喷射氨水的SNCR系统,氨泵常用的选择有两种,一种是离心泵,一种是隔膜泵。对于本项目拟采用离心泵。 3)氨水喷枪
氨水喷枪的好坏,直接决定了氨水雾化的效果。好的雾化对氨和烟气快速均匀地混合是至关重要的。
使用机械或空气雾化喷枪,使氨水在进入炉膛前得到良好的雾化,加强氨水与烟气混合的均匀性,可以加快氨水和NOx之间反应的速度,提高脱硝率。
不同的雾化方式各有优缺点,机械雾化方式不需要雾化空气管线,运行中也不消耗雾化空气,所以系统相对简单,运行费用低。空气雾化方式,可以很好地
防止喷嘴的堵塞,在很低的负荷下,能保证较好的雾化效果,喷枪价格相对较低。
喷枪的关键部件是喷嘴,不同型式的喷嘴会产生不同形状的氨水雾。平面扇形喷雾液滴则可以保持在同一水平面上,平面充满度好。因此在合适反应温度下,使用平面扇形喷嘴喷氨水的脱硝效果比实心圆锥喷嘴的效果要好。另外,平面扇形喷雾的液滴集中在与烟气流向垂直的平面上,有利于液滴穿透到烟气流更深的地方,促进氨水液滴与烟气的混合、反应。
氨喷枪是氨喷射系统中的关键设备,氨喷嘴尺寸的决定,要考虑喷入的氨气流有足够的穿透能力。选择合适的出口初速度是射流穿透力的保证。实际的工程中,可以给出几组不同工况下的控制阀出口压力和流量,控制阀厂商可以根据流体特性参数和工况数据,计算出控制阀在不同负荷下的压降数据,控制阀选型要尽可能满足这些数据要求。最大流量工况下的数据被用于管路的尺寸设计。喷枪安装方式的典型方式是将喷枪通过插入预装在固体分离器上的套管就位,喷枪头通常位于分离器耐火涂料的内边缘,喷枪固定法兰和套管端部法兰配对连接。
采用氨水的系统,标准喷枪使用空气雾化的方式。在大容量循环流化床锅炉上,氨喷嘴数量较多,所以会将喷嘴分成几组,通常3~4个喷嘴一组,每组喷嘴共用一套氨水分配管路和控制阀,这样可以减少管线和控制阀的数量,节省工程费用,也使系统控制简单化。
4台锅炉共用一个氨水罐和注射泵模块,见图2-12。其中氨罐区包括氨水的卸载管线和氨水存储罐以及氨水罐的各种附属设施。假如氨或尿素的储存罐,泵,管线等设备布置在靠近车道的区域,设备区必须设置栅栏,锅炉房内的管线和设
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备,需要在设计阶段进行防碰撞检查。在全厂总体设计时候,要考虑尽量避免在氨或尿素喷射设备周围运输大件物品和设备。氨水通过罐车运输,罐车利用车载泵向氨罐卸载氨水。
图2-12 喷氨系统流程图
注射泵模块由两个泵并联组成,两个泵可供应三台锅炉100%负荷所需的氨水供应量,两台氨水泵互为备用。泵入口通过吸入管线和氨水罐连接,出口通过三通连接通往分离器的氨水供应管线和回流管线。回流管和吸入管在泵和氨水罐之间建立一个回路,氨水注射管线在三通下游设置一个气动开关球阀控制氨水向锅炉的供应和切断。运行时,氨水泵为定负荷运行,通过设定氨水回流的量来确定喷氨量。
整个氨水供应系统运行时,压力的平衡点在总管的三通处,回流管流量变化通过回流管线上的调压阀调节。氨水供应总管分为并联的三个支线,分别送往三台锅炉。
每台锅炉都设有一个流量计量模块,包括一个布置在开关阀和流量调节阀之间的流量计构成。计量模块管线上设置现场压力表和压力开关,压力开关的压力信号送往DCS系统,作为每台锅炉喷氨量的反馈信号。装设在烟囱的NOx测量信号送到DCS系统,经过一定的算法,通过DCS向调节阀发送指令信号。
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氨水在计量管线的调节阀之后分成两路,分别送往两个分离器。每个分离器均设置了8支氨水喷枪,每个分离器有一个氨水流量分配模块,在分离器前的氨水流量分配模块中,每支喷枪前都设置了差压流量计,用于监视每支喷枪的了氨水流量。通过差压流量计后的阀门开度调节,而实现每支喷枪之间流量的均匀分配。
氨水喷枪炉外设置两路接口,一路为氨水,一路接雾化空气。雾化空气在喷枪前的压力通过空气总管的调压阀实现,以满足最佳的雾化效果。
主要设备罗列如下:
1)氨水溶液储罐:2个,用于储存20%浓度的氨水溶液;满足4台炉BRL工况下3天用量。
