一、 方案依据
1、技术说明
（1）概述
氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物之一，火电厂燃煤锅炉排放的NOx中绝大部分是NO，是有毒有害气体，但是NO在大气中可以氧化生成NO2，其毒性是NO的4～5倍，当含量达到150×10－6时，对人体器官产生强烈的刺激作用。此外，NOx还导致光化学烟雾和酸雨的形成。在特定的地理位置，当遇逆温或不利扩散的气象条件时，光化学烟雾便会集聚不散，使区域空气质量退化，大气能见度降低，太阳辐射减少，对生态系统造成损害，并会产生头痛、呼吸道疾病恶化，严重的会造成死亡。由于大气的氧化性，NOx在大气中可形成硝酸（HNO3）和硝酸盐细颗粒物，同硫酸（H2SO4）和硫酸盐颗粒物一起，从而加速了区域性酸雨的恶化。
（2）技术方案
采用燃煤烟气选择性催化还原法（SCR）脱硝技术，将根据业主提供的参数和技术要求进行设计，同时考虑系统低负荷情况。
2、技术依据
基本条件及具体参数情况如下：
（1）气象条件
（2）地震烈度
（3）工程地质
（4）锅炉概况
1#锅炉参数表

设备名称	参数名称	单 位	参    数
锅   炉	型式		SF35/3.82-M
	过热器蒸发量(BMCR)	t/h	35
	过热器出口蒸汽压力(BMCR)	MPa.g	3.82
	过热器出口蒸汽温度(BMCR)	℃	450
	省煤器出口烟气量(BMCR)	m3/h	锅炉厂提供
	省煤器出口烟气温度(BMCR)	℃	268
	锅炉排烟温度(BMCR)	℃	162
	锅炉计算耗煤量(BMCR)	t/h	锅炉厂提供
空 预 器	数量（每台炉）	台	2
	型式		光管式空气预热器
	漏风率（一年内）	％
除 尘 器	数量（每台炉）		1
	型式		旋流板除尘器
	除尘效率	％	88
引风机	型式及配置		Y315L2-4;200KW

锅炉BMCR工况脱硝系统入口烟气中污染物成分（标准状态，湿基，实际含氧量）

项目	单位	数据
烟尘浓度	g/Nm3	200
NOx(以NO2计)	mg/Nm3	635
Cl(HCl)	mg/Nm3
F(HF)	mg/Nm3
SO2	mg/Nm3	900
SO3	mg/Nm3	900

 
2锅炉参数表

设备名称	参数名称	单 位	参    数
锅   炉	型式		CG35/3.82-M6
	过热器蒸发量(BMCR)	t/h	35
	过热器出口蒸汽压力(BMCR)	MPa.g	3.82
	过热器出口蒸汽温度(BMCR)	℃	450
	省煤器出口烟气量(BMCR)	m3/h	锅炉厂提供
	省煤器出口烟气温度(BMCR)	℃	268
	锅炉排烟温度(BMCR)	℃	151
	锅炉计算耗煤量(BMCR)	t/h	锅炉厂提供
空 预 器	数量（每台炉）	台	2级半
	型式		光管式空气预热器
	漏风率（一年内）	％
除 尘 器	数量（每台炉）		2
	型式		水膜除尘器
	除尘效率	％	88
引风机	型式及配置		电机型号Y335M3-6;220KW

锅炉BMCR工况脱硝系统入口烟气中污染物成分（标准状态，湿基，实际含氧量）

项目	单位	数据
烟尘浓度	g/Nm3	200
NOx(以NO2计)	mg/Nm3	635
Cl(HCl)	mg/Nm3
F(HF)	mg/Nm3
SO2	mg/Nm3	900
SO3	mg/Nm3	900

 
3、SCR技术简介
在众多的脱除氮氧化物的技术中，选择性催化还原法（SCR）是脱硝效率 高， 为成熟的脱硝技术。1975 年在日本Shimoneski电厂建立了 一个SCR系统的示范工程，其后SCR技术在日本得到了广泛应用。在欧洲已有120 多台大型装置的成功应用经验，其NOx的脱除率可达到80%~90%。日本大约有170套装置，接近100GW 容量的电厂安装了这种设备，美国政府也将SCR技术作为主要的电厂控制NOx技术。我国脱硝技术应用起步较晚，但近几年发展速度较快，SCR 方法已成为目前国内外电厂脱硝比较成熟的主流技术。
选择性催化还原法（SCR）脱硝是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下，NH3优先和NOx发生还原脱除反应，生成氮气和水，化学反应其反应温度可控制在300-400℃下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度，反应为放热反应。
SCR脱硝技术特点
1、烟气 高脱硝效率可≥80；
2、出口氨气排放量<5ppm，完全达到国家标准要求；
3、SO2转化为SO3的转化率<1%；
4、蜂窝状或板式催化剂单元设计，保证 大催化剂表面；
5、特殊气体均布装置保证烟气和NH3均匀分布；
6、反应器可以布置省煤器和空预器之间； 
4、SCR脱硝原理
选择性脱硝还原（Selective Catalytic Reduction，SCR）烟气脱硝技术在一定条件下以氨气为还原剂，通过催化剂催化作用将NOx还原为N2 和H2O。还原剂氨气的来源有液氨、氨水和尿素等。催化剂材料一般为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2，温度范围一般在325℃～420℃。


