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13262213023某電廠裝機(jī)容量為6x600MW。鍋爐設(shè)備選用MO-SSRR 型超臨界直流鍋爐。為滿足環(huán)保要求,鍋爐設(shè)置兩臺(tái)除塵效率為99.85%的雙室五電場靜電除塵器,配套煙氣脫硝和海水法脫硫裝置。脫硫裝置是目前國內(nèi)電廠最大的海水脫硫設(shè)施。煙氣脫硝裝置是我國大陸的第一臺(tái)。電廠采用集束式煙囪,三臺(tái)機(jī)組共用一組煙囪,外筒為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),內(nèi)筒用耐腐蝕合金鋼制成。設(shè)計(jì)該系統(tǒng)是基于以下因素進(jìn)行的:
(1)催化劑形式和節(jié)距的選擇,依所確定的流程達(dá)到最優(yōu)化;
(2)反應(yīng)器和催化劑模塊應(yīng)緊密布置,提供較小安裝空間并節(jié)省SCR反應(yīng)區(qū)域的占地面積;
(3)有效保護(hù)催化劑,防止遭受有毒物質(zhì)損壞。
電廠的煙氣脫硝系統(tǒng)是我國內(nèi)地的第一套600MW 機(jī)組配套脫硝裝置,也是電力行業(yè)目前最大的煙氣脫硝裝置。這套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)融合了煙氣脫硝方面的先進(jìn)技術(shù),系統(tǒng)自動(dòng)化程度高,為我國火電站煙氣脫硝技術(shù)發(fā)展發(fā)揮了積極作用。
1.設(shè)計(jì)條件
設(shè)計(jì)條件見下面表格:
2.工藝流程
電廠的NOx減排采用爐內(nèi)低NO2燃燒技術(shù)和煙氣脫硝工藝相結(jié)合的辦法。爐內(nèi)減排技術(shù)采用PM型低NO2燃燒器加分級(jí)燃燒法,減排效率可達(dá)65%,排放的NO2濃度在370mg/m3左右(按NO2計(jì))。煙氣脫硝采用選擇性催化還原(SCR)法。
工藝流程如圖8-5所示,液氨用槽車運(yùn)輸由卸料壓縮機(jī)送入液氨貯槽,再經(jīng)氨蒸發(fā)器蒸發(fā)為氨氣,然后通過氨緩沖槽和輸送管道送人鍋爐區(qū),將氨與空氣均勻混合再經(jīng)分布借導(dǎo)閥送入SCR反應(yīng)器。氨氣在SCR反應(yīng)器的上方,通過特殊的噴氨裝置使它與煙氣充分混合,混合后的煙氣在觸媒層內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)。該裝置運(yùn)行結(jié)果,減排量為36.5kg/h,氨泄漏量(質(zhì)量濃度)低于3.8mg/m3。
圖8-5 電廠煙氣脫硝工藝流程
脫硝后煙氣經(jīng)空氣預(yù)熱器熱回收后進(jìn)入靜電除塵器。然后經(jīng)FGD裝置脫硫排放。每臺(tái)鍋爐配設(shè)一套scr反應(yīng)器,每兩臺(tái)鍋爐共用一套液氨貯存和供應(yīng)系統(tǒng)。
3.脫硝裝置的組成
脫硝裝置由SCR反應(yīng)器系統(tǒng)和氨貯存供應(yīng)系統(tǒng)兩部分組成。
(1)SCR反應(yīng)器系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)包括催化反應(yīng)器、噴氨裝置、空氣供應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)器位于鍋爐省煤器出口煙管的下游,氨氣稀釋后通過分布借導(dǎo)閥與煙氣混合均勻進(jìn)人反應(yīng)器,煙氣經(jīng)脫硝后在空氣預(yù)熱器回收熱后送往靜電除塵器和fgd系統(tǒng),然后排入煙囪。
反應(yīng)器。反應(yīng)器采用固定床平行通道形式,為了提高脫硝效率和延長使用壽命,預(yù)留一個(gè)床層位置當(dāng)脫硝效率低于規(guī)定值時(shí)安裝催化劑使用。反應(yīng)器為直立鋼結(jié)構(gòu)形式,具有外部機(jī)殼和內(nèi)部催化劑床層支撐結(jié)構(gòu),能承受壓力、地震、灰塵、催化劑負(fù)荷和熱應(yīng)力等。外殼施以絕緣包裝,支撐所有荷重,并提供風(fēng)管氣密。催化劑底部安裝氣密裝置,防止未處理的煙氣泄漏。催化劑通過反應(yīng)器外的籍載器從側(cè)門裝入反應(yīng)器內(nèi)。