2)氨水溶液缓冲罐:2个,配置不同浓度的氨水溶液,满足负荷变化喷氨的需要;
2)输送氨水离心泵:2台,一备一用,用于将储罐的氨水溶液送至炉前喷射系统;
3)稀释水泵:2台,一备一用,由于氨水缓冲罐中加入稀释水;
4)背压控制阀:4套,背压控制回路用于氨水溶液输送泵\\稀释水泵为计量装置供应氨水所需的稳定流量和压力;
5)短喷枪:每台锅炉8套。采用转为脱硝系统设计和生产的气力雾化喷射器,它包括喷枪本体、喷嘴座、雾化头、喷嘴罩四部分。喷枪本体上的氨水溶液进口和雾化气体进口为螺纹连接,通过两根金属软管分别与氨水溶液管路、压缩空气管路连接。喷射器见图2-13。
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图2-13SNCR喷射氨水短喷枪示意图
6)氨水站自动控制:1套。采用DCS控制系统,主要控制氨水的溶解、配置和输送。
7)氨水喷射控制:每台锅炉1套。用于控制每台锅炉的还原剂的用量,喷射器的投运数量,以及与喷射器配套的压缩空气的流量、压力等。
8)流量调节阀:若干。用于调整氨水溶液的用量等。
9)传感器:若干。用于系统压力、温度、流量的监测和传输。
10)螺杆压缩机:3台,二用一备。用于制备压缩空气来供给喷枪雾化用。 1.5.2 管道及阀门材料
本工程中的工艺物料,根据物性及工艺要求,氨水溶液管道选用管材主要为不锈钢304无缝钢管,氨水溶液管道阀门及相关辅材为不锈钢304材质。工艺水、压缩空气选用普通锅炉用碳钢管,压缩空气管道阀门及相关辅材选用普通锅炉用钢。
1.5.3电气和控制
1)控制系统总体要求
SNCR公用系统部分采用独立的DCS控制系统,能实现炉内喷射还原剂及SNCR供用系统配料的自动控制,并保证脱硝系统能跟随锅炉运行负荷变化而变化。使锅炉脱硝系统长期、可靠的安全运行。
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为了保证系统的可靠性和提高性价比,每台锅炉的SNCR喷射系统纳入锅炉DCS控制系统中,因此每台锅炉的SNCR喷射系统采用一个远程I/O站,DCS系统CPU仍采用原有DCS的CPU,工作站及系统软件也采用原有设备。
氨水站采用一套DCS控制系统分别对氨水溶液的储存系统进行集中监视和控制。在辅助系统控制室内以彩色CRT/键盘作为主要的监视和控制手段,同时预留与DCS控制系统的通讯接口,方便在中央控制室进行监视和操作。
在正常工作时,每隔一个时间段记录燃烧系统及SNCR运行工况数据,包括热工实时运行参数、设备运行状况等。当故障发生时系统将及时记录故障信息。现场操作员终端可存储大量信息,自动生成工作报表及故障记录,存储的信息可通过查询键查询。
2)方案特点
我们对锅炉脱硝系统自动控制工程设计将遵循以下技术目标和原则: ? 标准化。本工程设计及其实施将按照国家、地方的有关标准进行。我们
所选用的系统,设备,产品和软件符合工业标准或主流模式。 ? 先进性。工程的整体方案将保证具有明显的先进特征。考虑到电子信息
技术的迅速发展,本设计在技术上将适度超前,所采用的设备,产品和软件不仅成熟而且能代表当今世界的技术水平。
? 实用性。本工程设计将以用户需求分析着手,并以得到用户认可的需求
为目标来开展工作,保证满足目前及将来的各种需要。
? 合理性和经济性。在保证先进性的同时,以提高工作效率,节省人力和
各种资源为目标进行工程设计,充分考虑系统的实用和效益,争取获得最大的投资回报率。
? 安全性和可靠性。安全和可靠是对动力能源的基本要求,是本集成管理
系统工程设计所追求的主要目标。
? 模块化和可扩充性。集成管理系统的总体结构将是结构化和模块化的,
具有很好的兼容性和可扩充性,既可使不同厂商的设备产品综合在一个系统中,又可使系统能在日后得以方便地扩充,并扩展另外厂商的设备产品。
? 方便性和舒适性。我们提供的热水DCS在使用和操作上将是十分方便和
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