 
5、SCR技术参数
5.1  1#锅炉SCR技术参数
1) 脱硝效率：80%
2) 氨氮摩尔比NSR（ Normalized Stoichiometric Ratio）：0. 75
3) 还原剂额定消耗量：液氨4.5 kg/h
4) 大NH3逃逸量：2.28mg/Nm3
5) 空速SV（h-1）：4296
6) 催化剂寿命：3年
5.2  2#锅炉SCR技术参数
1) 脱硝效率：80%
2) 氨氮摩尔比NSR（ Normalized Stoichiometric Ratio）：0. 75
3) 还原剂额定消耗量：液氨4.5kg/h
4) 大NH3逃逸量：2.28mg/Nm3
5) 空速SV（h-1）：4296
6) 催化剂寿命：3年
6、还原剂的选择

还原剂类型	优点	缺点	建议
液氨	还原剂和蒸发成本 低；体积小。	有保障问题；为防止污染，设备投资高。	在危险管理许可的条件下，可以使用。
氨水	如果溢出，蒸汽浓度较低。	相对无水氨，还原剂成本高2～3倍；蒸发能量大约高10倍；较高的储存设备成本。	考虑到无水氨危险性，可以使用。
尿素	没有溢出危险。	相对无水氨，成本高3～5倍；更高的蒸发能量；较大的注入管道。	法规不允许使用氨的情况下推荐使用。

