本科毕业设计论文--sncr氨水脱硝方案全案.doc
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1、 河北诚誉喷雾技术有限公司SNCR-EE型脱硝系统项目方案75T/h流化床锅炉SNCR-EE氨水脱硝系统项目方案20xx年 12月 诚誉脱硝 专业高效 河北诚誉 专业品质 目 录第1章 脱硝背景及意义1第2章 SNCR脱硝工艺技术简介22.1 SNCR脱硝原理22.2 SNCR脱硝技术的优点22.3 SNCR脱硝效率的影响因素3第3章 SNCREE脱硝系统方案53.1 SNCR脱硝工艺参数表53.2 工艺过程53.3 系统组成63.4 SNCR-EE系统主要设备清单93.5 SNCR-EE系统运行成本分析113.6 系统安全运行保障113.7 SNCR-SE脱硝喷枪特点12第4章 施工组织计划
2、154.1 工程概况154.2 施工准备工作154.3 项目实施工作15第5章 公司承诺18第6章 公司简介20第7章 工程业绩表22 诚誉脱硝 专业高效 第1章 脱硝背景及意义硝泛指含氮氧化物,主要有N2O、NO、NO2、N2O3等,多以NO、NO2形式存在,简称为NOx。NOx主要来源于生产、生活中所用的煤、石油等燃料的燃烧。NOx的危害主要有以下几个方面:(1) 严重影响人类身体健康,NO能与血液中血红蛋白发生反应,降低血红蛋白的输氧能力,严重时可引起组织缺氧,损害中枢神经组织;(2) 形成光化学烟雾,NOx与碳氢化合物在阳光照射下会产生有毒的烟雾,称之为光化学烟雾;(3) 是形成酸雨的
3、重要组成成分,我国酸雨主要成分为硫酸,其次是硝酸,硝酸主要来源就是空气中的氮氧化合物;(4) 容易演变成PM10和PM2.5,对人体产生危害。据研究,近来受民众关注的PM2.5,其中10%为氮氧化物氧化为硝酸根所致;(5) 造成臭氧层耗损。煤炭资源在我国一次能源构成中占据主要地位,约占目前已探明矿物质能源资源的90%。从中国历年能源消费总量及构成上看,我国以煤为主的能源生产和消费结构在今后相当长的时间内都不会有根本性的变化。因此,煤燃烧产生的污染物排放是我国大气污染的一个重要组成部分。2009年全国电力行业氮氧化物排放量达829.42万吨,占全国氮氧化物排放总量的49%。“十一五”以来,“节能
4、减排”在我国国民经济和社会发展“五年规划纲要”中被赋予了特定的内涵,成为国家规划中的约束性指标。2012年,国务院首次印发的节能减排“十二五”规划明确提出:氮氧化物排放量则由1055万吨下降到750万吨,下降29%。脱硝作为电力行业的一个重要指标引起了国家高度重视,随着国家对环保要求的不断严格,我国电力行业迎来了史上最严格的环保标准。因此,NOx的控制和减排已经是电力行业的必然选择。第2章 SNCR脱硝工艺技术简介2.1 SNCR脱硝原理选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术,是烟气NOx的末端处理技术,是把含有氨基的还原剂(尿素或氨水)在不使用催化剂的前提下均匀喷入锅炉温度范围为8501250
5、的区域,选择性地把烟气中的NOx还原为N2和H2O,以达到减排NOx的目的。主要化学反应为: 氨水作还原剂:4 NO+4 NH3+O24 N2+6 H2O 4 NH3+2 NO2+O23 N2+H2O 尿素作还原剂: 2 CO(NH2)2+4 NO+O23 N2+2 CO2+4 H2O 6 CO(NH2)2+8 NO2+O210 N2+6 CO2+12 H2O2.2 SNCR脱硝技术的优点1. 投资成本低,不使用催化剂,运行成本低,经济优势明显;2. 不需要对锅炉进行结构性改造,建设周期短;3. 对生产工艺无不良影响,改造使用后无需调整其他设备的运行;4. 与SCR相比不产生液体或固体废料;5
