尿素熱解制氨系統(tǒng)方案(共8頁)

精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上1 主要設計原則及技術要求3.1 主要設計原則1) 脫硝工藝采用 SCR法。2) 本方案脫硝系統(tǒng)運行的鍋爐負荷 (MCR) 設計條件下限為 60% (即60100% BMCR)。3) 采用尿素SCR工藝的煙氣脫硝技術，若鍋爐已有低NOx燃燒技術(LNB)，煙氣脫硝技術應與之配合使用；4) 吸收劑采用尿素。使用50%尿素水溶液（wt%）作為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的還原劑；按氨流量要求每臺爐167kg/hr來設計；5) 脫硝反應器布置在鍋爐省煤器和空預器之間。6) 脫硝設備年利用小時暫按6000小時考慮，年運行時間暫按 8000小時考慮。7) 脫硝系統(tǒng)整套裝置的可用率在正式移交后的一年中大于98%8) 裝置服務壽命為30年。3.2 主要技術要求1) 本工程采用尿素熱解法制備脫硝還原劑，全廠2臺鍋爐共用一個還原劑儲存與供應系統(tǒng)。2) 尿素熱解制氨工藝和設備具有可靠的質量和先進的技術，能夠保證高可用率和低物耗，完全符合環(huán)境保護要求，便于運行維護。3) 所有的設備和材料應是新的和優(yōu)質的。4) 機械部件及其組件或局部組件應有良好的互換性。5) 確保人員和設備安全。6) 觀察、監(jiān)視、維護簡單。7) 運行人員數(shù)量少。8) 在設計上要留有足夠的通道，包括施工、檢修所需要的吊裝與運輸通道及消防應急通道。3.3 規(guī)范、規(guī)程和標準參考和規(guī)章要求 - 中國工作根據(jù)適合中國法規(guī)的設備GB89781996污水綜合排放標準GB132232003火電廠大氣污染物排放標準DB11/139-2002北京市鍋爐污染物綜合排放標準GBZ22002作業(yè)環(huán)境空氣中有害物職業(yè)接觸標準DL50331996火力發(fā)電廠勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生設計規(guī)程GB5018793工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范DL502893電力工程制圖標準SDGJ3483電力勘測設計制圖統(tǒng)一規(guī)定：綜合部分（試行）DL/T503294火力發(fā)電廠總圖運輸設計技術規(guī)程DL50002000火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程DL/T51212000火力發(fā)電廠煙風煤粉管道設計技術規(guī)程YB907092壓力容器技術管理規(guī)定GBl5098鋼制壓力容器GB5026096電力設施抗震設計規(guī)范DL502293火力發(fā)電廠土建結構設計技術規(guī)定GB4272-92設備及管道保溫技術通則DL/T6302001火力發(fā)電廠保溫材料技術條件DL/T50721997火力發(fā)電廠保溫油漆設計規(guī)程GB1234890工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準GBJ8785工業(yè)企業(yè)噪聲控制設計規(guī)范DL/T505496火力發(fā)電廠汽水管道設計技術規(guī)定SDGJ690火力發(fā)電廠汽水管道應力計算技術規(guī)定GBJ161987（2002）建筑設計防火規(guī)范GB5016092（1999）石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范GB502291996火力發(fā)電廠與變電所設計防火規(guī)范GB5011698火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范DL/T504195火力發(fā)電廠廠內通信設計技術規(guī)定GBJ4281工業(yè)企業(yè)通訊技術規(guī)定NDGJ1689火力發(fā)電廠熱工自動化設計技術規(guī)定DL/T65798火力發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