本方案还原剂采用液氨
二、SCR设计方案的说明
1、SCR布置方案
本工程SCR烟气脱硝系统采用高尘布置方式，SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和空气预热器之间。从省煤器出口烟道处引出的烟气经过喷氨格栅、静态混合器后进入SCR装置。SCR反应器烟气流速一般不大于6.0m/s。SCR反应器设置2层催化剂，采用蜂窝式板式或蜂窝式催化剂，每层催化剂上方设置1套吹灰器。SCR反应器内部尺寸能够满足多个厂家的催化剂模块布置的要求，SCR反应装置总高度9米。SCR反应器内部尺寸在合同执行期间可根据催化剂订货情况作适当调整。
SCR反应器的设计充分考虑与周围设备布置的协调性及美观性。反应器设计成烟气竖直向下流动，反应器入口设气流均布装置，反应器入口及出口段设导流板，对于反应器内部易于磨损的部位设计必要的防磨措施。反应器内部各类加强板、支架设计成不易积灰的型式，同时考虑热膨胀的补偿措施。
SCR反应器顶部入口截面上的烟气速度分布 大偏差为10%-15%，烟气温度分布 大偏差为10-15℃，NH3/NOx摩尔比分布 大偏差为5%-10%。反应器设置足够大小和数量的人孔门(该人孔门大小应满足更换催化剂的要求)。反应器设计还考虑内部催化剂维修及更换所必须的起吊装置。
2、催化剂的说明
催化剂的形式主要有蜂窝式、波纹板式、板式等，目前三种型式的催化剂在电厂脱硝项目上均有使用。本项目方案采用蜂窝式催化剂为基本方案，波纹板式催化剂为备选方案。SCR空间上满足波纹板式催化剂及多种催化剂互换能力和裕量。蜂窝状催化剂的内孔孔径决定了催化剂抗堵灰的特性，表面还加装了金属筛网防止爆米花灰坠落和细灰搭桥形成大灰，能有效防止催化剂严重堵塞。
SCR反应器催化剂能承受运行温度430℃不少于连续5小时的考验，而不产生任何损坏和性能衰减。 催化剂的设置方式暂为2层，满足不低于业主要求的设计脱硝效率。
a. 蜂窝式催化剂整体成型
b. 蜂窝式催化剂孔径7.4 mm，我公司根据自身的特点以及设计条件合理确定
c. 蜂窝式催化剂壁厚大于0.7 mm
3、氨制备系统的说明
  氨储存区露天布置。液氨贮存和制备系统包括液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽及氨气吸收槽、废水泵、废水池等。
3.1 卸料压缩机
选择的卸料压缩机能满足工艺条件要求。在选择压缩机排气量时，要考虑储氨罐内液氨的饱和蒸汽压、液氨卸车流量、液氨管道阻力及卸氨时气候温度等。压缩机抽取液氨槽车中的氨气，经压缩后送入槽车，将液氨推挤入液氨储罐中。本方案设1台压缩机。
3.2 液氨储罐
液氨储罐用来贮存SCR反应还原剂液氨。储罐上安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和有保障阀。储罐还装有温度计、压力表液位计和相应的变送器将信号送到脱硝控制系统，当储罐内温度或压力高时报警。储罐有防太阳辐射措施，四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，当罐体温度过高时自动淋水装置启动，对罐体自动喷淋减温；当有微量氨气泄漏时也有氨气泄漏检测仪报警并自动启动淋水装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。每台液氨储罐容量按照脱硝反应器运行3～7天所需氨气的量。本方案设1台液氨储罐。
3.3 液氨蒸发槽
液氨蒸发所需要的热量采用蒸汽加热来提供热量。蒸发槽上装有压力控制阀将氨气压力控制在一定范围，当出口压力达到过高时（0.35MPa），则切断液氨进料。在氨气出口管线上装有温度检测器，当温度过低时切断液氨，使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力，蒸发槽也装有有保障阀，可防止设备压力异常过高。液氨蒸发槽按照在BMCR工况下100％容量设计。
3.4 氨气缓冲槽
从蒸发槽蒸发的氨气流进入氨气缓冲槽，通过调压阀减压成一定压力，再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。液氨缓冲槽能满足为SCR系统供应稳定的氨气，避免受蒸发槽操作不稳定所影响。缓冲槽上也设置有有保障阀保护设备。
3.5 氨气吸收槽
氨气吸收槽用于吸收各氨设备通过有保障阀排放的氨气。氨气吸收槽为一定容积水罐，水罐的液位由满溢流管线维持，吸收槽设计连结由罐顶淋水和罐侧进水。液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从吸收槽底部进入，通过分散管将氨气分散入吸收槽水中，利用大量的水来吸收有保障阀排放的氨气。由于氨气危害很大，需要对排放的氨气进行吸收处理。
3.6 氨气稀释风机
喷入反应器烟道的氨气为空气稀释后的远离爆炸极限值的混合气体。
3.7 氨气泄漏检测器
液氨储存及供应系统周边设有多个氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时，在机组控制室会发出警报，操作人员可采取必要的措施，以防止氨气泄漏的异常情况发生。采取措施将电厂液氨储存及供系统与周围系统作适当隔离。
3.8 排放系统
液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统，由氨气吸收槽吸收成氨废水后排放至废水池，再经由废水泵送到工业废水处理站。
3.9 氮气置换
脱硝系统 关键的有保障问题是：保持液氨储存及供应系统的严密性，防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合造成爆炸。基于此方面的考虑，本系统的卸料压缩机、液氨储罐、氨气温水槽、氨气缓冲槽等都备有氮气置换管线。在液氨卸料之前通过氮气置换管线对以上设备分别进行严格的系统严密性检查，防止氨气泄漏和系统中残余的空气混合爆炸，造成危险。
3.10 液氨储存和供应控制系统
液氨储存和供应控制由（PLC）实现。所有设备的启停、顺控、连锁保护等都可以从（PLC）实现，设备及有关阀门启停开关还可通过MCC盘柜硬手操实现。对液氨储存和供应系统故障信号实现控制室报警光字牌显示。此系统所有的监测数据都可以在CRT上监视，系统连续采集和处理反映液氨储存和供应系统运行工况的重要测点信号，如储罐、温水槽、缓冲槽的温度、压力、液位显示、报警和控制，氨气检测器的检测和报警等。
4、 流体模拟试验方案
流体摸拟试验的目的是合理布置烟道、导流板、静态混合器、飞灰整流器和催化剂等，以便验证在SCR反应器中 一层催化剂前的流场、温度场和氨氮比的分布和氨喷射格栅之前流速分布满足催化剂要求，同时，还可确定灰尘散落在脱硝装置的可能区域。
流体摸拟研究包括从锅炉省煤器出口到空气预热器入口的烟道，包括配有飞灰整流器和催化剂床的反应器。如有必要，也要包括烟道里反应器上游或锅炉出口的所有内部件。同时也包括反应器入口烟道的氨喷射格栅（AIG）以估算对压损和流量分布的影响。模拟的负荷从50～100％BMCR。
流体摸拟前的，我们先利用CFD 计算软件通过采用数学模型求解Navier-Stooks 方程来模拟流体动力状况。