)

2 技术要求 (3)

2.1设计原则 (3)

2.2设计依据 (4)

2.3设计规范 (4)

3 工作范围 (13)

3.1设计范围 (13)

3.2供货范围 (13)

4 技术方案 (14)

4.1技术原理 (14)

4.2工艺流程 (17)

4.3平面布置 (23)

4.4控制系统 (23)

7 技术培训及售后服务 (25)

7.1技术服务中心 (25)

7.2售前技术服务 (25)

7.3合同签订后的技术服务 (25)

7.4技术培训 (26)

7.5售后服务承诺 (27)

1 项目概况

现有100t/h循环流化床锅炉2台。据《GB13223-2011火电厂大气污染物排放国家标准》，NOx排放浓度必须满足当地环保要求，拟采用SNCR+SCR脱硝技术实施脱硝。

本脱硝系统设计脱硝处理能力锅炉最大工况下脱硝效率不小于80％，脱硝装置可用率不小于98%。

本项目工程范围包括脱硝系统的设计、设备供货、安装、系统调试和试运行、考核验收、培训等。

2 技术要求

2.1 设计原则

本项目的主要设计原则：

（1）本项目脱硝工艺采用“SNCR+SCR”法。

（2）本项目还原剂采用氨水。

（3）烟气脱硝装置的控制系统使用PLC系统集中控制。

）的情况下，脱硝系统效（4）锅炉初始排放量均在400mg/Nm3（干基、标态、6%O

2

率不低于80%。

（5）NH

逃逸量控制在8ppm以下。

3

（6）脱硝设备年利用按3000小时考虑。

（7）脱硝装置可用率不小于98%。

（8）装置服务寿命为30年。

2.2 设计依据

锅炉参数：

锅炉类型：流化床

锅炉出口热水压力：1.6MPa

烟气量：100t/h锅炉烟气量：260000m3/h

NOx含量：400mg/Nm3

NOx排放要求：小于100mg/Nm3

排烟温度：150℃

烟气中氧含量：8~10%

2.3 设计规范

国家和地方现行的标准、规范及其他技术文件见下表：

3 工作范围

3.1 设计范围

烟气脱硝系统成套设备与界区外交接的公用工程设施（如水、电、气等），由业主提供，设备及系统所需的公用工程设施（水、电等）由业主引至界区外1米处，系统内除因增加脱硝系统而引起的锅炉相关设备的改造需由锅炉厂家配合设计和核算外，其他所有设备、管道、电控设备等全部由卖方设计并供货。

3.2 供货范围

本项目工程范围包括脱硝系统的设计、设备供货、安装、系统调试和试运行、考核验收、培训等。

卖方负责提供一套完整的脱硝系统，供货范围包括所有工艺（机械）、电气、仪控的设备和材料。

脱硝系统分氨水溶液储存系统、溶液输送系统、炉前计量分配及喷射系统、反应器本体系统电气及控制系统。

系统安装、调试、试运行、培训等。

4 技术方案

4.1 技术原理

4.1.1 SNCR技术原理

选择性非催化还原（Selective Non-Catalytic Reduction，以下简称为SNCR）技术是一种成熟的商业性NOx控制处理技术。SNCR方法主要在850～1050℃下，将含氮的药剂喷入烟气中，将NO还原，生成氮气和水，如下图所示。

图4-1SNCR反应示意图

SNCR在实验室内的试验中可以达到90％以上的NOx脱除率。应用在大型煤粉锅炉上，短期示范期间能达到75％的脱硝率，长期现场应用一般能达到30％～70％的NOx 脱除率。SNCR技术的工业应用是在20世纪70年代中期日本的一些燃油、燃气电厂开始的，在欧盟国家从80年代末一些燃煤电厂也开始SNCR技术的工业应用。美国的SNCR 技术应用是在90年代初开始的，目前世界上燃煤电厂SNCR工艺的总装机容量在2GW 以上。

SNCR技术有如下优点：

（1）脱硝效果满足要求：SNCR技术应用在大型煤粉锅炉上，长期现场应用一般能够达到50％以上的NOx脱除率。

（2）还原剂多样易得：SNCR技术中使用的脱除NOx的还原剂一般均为含氮化合物，包括氨、尿素、氰尿酸和各种铵盐（醋酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、草酸铵、柠檬酸铵等）。其中，实际工程应用最广泛，效果最好的是氨和尿素。