)在線驗收測試規(guī)程DL/T65898火力發(fā)電廠順序控制系統(tǒng)在線驗收測試規(guī)程DL/T65998火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)在線驗收測試規(guī)程NDGJ9289火力發(fā)電廠熱工自動化內容深度規(guī)定DL/T51752003火力發(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)設計技術規(guī)定DL/T51822004火力發(fā)電廠熱工自動化就地設備安裝、管路及電纜設計技術規(guī)定GA/T7594安全防范工程程序與要求GB1428593繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程GB5006292電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范DL/T 51532002火力發(fā)電廠廠用電設計技術規(guī)定DLGJ5695火力發(fā)電廠和變電所照明設計技術規(guī)定GB9089.492戶外嚴酷條件下電氣裝置裝置要求GB745087電子設備雷擊保護導則GB5005794建筑物防雷設計規(guī)范GB1215890防止靜電事故通用導則GB5005295供配電系統(tǒng)設計規(guī)范GB5005495低壓配電設計規(guī)范GB5005593通用用電設備配電設計規(guī)范GB5005693電熱設備電力裝置設計規(guī)范GB5005892爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范DL/T6201997交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合GB5021794電力工程電纜設計規(guī)范DLGJ1542000電纜防火措施設計和施工驗收標準GB12666.5-90耐火試驗（ 耐高溫電纜 ）DL/T62197交流電氣裝置的接地CECS31：91鋼制電纜橋架工程設計規(guī)范DLGJ1582001火力發(fā)電廠鋼制平臺扶梯設計技術規(guī)定GB500172003鋼結構設計規(guī)范GBJ13590高聳結構設計規(guī)范GB500032001砌體結構設計規(guī)范GB5004096動力機器基礎設計規(guī)范JGJ10796鋼筋機械連接通用技術規(guī)程GB/T112631998熱軋H型鋼和部分T型鋼YB330192焊接H型鋼YB400191壓焊鋼格柵板NDGJ588火力發(fā)電廠水工設計技術規(guī)定GBJ1487 1997版室外排水設計規(guī)范GBJ1386 1997版室外給水設計規(guī)范GBJ6984給水排水工程結構設計規(guī)范DLGJ2491火力發(fā)電廠生活、消防給水和排水設計技術規(guī)定 2 工藝系統(tǒng)說明脫硝用還原劑主要有液氨、氨水和尿素。由于液氨是?；?，隨著國家對安全的日益重視，逐漸出臺一系列相關的限制措施，使得電廠用液氨時在審批、工期、占地等諸多方面受到越來越多的制約，氨水也因為其運行成本居高而受到應用的局限。作為無危險的制氨原料，尿素(Urea)具有與液氨相同的脫硝性能，是綠色肥料，完全沒有危險和法規(guī)限制，可以方便的被運輸、儲存和使用。4.1 熱解工藝系統(tǒng)流程尿素熱解工藝利用尿素溶液熱解工藝為SCR系統(tǒng)提供反應劑，該工藝可用于控制燃煤電廠鍋爐、垃圾焚燒鍋爐、熔爐、焚燒爐或者加熱器所產生的NOx的排放以滿足排放要求。尿素熱解工藝將尿素分解為氨并通過SCR系統(tǒng)中氨噴射格柵提供脫硝系統(tǒng)所需的還原劑。4.2 熱解系統(tǒng)從鍋爐空預器處引出約1%總風量的一次或二次空氣(約300)，通過一個高溫風機（如需）輸送，再利用電加熱器將空氣溫度再次提升并達到進入熱解室的溫度（約350650）。隨后將尿素溶液噴入在溫度窗內具有適當停留時間的熱解室，以確保尿素溶液完全轉化為SCR還原劑。最后將含有SCR還原劑氨(NH3)的氣流導入AIG。整個過程需要監(jiān)測壓力、流量及溫度以滿足AIG/SCR的設計要求，保證尿素熱解系統(tǒng)的正常運行。