6、、比较适合我国现有中小型电厂锅炉改造,脱硝效率约为50%85%,并可以和低 NOx燃烧或分级燃烧技术共同使用。SNCR技术是已投入运行使用并被证明的非常成熟的烟气脱硝技术,目前在国内锅炉中已推广使用,效果很好。更精密、更有效的雾化控制模式、更精准的NOx监测技术,可以帮助更精确地调节脱硝剂的喷入量,完善混合程度,获得更高更稳定的脱硝效率。近期国内科研院所、权威部门一致认定, SNCR技术是很适合我国实际情况的成熟可靠的烟气脱硝技术。 2.3 SNCR脱硝效率的影响因素(1) 温度范围NOx的还原反应发生在某一特定的温度范围内(最佳反应温度区间为8501100)。若温度过低(800以下),NH3
7、的反应不完全,容易造成NH3逃逸,形成二次污染;而温度过高(1400以上),NH3则容易被氧化为NOx。可见温度过高或过低都会导致还原剂的损失和NOx脱除率下降。(2) 还原剂和烟气混合程度SNCR脱硝效率低的主要原因之一就是混合问题,还原剂与烟气的混合程度决定了反应的进程和速度。例如,局部的NOx浓度过高,不能被还原剂还原,导致脱硝效率低;局部的NOx浓度过低,还原剂未全部发生还原反应,导致还原剂利用率低,还增加氨逃逸。因此,还原剂与烟气混合充分与否,直接影响脱硝效率。(3)溶液停留时间溶液停留(化学反应)时间:合适的温度范围内反应物在反应器内停留的总时间。在此时间内,氨水或尿素等还原剂与烟
8、气的混合、水的蒸发、还原剂的分解和NOx的还原等步骤须全部完成,一般要求时间为0.5s。而雾化状态的氨在脱硝反应区停留时间的长短取决于反应区的尺寸、烟气流经反应区的速度、还原剂溶液的雾化状况、雾场与烟气混合的形式等因素。(4) 氨氮比(NSR)即反应中氨基与NO的摩尔比值,按照SNCR反应,还原1mol NO需要1mol氨或0.5mol尿素,但实际使用的还原剂量要比这个量大,因为实际反应比较复杂且气体混合不均匀,要达到较好的脱硝效果就必须增大还原剂量。随着氨氮比的增加,脱硝效率增加,氨逃逸增加,成本也会增加。目前SNCR的经济NSR一般控制在1.2-1.5左右。(5) 其他因素烟气中氧含量、初
9、始NOx含量,还原剂类型和状态等因素都会影响脱硝效率。针对以上影响因素,不难看出混合程度、雾场穿透力、雾化效果、覆盖面积等因素都是由喷枪决定的,我公司专注雾化研究十余年,成果丰硕。突出发挥工业先进雾化优势,重点推出SNCR-SED系列经济高效脱硝喷枪,雾场穿透强劲、雾化效果远远超过同类喷枪,控制系统稳定可靠、技术装备先进精良,组成的SNCR-EE脱硝系统获得合作单位一致好评。公司装备配置精良强劲,机械加工与航天精密机械加工企业合作,具国际先进水平。自控配置成熟、可靠、稳定成型。脱硝核心技术独具优势,设备获得国家科技部技术创新基金奖励。脱硝设备实用、耐用、节能、高效。产品遍布全国,惠及冀东、海螺
