【国家标准(GB)】 燃煤烟气脱硝技术装备

ICS13.030.40
中华人民共和国国家标准
GB/T21509—2008
燃煤烟气脱硝技术装备
Denitration equipment of coal-fired flue gas2008-03-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2008-09-01实施
GB/T21509—2008
1范围
规范性引用文件
术语和定义
4工艺系统
4.1总体布置
脱硝系统
4.3还原剂储运制备系统
5技术要求
5.1基本要求
5.2技术性能要求
5.3材料和制造要求
5.4电气和控制要求
5.5安全环保职业卫生要求
5.6消防要求
6检验验收
6.1装备验收
6.2性能验收
7标牌、标志、包装、运输和贮存附录A（资料性附录）
附录B(资料性附录)
附录C(资料性附录)
附录D(资料性附录）
工艺布置及典型工艺流程
第一层催化剂入口烟气条件
催化剂及催化剂设计选型的基础数据还原剂的制备及耗量的计算方法10
本标准的附录A～附录D均为资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出并归口。GB/T21509—2008
本标准起草单位：机械科学研究总院、浙江大学热能工程研究所、江苏苏源环保工程股份有限公司、武汉凯迪电力环保有限公司、浙江菲达环保科技股份有限公司、北京博奇电力科技有限公司、浙江天地环保工程有限公司、中国华电工程（集团)有限公司、蓝天环保设备工程有限公司、四川恒泰环境技术有限责任公司、中电投远达环保工程有限公司、西安热工研究院有限公司、江西省电力设计院。本标准主要起草人：高翔、孙克勤、李雄浩、葛介龙、建国、张涌新、吴树志、刘柏辉、沈明忠、付智明、杜云贵、许思龙、陈坚、任岷、张滨渭。本标准首次发布。
1范围
燃煤烟气脱硝技术装备
GB/T21509—2008
本标准规定了燃煤烟气脱硝技术装备的定义、适用范围、工艺系统、技术要求、检验验收、标牌、标志、包装、运输和贮存等内容。本标准适用于燃煤锅炉选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝需采用的技术装备。燃气、燃油、垃圾和生物质燃烧以及冶金化工行业的尾气需要采用SCR烟气脱硝技术装备时可以参考执行。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准送成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBJ87一1985工业企业噪声控制设计规范GB150钢制压力容器
GB/T191—2000包装储运图示标志（eqvISO780：1997）GB536—1988液体无水氨（GB/T536—1988，neqIOCT6221：1982）GB2440--2001尿素
固定式钢直梯安全技术条件
GB4053.2固定式钢斜梯安全技术条件GB4053.3
固定式工业防护栏杆安全技术条件GB4053.41
固定式工业钢平台
GB6388-1986运输包装收发货标志GB/T13306—1991标牌
GB/T13384—1992
机电产品包装通用技术条件
GB14554恶臭污染物排放标准
GB/T16157
固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法GB18218--2000重大危险源辨识
GB50016—2006
建筑设计防火规范
钢结构设计规范
GB50017—2003
GB50040-—1996
GB50057
动力机器基础设计规范
建筑物防雷设计规范
GB50058—1992www.bzxz.net
爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50160
石油化工企业设计防火规范
GB50205—2001
钢结构工程施工质量验收规范
GB50222—1995
建筑内部装修设计防火规范
GB50229—2006
GB50236—1998
火力发电厂与变电站设计防火规范现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范工业企业设计卫生标准
GBZ1—2002
GBZ2—2002
工业场所有害因素职业接触限值JB/T4735-1997钢制焊接常压容器1
GB/T21509—2008