尿素熱解工藝的主要反應如下：CO(NH2)2NH3 + HNCO 尿素 氨 + 異氰酸HNCO + H2ONH3 + CO2異氰酸 + 水 氨 + 二氧化碳尿素在溫度高時不穩(wěn)定，會分解成NH3（氨）和 HNCO（異氰酸），HNCO再與水反應生成NH3 和CO2。該過程產生的反應劑NH3通過AIG注射在鍋爐煙氣中，與煙氣中的氮氧化物NOx反應，生成對環(huán)境無害的N2(氮氣)和H20(水)。主要反應描述如下：4NO + 4NH3 + O24N2 + 6H2O NO + NO2 + 2NH32N2 + 3H2O (主要反應)氮氧化物 + 氨 + 氧 氮 + 水4NO + 4HNCO + O2 4N2 + 4CO2 + 2H2O (可能反應)氮氧化物 + 異氰酸 + 氧 氮 + 二氧化碳 + 水熱解系統(tǒng)包括尿素制備系統(tǒng)、尿素溶液儲罐、輸送裝置、計量分配裝置、背壓控制閥、熱解室、高溫風機、電加熱器及控制裝置等。尿素顆粒由斗提輸送到溶解罐里，用去離子水將干尿素溶解成約50%質量濃度的尿素溶液，通過尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲罐；尿素溶液經由輸送裝置、計量分配裝置進入熱解室內，與經由高溫風機（如需）、電加熱器輸送過來的高溫空氣混合熱解，生成NH3、H2O和CO2，分解產物與稀釋空氣混合均勻并噴入脫硝系統(tǒng)。熱解系統(tǒng)采用約50%的尿素溶液作為還原反應劑。50%的尿素溶液將保存在不銹鋼或玻璃鋼(FRP)儲存罐中，容量約為5天（或電廠要求天數(shù)）的尿素用量（當環(huán)境溫度過低時，罐體需要加熱和保溫）。帶泵的循環(huán)裝置將反應劑提供給每個單元的計量裝置，計量后的反應劑被輸送至一系列經過專門設計并安裝在熱解室入口處的噴嘴。計量裝置可根據(jù)系統(tǒng)的需要自動控制噴入熱解室的尿素量。系統(tǒng)還包括備用的高溫風機及擋板以保證進入AIG的氨的流量和壓力。4.3 系統(tǒng)主要設備尿素熱解制氨系統(tǒng)主要包括高流量循環(huán)裝置、背壓控制閥、尿素儲倉、給料機、尿素溶解罐、尿素溶液給料泵、尿素溶液儲罐、計量和分配裝置(MDM)、絕熱分解室(DC)、稀釋風電加熱系統(tǒng)(EH)及控制系統(tǒng)等。整套系統(tǒng)考慮夏天防曬，冬天防凍措施。尿素儲存于儲間，由斗提輸送到溶解罐里，用除鹽水將固體尿素溶解成50%質量濃度的尿素溶液，通過尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲罐；尿素溶液經由供液泵、計量與分配裝置、霧化噴嘴等進入絕熱分解室，稀釋空氣經加熱后也進入分解室。霧化后的尿素液滴在絕熱分解室內分解，生成的分解產物為NH3、H2O和CO2，分解產物經由氨噴射系統(tǒng)進入脫硝煙道。(1) 尿素儲間設置1只尿素料斗，尿素筒倉為碳鋼制造。尿素卸車應考慮三種卸車方法。袋裝尿素人工卸車、散裝顆粒尿素利用卡車壓縮機自動卸車和尿素溶液利用罐車自帶壓縮機卸車。(2) 尿素溶解罐設置一只尿素溶解罐，體積為全廠1224小時儲量。在溶解罐中，用除鹽水或冷凝水制成50%的尿素溶液。當尿素溶液溫度過低時，蒸汽加熱系統(tǒng)啟動使溶液的溫度保持在合理的溫度，防止特定濃度下的尿素結晶。溶解罐除設有水流量和溫度控制系統(tǒng)外，還采用輸送泵系統(tǒng)將化學劑從儲罐底部向側部進行循環(huán)，使化學劑更好的混合。溶解罐由304不銹鋼制造，內襯防腐材料，罐體保溫。容器為中凹底部、圓錐型底的立式304SS容器，容器用支腳支撐。罐體內配置全套的人孔、尿素或尿素溶液入口、尿素溶液出口、通風孔、攪拌器口、液位表、溫度表口和排放口等。尿素溶解設備宜布置在室內。(3) 尿素溶液給料泵尿素溶液泵為不銹鋼本體碳化硅機械密封的離心泵，兩臺泵一運一備，并列布置。此外，溶液泵還利用溶解罐所配置的循環(huán)管道將尿素溶液進行循環(huán)，以獲得更好混合。(4) 尿素溶液儲罐尿素溶液經由兩臺尿素溶液給料泵進入尿素溶液儲罐，每臺泵的容量為1小時內可將溶解罐內的溶液完全輸送到尿素溶液儲罐。設置兩只尿素溶液儲罐, 容積滿足35天的系統(tǒng)用量（50%尿素溶液）要求。儲罐由玻璃鋼(FRP)制造（也可采用304型不銹鋼），并內涂乙烯樹脂涂層。儲罐為立式平底結構，裝有液面、溫度顯示儀，裝有人孔、梯子及通風孔等。