10、、南方等数百家水泥、电力企业。第3章 SNCREE脱硝系统方案3.1 SNCR脱硝工艺参数表75T/h锅炉工艺参数表锅炉类型流化床炉炉膛出口温度860锅炉额定负荷T/H75烟气量Nm3/h10万NOx初始浓度mg/Nm3200NOx目标浓度mg/Nm3100 我公司长期以来对脱硝行业不断进行深入研究,根据多套脱硝系统建设的经验,还原剂可以使用氨水或者尿素。氨水作为还原剂较尿素的优势在于:首先,氨水价格比尿素低,故运行成本较用尿素经济;其次,省去了使用尿素时需要的溶解过程,系统操作更方便;最后,反应区的温度更接近氨水脱硝的最佳反应温度,因此可以达到更高的还原剂利用率和脱硝效率。本套方案以氨水作为
11、还原剂,需要注意的是氨水使用过程中需要更加严格的安全管理。3.2 工艺过程氨水罐车送来质量浓度为20%-25%的氨水,用卸氨泵或罐车自带泵打到氨水存储罐,保证储罐储存的氨水可供系统连续运行5-7天。为了满足雾场覆盖的需求,需要喷入比较多的还原剂溶液,所以需要将氨水进行一定的稀释,来自氨水罐的氨水和来自清水罐的清水通过加压泵加压后再经静态混合器均匀混合,氨水被稀释到8%-15%的浓度,然后再通过管路送到喷枪,经喷嘴雾化后喷射到适当位置进行脱硝反应。在相同的温度情况、相同脱硝率的前提下,氨氮比的值是确定的,而当氮氧化物含量发生变化时,氨水的喷入量也会随之变化。水泵流量的调节由变频器变频控制水泵电机
12、转速的变化来实现,可以做到无极调流量。整套系统的控制可以实现现场自动控制、现场手动控制和中控远程控制。3.3 系统组成SNCR脱硝系统主要包括:氨水储存系统、清水储存系统、加压计量系统、喷射雾化系统和自动控制系统。系统工艺流程图如下:图1 氨水脱硝系统工艺流程模块图3.3.1 存储系统该系统主要包括卸氨模块、氨水储罐、清水储罐以及配套的管路阀门、仪器仪表等。系统安装在脱硝专用厂房内,厂房内部固定安装1个卧式氨水储罐,其顶部设有压力保护开关和呼吸阀,另外还设有液位计、排空阀等。氨水储罐旁设有自来水紧急冲洗装置,紧急情况下用于冲洗眼睛、皮肤,作防护预处理。此外,该系统还配置有两个清水罐,一个用来吸
13、收氨水存储罐逸出的氨气,一个在系统停用或检修时,用来冲洗管路。此外,厂房设有必要的氨水泄露处理设施,例如围堰装置,保证将氨水泄露时的危害降到最低,达到国家安全生产等级标准。在该系统中,氨水储罐使用不锈钢制作,氨水属于易挥发物质,必须采用密封结构,防止氨气泄露时对周围环境造成污染,我们会在储罐上方设置气压监测装置和氨挥发处理装置以及进气装置,以保证储罐的安全。 3.3.2 加压计量系统该系统主要由氨水加压泵、清水加压泵,计量混合模块、冲洗模块及配套的管路阀门、仪器仪表等组成。加压泵对氨水溶液和清水进行过滤、加压、然后通过混合器均匀混合,输送至喷射雾化系统。泵站共设有三台多级泵,两用一备,备用泵同
14、时满足输送氨水和清水的条件,保证系统长期、连续、稳定地运行。水泵作为整个系统的重要设备,选用中国驰名品牌,质量可靠,性能稳定,过流部件全部采用优质不锈钢制作,防腐,耐磨,寿命长,为系统长期正常稳定运行提供了有力保障。氨水的稀释需要静态混合器来完成,氨水管路的氨水和清水管路的清水进入混合模块,进行静态混合,稀释到喷射所需的浓度,最终通过管路被输送到喷射位置。系统另设有流量计、压力变送器、压力表等监测器件,流量计监测介质的流量并作为喷氨量的依据,然后通过控制变频器输出频率来达到所需的流量,此外,还设有手动调节装置,在自动控制系统出现问题时可以手动对流量进行调节,保证系统地长期连续运行,压力监测元件