②催化劑。SCR系統(tǒng)所采用的催化劑為平板式,具有高活性,長壽命,低壓降,緊密,剛性和容易處理等特點(diǎn)。催化劑分為元件、單位及模塊3種。每一個(gè)催化劑單位由多個(gè)厚1mm、節(jié)距6mm的元件組成。催化劑元件是以不銹鋼板為主體,鍍上一層二氧化鈦(tio2)作為活性組分。不銹鋼板在鍍二氧化鈦前需進(jìn)行表面處理形成多孔性材料。煙氣平行流過催化劑元件應(yīng)使壓力降最低。多個(gè)元件組裝成為一個(gè)催化劑單位,多個(gè)單位組成催化劑模塊。該廠使用的模塊由3個(gè)催化劑單位組成。反應(yīng)器內(nèi)催化劑的總體積為380m3。
③噴氨裝置。氨和空氣在混合器和管道內(nèi)借流體流動(dòng)而充分混合,然后導(dǎo)入氨氣分配總管內(nèi)。噴氨系統(tǒng)包括供應(yīng)函箱、噴管格子和噴嘴,每個(gè)供應(yīng)函箱安裝一個(gè)節(jié)流閥及節(jié)流孔板,使氨/空氣混合氣在噴管格子達(dá)到均勻分布。手動(dòng)節(jié)流閥的設(shè)定是靠煙管取樣所獲得的nh3/no2(摩爾比)來調(diào)節(jié),噴管位于催化劑床層上游煙管內(nèi),由噴管和噴嘴組成。
④稀釋空氣系統(tǒng)。氨/空氣混合器所需的稀釋空氣是利用風(fēng)門手動(dòng)操作的,一旦空氣流調(diào)整后就不需隨鍋爐負(fù)荷再調(diào)整。氨氣和空氣流設(shè)計(jì)稀釋比最大為5%,當(dāng)鍋爐低負(fù)荷且noz濃度低時(shí),氨濃度將降低至5%,止回閥安裝在氨氣管線上且位于氨/空氣混合器的上游,用以防止煙氣回流。稀釋空氣由送風(fēng)機(jī)出口管路引出。
⑤scr控制系統(tǒng)。煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)的控制都在本機(jī)組的dcs系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)??刂葡到y(tǒng)利用設(shè)定的nh3/no2摩爾比提供所需要的氨氣流量,入口NO,濃度和煙氣流量的乘積產(chǎn)生no,流量信號(hào),此信號(hào)乘上所需NH32摩爾比就是氨氣流量信號(hào)。摩爾比的數(shù)值是在現(xiàn)場測試操作期間決定的并記錄在氨氣流控制系統(tǒng)的程序上。所計(jì)算出的氨氣流需求信號(hào)送到控制器并和真實(shí)氨氣流的信號(hào)相比較,所產(chǎn)生的誤差信號(hào)經(jīng)比例加積分處理定位氨氣流控制閥,若氨氣因?yàn)槟承┻B鎖失效造成動(dòng)作跳閘,則氨氣流控制閥關(guān)斷。按照設(shè)計(jì)脫硝66.7%的效率,依據(jù)eCO入口no,濃度和設(shè)計(jì)要求的最大氨漏失量3.8mg/m3計(jì)算出修正的摩爾比并輸至氨氣流控制系統(tǒng)的程序上。SCR控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算出的氨氣流需求信號(hào)去定位氨氣流控制閥,實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硝的自動(dòng)控制。通過在不同負(fù)荷下對(duì)氨氣流的調(diào)整,找到最佳的噴氨量。
(2)氨儲(chǔ)存供應(yīng)系統(tǒng) 計(jì)量的氨氣可依溫度和壓力修正系數(shù)進(jìn)行修正。從煙氣側(cè)所獲得的no,信號(hào)饋入有計(jì)算所需氨氣流量的功能??刂破骼冒睔饬髁靠刂扑璋睔?,使摩爾比維持固定。氦氣供應(yīng)管線上有一個(gè)緊急關(guān)斷裝置,當(dāng)入口煙氣溫度過低、過高或氨空氣稀釋比過高時(shí),均與該裝置連鎖,迅速關(guān)斷,以確保操作安全和防止催化劑損壞。最初設(shè)定點(diǎn)見表8-8。
氨貯存供應(yīng)系統(tǒng)包括卸料壓縮機(jī)、貯槽、氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖槽及稀釋槽、廢水泵、廢水池等。液氨的供應(yīng)由槽車運(yùn)送,利用卸料壓縮機(jī)將液氨從槽車送入貯槽內(nèi),再由貯槽送往蒸發(fā)器蒸發(fā)成氨氣,然后經(jīng)緩沖槽送達(dá)脫硝系統(tǒng)。當(dāng)氨氣系統(tǒng)緊急排放時(shí)氨氣被排入氨氣稀釋槽中,用水吸收排入廢水池,再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理廠處理。液氨貯存供應(yīng)系統(tǒng)的控制在1號(hào)機(jī)組的DCS上實(shí)現(xiàn),現(xiàn)場也就地安裝了MCC手工操作。