DL/T5072—1997火力发电厂保温油漆设计规程DL/T5153—2002火力发电厂厂用电设计技术规定《安全生产法》
《危险化学品安全管理条例》
《危险化学品生产储存建设项目安全审查办法》国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局令（第17号）
《建设项目竣工环境保护验收管理办法》国家环境保护总局令第13号3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1
燃煤烟气脱硝技术装备denitrationequipmentof coal-firedfluegas用于脱除烟气中氮氧化物（脱硝)的工艺系统装备，包括与工艺直接相关的设备以及工艺附属的公用设备。
选择性催化还原法（SCR）selectivecatalyticreduction利用还原剂在催化剂作用下有选择性地与烟气中的氮氧化物（主要是一氧化氮和二氧化氮）发生化学反应，生成氮气和水，从而减少烟气中氮氧化物排放的一种脱硝工艺。3.3
还原剂reductant
使烟气中氮氧化物还原的物质。3.4
催化剂catalyst
促使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度下发生化学反应的物质。3.5
SCR反应器
SCRreactor
燃煤烟气脱硝技术装备中选择性还原脱除氮氧化物的反应装置。3.6
氨氨摩尔比NH3/NO,molarratio
喷人氨的物质的量与SCR反应器人口氮氧化物物质的量之比。3.7
tammoniainjectionandmixingsystem喷氨混合系统
在SCR反应器进口烟道内将经空气稀释后的氨气喷入及与烟气均匀混合的系统，一般有喷氨格栅（ammoniainjectiongrid）、烟气混合器（fluegasmixer）等技术。3.8
ammoniaslip
氨逃逸
SCR反应器出口烟气中氨的浓度。3.9
SO2/SO转化率SO2/SOsconversionrate烟气中的二氧化硫(SO2)在SCR反应器中被氧化成三氧化硫(SOs)的百分比。按公式(1)计算：X
Ms2 × S3o - Ssi × 100
（1）
式中：
SO2/SO，转化率，%；
SO的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol)；SO3的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/mol)；GB/T21509—2008
SCR反应器出口的SO3浓度（标准状态，干基，过剩空气系数1.4)，单位为毫克每立方米(mg/m2);
-SCR反应器人口的SO浓度（标准状态，干基，过剩空气系数1.4），单位为毫克每立方米(mg/m);
SCR反应器入口的SO2浓度（标准状态，干基，过剩空气系数1.4），单位为毫克每立方米(mg/m2)。
装备可用率
availability
脱硝装备每年正常运行时间与锅炉每年总运行时间的百分比。按公式(2)计算：Y=A-B×100
式中：
装备可用率，%；
锅炉每年总运行时间，单位为小时(h)；A-
B—一脱硝装备每年因自身故障导致的停运时间，单位为小时(h)。3.11
脱硝效率denitrationefficiency脱硝装备脱除的NO.量与未经脱硝前烟气中所含NO.量的百分比。按公式(3)计算：C-C×100
式中：
脱硝效率，%：
·（2）
（3）
Ci—SCR反应器人口烟气中NO，的浓度（标准状态，干基，过剩空气系数1.4)，单位为毫克每立方米（mg/m\）；
SCR反应器出口烟气中NO，的浓度（标准状态，干基，过剩空气系数1.4)，单位为毫克每立方米（mg/m）。
催化剂活性catalystactivity
催化剂促使还原剂与氮氧化物发生化学反应的能力。按公式(4)计算：k
式中：
一催化剂活性(标准状态，湿基），单位为米每小时(m/h)；实验室测试通过催化剂的烟气流量（标准状态，湿基），单位为立方米每小时（m\/h）；一催化剂单元（与工程上安装的单元尺寸相同）的表面积，单位为平方米（m2）；7氨氮摩尔比等于1条件下的脱硝效率，%。3.13
装备压力降differentialpressureof equipment脱硝装备进口和出口烟气平均全压之差，单位为帕[斯卡}(Pa)。·（4）
GB/T21509—2008
4工艺系统
4.1总体布置