（3）无二次污染：SNCR技术是一项清洁的脱硝技术，没有任何固体或液体的污染物或副产物生成。

（4）经济性好：由于SNCR的反应热源由炉内高温提供，不需要昂贵的催化剂系统，因此投资和运行成本较低。

（5）系统简单、施工时间短：SNCR技术最主要的系统就是还原剂的储存系统和喷射系统，主要设备包括储罐、泵、喷枪及其管路、测控设备。由于设备相对简单，SNCR 技术的安装期短，小修停炉期间即可完成炉膛施工。

（6）对锅炉无影响：SNCR技术不需要对锅炉燃烧设备和受热面进行改动，也不需要改变锅炉的常规运行方式，对锅炉的主要运行参数不会有显着影响。

4.1.2 SCR技术原理

选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction，以下简称为SCR）技术是目前降低NOx排放量最为高效，且是国内外应用最多最成熟的技术，脱硝率可达80％以上。SCR烟气脱硝系统采用氨气作为还原介质。SCR DeNOx装置的主要组成部分包括一个装催化剂的反应器，一个氨储罐和一个还原剂注入系统，国外较多使用无水液氨。其基本原理是把符合要求的氨气喷入到烟道中，与原烟气充分混合后进入反应塔，在催化剂的作

用下，并在有氧气的条件下，氨气选择性地与烟气中的NOx（主要是NO、NO

2

）发生化学

反应，生成无害的氮气（N

2）和水（H

2

O）。主要反应化学方程式为：

4NO + 4NH

3 + O

2

→ 4N

2

+ 6H

2

O

6NO

2 + 8NH

3

→7N

2

+ 12H

2

O

NO + NO

2 + 2NH

3

→ 2N

2

+ 3H

2

O

选择性反应意味着不发生NH

3与SO

2

的反应，但在催化剂的作用下，烟气中的少量SO

2

会被氧化成SO

3，其氧化程度通常用SO

2

/SO

3

转化率表示。在有水的条件下，SCR中未反应

的的氨与烟气中的SO

3反应生成硫酸氢氨(NH

4

HSO

4

) 与硫酸氨(NH

4

)

2

SO

4

等一些对反应有害

的物质。

SCR技术有如下优点及缺点:

（1）脱硝效率高，一般可达80%以上，最大脱硝率可大于90%。（2）工艺设备紧凑，运行可靠。

（3）还原后的氮气放空，无二次污染。

（4）烟气成分复杂，某些污染物可使催化剂中毒。

（5）烟气中的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面，使其活性下降；

（6）系统中存在一些未反应的NH

3和烟气中的SO

2

作用，生成易腐蚀和堵塞设备的

(NH

4)HSO

4

或(NH

4

)

2

SO

4

。

（7）投资和运行费用较高。

4.1.3 SNCR/SCR联合脱硝技术

SNCR/SCR联合脱硝技术是SNCR工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用逸出氨进行催化反应结合起来，从而进一步脱除NOx，它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR 工艺的高效脱硝率及低的氨逸出率有效结合。理论上，SNCR工艺在脱除部分NOx的同时也为后面的催化法脱除更多的NOx提供了所需的氨，见图4-2。

图4-2 SNCR/SCR联合技术示意图

SNCR/SCR联合工艺NOx的脱除率是SNCR工艺特性、氨的喷入量及扩散速率、催化剂提供的函数。要达到75%以上NOx的脱除率和氨的逸出浓度在8ppm以下的要求，采用联合工艺在技术上是可行的。然而，NOx的脱除率还必须同还原剂的消耗量和所需催化剂体积保持均衡。

在联合工艺的运行中，SNCR系统是在SNCR的温度窗口下喷入还原剂以逸出氨的产

生模式运行的，还要求能调节这些逸出氨的量从而满足NOx总脱除率和氨的最低逸出浓度要求。根据以上所述，联合工艺的特性直接取决于进入催化剂体内的氨与NOx分布情况，偏差较大的分布可能影响催化剂对整个运行的适应能力。

4.2 工艺流程

4.2.1 工艺描述

锅炉选用SNCR+SCR联合脱硝技术方案，采用氨水作为还原剂。设置氨水储罐2台，氨水由氨水罐车运输至厂区氨水储罐，储罐设有不锈钢磁翻板液位计。以便及时观察氨水液位状态。