①卸料壓縮機(jī)。卸料壓縮機(jī)為往復(fù)式壓縮機(jī),壓縮機(jī)抽取貯槽上的氨氣進(jìn)行壓縮,將槽車的液氨卸入貯槽中。
②液氨貯槽。6臺(tái)機(jī)組脫硝共設(shè)計(jì)3個(gè)貯槽,一個(gè)貯槽的存儲(chǔ)容量為122m3??晒┮惶讬C(jī)組脫硝反應(yīng)所需氨氣的一周消耗量,貯槽上安裝有超流閥、逆止閥、緊急關(guān)斷閥和安全閥作為貯槽安全保護(hù)設(shè)施。貯槽還裝有溫度計(jì)、壓力表、液位計(jì)和相應(yīng)的變送器將信號(hào)送至1號(hào)機(jī)組的DCS控制系統(tǒng),用于貯槽內(nèi)溫度或壓力超高報(bào)警。貯槽四周安裝有工業(yè)水噴淋管線及噴嘴,當(dāng)槽體溫度過高時(shí),對(duì)槽體自動(dòng)噴淋降溫。
③氨蒸發(fā)器。氨蒸發(fā)器為螺旋管水浴式。管內(nèi)液氨,管外溫水浴,以蒸汽直接噴入水中加熱至40℃,再用溫水將液氨汽化,并保持氨氣常溫。蒸汽流量受蒸發(fā)器本身水浴溫度控制調(diào)節(jié),當(dāng)水的溫度高過45℃時(shí)則切斷蒸汽源,并在控制室DCS上報(bào)警顯示。氨蒸發(fā)器上裝有壓力控制閥將氨氣壓力控制在0.21MPa,當(dāng)出口壓力達(dá)到0.38MPa時(shí),切斷液氨進(jìn)料。在氨氣出口管線上也裝有溫度檢測器,當(dāng)溫度低于10℃時(shí)切斷液氨進(jìn)料,使氨氣至緩沖槽維持適當(dāng)溫度及壓力。氨蒸發(fā)器上也裝有安全閥,防止設(shè)備壓力過高。
④氨氣緩沖槽。從氨蒸發(fā)器蒸發(fā)的氨氣流進(jìn)入氨氣緩沖槽,通過調(diào)壓閥減壓成0.18MPa,再通過氨氣輸送管線送到脫硝系統(tǒng)。緩沖槽的作用在于穩(wěn)定氨氣的供應(yīng),避免受蒸發(fā)器操作不穩(wěn)定的影響,緩沖槽上也有安全閥保護(hù)設(shè)備。
⑤氨氣稀釋槽。氨氣稀釋槽為容積6m3的立式水槽,水槽的液位由溢流管維持。由槽頂淋水和槽側(cè)連續(xù)進(jìn)水,將液氨系統(tǒng)排放的氨氣用管線匯集后從稀釋槽底部進(jìn)入,通過分散管將氨氣分散并被水吸收至稀釋槽中。通過安全閥排放多余的氨氣。液氨貯存和供給系統(tǒng)的氨排放管路為封閉系統(tǒng),將經(jīng)氨氣稀釋槽吸收成廢氨水后排放至廢水池,再由廢水泵送至廢水處理站。
⑥氨氣泄漏檢測器。液氨貯存及供應(yīng)系統(tǒng)周邊設(shè)有6只氨氣檢測器,以檢測氨氣的泄漏,并顯示大氣中氨的濃度。當(dāng)檢測器測得大氣中氨濃度過高時(shí),在機(jī)組控制室會(huì)發(fā)出警報(bào)令操作人員采取必要的措施,防止氨氣泄漏的異常情況發(fā)生。該電廠的液氨貯存及供應(yīng)系統(tǒng)均遠(yuǎn)離機(jī)組,并采取了適當(dāng)?shù)母綦x措施。
⑦氮?dú)獯祾摺R喊辟A存及供應(yīng)系統(tǒng)保持系統(tǒng)的嚴(yán)密性,防止氨氣泄漏和氨與空氣混合造成爆炸是最關(guān)鍵的安全問題?;诖丝紤],該系統(tǒng)的卸料壓縮機(jī)、液氨貯槽、氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖槽等都備有氮?dú)獯祾吖芫€。在液氨卸料之前,要對(duì)以上設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的系統(tǒng)嚴(yán)密性檢查和氮?dú)獯祾?,防止氨氣泄漏和與系統(tǒng)中殘余的空氣混合造成危險(xiǎn)。
⑧液氨貯存和供應(yīng)控制系統(tǒng)。液氨貯存和供應(yīng)系統(tǒng)的控制,所有設(shè)備的啟停、順控、連鎖保護(hù)等都可由1號(hào)機(jī)組的DCS實(shí)現(xiàn),設(shè)備閥門的啟停開關(guān)還可通過MCC盤柜操作。對(duì)
該系統(tǒng)的故障信號(hào)實(shí)行中控室報(bào)警顯示。所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)都可以在CRT上監(jiān)視,連續(xù)采集和處理反映該系統(tǒng)運(yùn)行工況的重要測點(diǎn)信號(hào),如貯槽、氨蒸發(fā)器和緩沖槽的溫度、壓力、液位顯示、報(bào)警和控制,氨氣檢測器的檢測和報(bào)警等。
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