15、监测系统压力是否正常,并将压力信号传到中控系统,形成及时反馈,方便对系统地实时监测与控制。冲洗模块在系统停用检修时对管路进行冲洗,利用电动阀门的开启和关闭来控制介质的流动方向和流向的管路,防止残留在管路中的氨水溶液溢出对人员安全及环境造成影响,保证设备使用安全,延长设备使用寿命。3.3.3 溶液喷射雾化系统 图2 SNCR-SE系列喷枪 溶液喷射雾化系统是整个系统的关键部分。SE系列脱硝专用喷枪选用特种耐高温材质,还原剂溶液通过喷枪前端的雾化喷嘴进行雾化,形成30-70m左右的小颗粒,喷入脱硝反应区,与NOx发生还原反应。喷枪安装在锅炉水平烟道内,此处氮氧化物已经完全形成,能够达到更好的脱硝效
16、果。喷枪使用时,首先在烟道壁上合适的位置开孔,然后将喷枪护管伸入孔内,再用法兰将喷枪和护管连接一起,共同固定在烟道壁上,喷枪用高压胶管与氨水溶液和压缩空气管路连接,在烟道外壁合理布置,全方位对NOx进行捕捉,保证脱硝效率。3.3.4 自动控制系统我公司技术人员研发的脱硝专用自动控制系统,由控制柜和现场测量仪器仪表组成,是整个脱硝系统的核心。“PLC+触摸屏”的人机对话界面,操作简单方便。控制系统根据采集到的相关信号,控制、调节各个设备的运行,实现高效脱硝。该系统还可根据客户要求使用DCS中控控制。控制系统核心元器件采用ABB、西门子等品牌电气产品,响应迅速,反应灵敏;外围采用施正泰电气元件,质
17、量可靠,性能稳定,安全性高。控制方式包括现场自动控制、现场手动控制和中控远程控制,方便各个工况下的操作。系统另设有必要的报警,比如液位报警、流量报警、变频故障报警、压力报警等,保证系统长期、安全、稳定地运行。3.4 SNCR-EE系统主要设备清单 主要设备清单SNCR-EE(氨水)序号设备名称材质单位数量设备厂家一、储存系统1氨水储罐304套1河北诚誉2冲洗水罐304套1河北诚誉3吸收水罐304套1河北诚誉4卸氨模块304套1河北诚誉5仪器仪表316套1合资品牌6配套管件、阀门304套1河北诚誉二、加压和稀释系统1氨水加压模块304套1河北诚誉2清水加压模块304套1河北诚誉3冲洗模块304套
18、1河北诚誉4仪器仪表316套1合资品牌5配套管件、阀门304套1河北诚誉三、溶液喷射系统1喷枪(喷头)特种钢材套6河北诚誉2气压稳压模块304套2河北诚誉3耐腐胶管根18河北诚誉4仪器仪表316套1合资品牌5配套管件、阀门304套1河北诚誉四、自动控制系统1控制柜台1河北诚誉2控制软件套1河北诚誉3PLC台1西门子4变频器台2ABB5触摸屏台1北京6继电器组1正泰7台式机套1知名品牌8组态软件套1知名品牌9交换机台2Tp-link10光电转换台2知名品牌11单模光纤若干知名品牌12氨水接收系统控制柜个1正泰13喷淋系统接线柜个1正泰14其他元器件套1知名品牌3.5 SNCR-EE系统运行成本分
19、析 选用氨水作为还原剂,采用特制的脱硝喷枪,良好的雾化效果,适宜的温度区域,充分的还原反应,可确保脱硝率达标。依据烟气中初始NOx浓度、烟气量等工艺参数值,年运行时间按330天计算,系统的年运行成本构成如下表:SNCR-年运行费用列表序号名称单位数量费用(万元)1氨水(20%)t108881.62清水m11000.553电费kw240002.44压缩空气m880000.885人工费26检修费97合计96.43 注:上表采用如下参考价格: 氨水750元/吨;清水5元/吨; 电价1元/度; 压缩空气0.1元/立方 实际运行成本因用量和当地价格等因素会产生上下浮动。3.6 系统安全运行保障1.厂房设
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