在进行SNCR脱硝时，氨水输送泵将20%的氨水溶液从储罐中抽出，在静态混合器中和工艺水混合稀释成5~10%的氨水溶液，输送到炉前SNCR喷枪处。氨水溶液在输送泵的压力作用下，通过喷枪时，经过空气雾化后，以雾状喷入炉内，与烟气中的氮氧化物发生氧化还原反应，生成氮气，去除氮氧化物，从而达到脱硝目的。

SNCR脱硝系统喷入过量的氨水经反应后溢出的氨气，进入SCR脱硝系统，在催化剂的催化还原下，过量的氨气与NOx进一步反应，从而达到进一步脱硝的效果，使NOx 的排放达到100mg/Nm3以下，并使得氨逃逸低于8ppm。

本项目SNCR技术方案，选取最佳的温度窗口将氨水溶液喷入锅炉入口进行反应，并保证足够的穿透深度和覆盖面。因后续还有SCR系统，故SNCR系统氨水用量考虑到SCR的用量，将SCR氨水用量一并计算在内，输送泵输送的氨水包括了SCR系统的氨水用量。

烟气脱硝系统构成包括：

氨水溶液存储；

氨水溶液输送系统；

在线稀释系统；

计量分配系统

炉内喷射系统

SCR反应器系统（反应器本体、吹灰系统、烟道接口）；

催化剂；

烟道及其附属系统；

脱硝系统仪表；

电气系统；

附属系统（检修起吊设施、防腐、保温和油漆等）；

其它（设备标识、安全标识、照明等）。

4.2.2 SNCR系统组成

SNCR主要由氨水溶液存储系统，氨水溶液输送系统、稀释水系统、炉前喷射系统组成。

（1）氨水存储系统

氨水由氨水罐车运转至厂区，经由卸氨泵输送到氨水储罐，氨水罐顶部设有呼吸阀，

顶部设有安全喷淋阀，氨水罐区设有围堰，以防氨水泄露。本项目2台锅炉公用一套氨水存储系统。

主要设备说明：

1）卸氨泵2台，一用一备，电机功率3kw，304不锈钢材质。

2）氨水输送泵

氨水输送泵3台，2用1备，采用不锈钢离心泵，Q=2m3/h，H=130m。

3）稀释水泵

稀释水输送泵3台，2用1备，采用不锈钢离心泵，Q=2m3/h，H=130m。

4）氨水溶液储罐

用来储存10%—20%氨水溶液，2个，50m3。储罐容量能够满足锅炉BMCR工况下至少3天需求量。储罐采用碳钢防腐材料制造。

5）静态混合器

采用不锈钢材料。

6）稀释水箱

15m3，采用不锈钢材料。

（3）炉前计量分配及喷射系统（单元制）

本项目根据现有条件，每台炉设计一套计量分配系统；

初步考虑炉前喷射系统设计为2层，布置在锅炉二次风上方2米处，喷枪8只。项目进行时，再根据条件进行CFD模拟计算，进一步优化设计。经静态混合器混合稀释后的稀尿素与雾化介质混合后送到炉前喷射系统。每台炉的喷射系统设有就地压力表和调节阀，用来控制喷枪的流量。

根据本项目的实际需要，喷射系统选择压缩空气雾化，法兰套管式安装。

4.2.3 SCR脱硝系统组成

SCR系统一般由氨的储存和输送系统、氨与空气混合系统、氨气喷射系统、反应器系统、检测控制系统等组成。而本项目因采取SNCR+SCR联合工艺，SCR脱硝所需的氨气由SNCR系统喷入过量的尿素产生，因此本工程SCR脱硝系统仅有反应器系统及检测控制系统等组成。

SCR系统设计原则：

1)每台锅炉配置1套SCR反应器本体设计。

2)反应器设置在锅炉出口与省煤器之间的高含尘段；

3)反应器内部易磨损的部位采取必要的防磨措施；

4)通过方案优化使烟气流经反应器阻力尽可能小；

5)反应器内部各类加强板、支架设计成不易积灰的型式；

6)反应器采取保温，使经过反应器的烟气温度变化小于5℃；

7)反应器设置足够大小和数量的人孔门；

逃逸情况；

8)在反应器出口设置一套取样口，用于抽取分析NOx和NH

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