尿素溶液儲罐的開口應有人孔、尿素溶液進出口、通風孔、液位表、溫度表口和排放口。尿素溶液儲罐應設有梯子、平臺、欄桿和液面計支架。尿素溶液儲存設備可布置在室外。設備間距應滿足施工、操作和維護的要求，各設備間的連接管道應保溫。(5) 高流量循環(huán)裝置(HFD)尿素溶液供料系統(tǒng)由一套高流量和循環(huán)裝置組成，該裝置為兩臺機組供應尿素溶液，布置在尿素溶液儲罐附近。每套流量傳輸裝置包括2臺全流量的多級SS離心泵，一用一備，內嵌過濾器、用于遠程控制和監(jiān)測循環(huán)系統(tǒng)的壓力、溫度、流量等儀表。(6) 背壓控制閥(PCV) 背壓控制回路用于調節(jié)供料泵為計量裝置供應尿素所需的穩(wěn)定流量和壓力，背壓控制閥設置一套。(7) 計量分配裝置(MDM)每臺熱解室配備一套計量分配裝置。計量分配裝置能夠精確測量并獨立控制輸送到每個噴射器的尿素溶液。計量分配裝置布置在熱解室附近，計量裝置用于控制通向分配裝置的尿素流量的供給。該裝置將響應電廠DCS提供的反應劑需求信號。分配模塊通過獨立化學劑流量控制和區(qū)域壓力控制閥門來控制通往多個噴射器的尿素和霧化空氣的噴射速率。(8) 絕熱分解室(DC) 尿素溶液采用絕熱分解室分解，相關設備包括：絕熱分解室、尿素噴射器等。絕熱分解室布置在SCR附近。經過計量和分配裝置的尿素溶液由噴射器噴入絕熱分解室，絕熱分解室設置1臺。經過加熱器的高溫熱風作為分解室的熱源，室內溫度控制在350650。(9) 稀釋風電加熱系統(tǒng)(EH)為了節(jié)約能源，降低系統(tǒng)的運行費用，熱解系統(tǒng)將直接采用鍋爐的一次風/二次風作為尿素熱解反應的稀釋風來源。由于稀釋空氣量僅為一次風/二次風量的1%左右，對鍋爐影響微乎其微。鍋爐的一/二次風溫度一般為300左右，可大幅度減少熱解系統(tǒng)的能耗。鍋爐的一次風/二次風由高溫風機加壓送至電加熱器進行溫度提升，達到熱解室的設計溫度，并由加熱器控制裝置維持適當?shù)哪蛩胤纸夥磻獪囟?。電加熱器建議垂直高位置布置，縮短其出口和DC入口之間的距離。5 主要設計參數(shù) 5.1 工藝設計參數(shù)表工藝設計參數(shù)表 1125MW (單套熱解系統(tǒng)參數(shù)）機組類型燃煤鍋爐，100%MCR系統(tǒng)數(shù)量1套熱解室系統(tǒng)用于1臺鍋爐煙氣流量, (SCR入口煙氣) 在運 %含O2量,干態(tài)Nm3/hNOx入口濃度(干基，6%含O2量), mg/Nm3NOx出口濃度(干基，6%含O2量), mg/Nm3NOx脫除率, %NH3 逃逸, ppm氨流量*, kg/hr (由客戶提供)167電加熱器功率, kW627SCR還原劑(干尿素量), kg/hr303SCR還原劑(50%尿素溶液), kg/hr606通過熱解室的空氣流量*, Nm3/hr 4784熱解室出口總流量, Nm3/hr 5465空氣中氨所占份額 (vol %)< 5% 熱解室出口溫度不應高于400。在AIG前管線必須保溫在300以上。 設計采用電廠鍋爐一次風(300C,10kPa,暫定)作為熱解室的稀釋空氣, 所用的一次風須是無硫、低塵(<200mg/Nm3)的。5.2 電負荷清單序號用電設備名稱臺數(shù)單臺（kW）電 壓（VAC）合計（kW）備注1溶解罐攪拌電機2循環(huán)輸送泵一用一備3斗提4控制系統(tǒng)5地坑泵 Pump6高流量循環(huán)裝置(HFD）243804變頻調速7MDM計量分配裝置1322038電加熱器16273806273號機組合計6345.3 控制系統(tǒng)I/O 表型式AI（420mA）AO（420mA）RTD（Pt100）TCDIDO小計還原劑公用區(qū)174473611593號鍋脫硝SCR區(qū)23964528111合計3811. 被控對象的I/O（輸入/輸出）設置要求分類閥門類型I/O描述備 注A電動閥 2DO/2DI打開DO關閉DO全開DI全關DIIB調節(jié)型電動閥 1AI/1AO閥位反饋AI控制信號AOC電動機 2DO/3DI啟動DO停止DO運行DI電氣故障DI遠方/就地DID電動機 2DO/4DI/1AI啟動DO停止DO運行DI電流 AI電氣故障DI遠方/就地DI電機功率>40KWEF注：各種控制閥和電動機的聯(lián)鎖開、聯(lián)鎖關、閉鎖開和閉鎖關功能均由PLC的軟件實現(xiàn)。專心-專注-專業(yè)