4.1.1燃煤烟气脱硝技术装备的总平面布置应符合GB50016、GB50160、GB50222和GB50229等防火、防爆有关规范的规定。
4.1.2燃煤烟气脱硝技术装备的工艺布置方案可根据节能、降耗、增效的原则进行选择。工艺布置及典型工艺流程参见附录A。
4.1.3脱硝系统应进行计算机数值模拟和物理流场模型优化试验。4.1.4喷氨混合系统一般布置在SCR反应器进口烟道内。4.1.5氨气稀释系统应靠近SCR反应器布置。4.1.6还原剂储运制备系统的布置位置应考虑厂区主导风向的影响。4.1.7
还原剂储运制备系统区域与周围建筑物防火间距应符合GB50016、GB50160的规定。4.2脱硝系统
4.2.1喷氨混合系统
4.2.1.1喷氮混合系统的设计应考虑防腐、防堵、防磨和热膨胀。喷氨混合系统应具有良好的抗热变形性和抗振性。4.2.1.2
4.2.1.3在喷氨混合系统上游和下游可分别设置导流和整流装置。4.2.2SCR反应器
4.2.2.1SCR反应器设置的数量应根据锅炉容量、反应器大小和脱硝系统可靠性要求等确定。4.2.2.2SCR反应器宜采用钢结构，并考虑检修维护措施，设置必要的平台扶梯。钢结构设计应符合GB50017的规定，并充分考虑耐热、热膨胀等方面的要求4.2.2.3SCR反应器的设计压力应当与锅炉设计一致，瞬时不变形承载能力按照炉膛抗爆压力考虑。4.2.2.4SCR反应器内的设计流速一般在4m/s～6m/s之间选择。4.2.2.5SCR反应器内的催化剂一般设有一层或多层初装层，并预留备用层或附加层，备用层与初装层的技术要求一致，附加层是在原有的初装层上直接加装一定高度模块的催化剂。4.2.2.6SCR反应器整体结构设计应充分考虑在第一层催化剂入口的烟气流速偏差、烟气流向偏差、烟气温度偏差以及NHs/NO，摩尔比偏差等。第一层催化剂人口烟气条件参见附录B。4.2.2.7SCR反应器设计应考虑堵塞、磨损等情况，应能适应锅炉各种工况以及负荷变化和启停的要求。
4.2.2.8SCR反应器应设置足够大小和数量的人孔门，并设有催化剂取样口。4.2.2.9SCR反应器进出口应设置补偿器来吸收来自锅炉及自身的轴向位移、径向位移、角位移和振动。
应防止大粒径灰进入SCR反应器，并设置清灰设施和采取防止积灰措施。SCR反应器应设置催化剂模块安装、维护及更换所必须的起吊装置和平台。4.2.2.11S
4.2.2.12锅炉加装SCR反应器，应核算锅炉尾部烟道防爆压力、锅炉钢架结构荷重、基础荷载等；应核算加装SCR反应器后烟气温度及阻力变化对锅炉尾部烟气系统的影响(如引风机压头的变化等）；应充分考患SCR反应器对锅炉整体及锅炉尾部的布置、空预器腐蚀等的影响。4.2.3催化剂
4.2.3.1SCR反应器内承装的催化剂可选择蜂窝式、板式、波纹式或其他形式，以满足脱硝工艺要求。催化剂形式、催化剂中各活性成分含量以及催化剂用量应根据具体烟气特性、飞灰特性和灰分含量确定。催化剂及催化剂设计选型的基础数据参见附录C。4.2.3.2催化剂正常工作温度范围一般控制在320℃～425℃。4.2.3.3催化剂层数的配置及寿命管理模式应进行综合技术经济比较，优选最佳模式。催化剂在设计4
寿命内应能有效保证系统运行脱硝效率及各项技术指标。GB/T21509—2008
4.2.3.4当催化剂活性下降致使脱硝系统不能达到预期规定的脱硝效率时，需加装或更换催化剂。催化剂模块应布置紧凑，并留有必要膨胀间隙。4.2.3.5
4.2.3.6催化剂模块间应设计有效防止烟气短路的密封装置，密封装置的寿命应不低于催化剂的使用寿命。
4.2.4烟气旁路
4.2.4.1脱硝系统可以根据需要设置省煤器烟气旁路。4.3还原剂储运制备系统
4.3.1燃煤烟气脱硝技术装备一般选择氨气作为还原剂。氮气可由液氨、氨水或尿素等原料制得。还原剂的制备及耗量的计算方法参见附录D。4.3.2根据还原剂制备原料自身的特性及供应情况确定还原剂制备原料的储量和储存方式，总储量可按燃煤烟气脱硝技术装备在锅炉BMCR工况下3d～7d的总消耗量来设计。4.3.3采用液氨作为氮气来源时，液氨的品质应符合GB536的要求。采用尿素作为氨气来源时，尿素应符合GB2440的要求。采用氨水作为氨气来源时，氨水浓度一般为20%～30%。4.3.4氮/空气混合器内氨与空气的混合比例应符合GB536的防爆规定。4.3.5系统应设有紧急停止供氨的措施，当出现下列情况时，应自动停止供氮。-SCR脱硝装备出现故障(含还原剂储运制备系统发生泄露情况)时；一一SCR反应器的入口烟气温度在320℃～425℃之外时；氮气稀释比例高于8%(体积百分比)时。4.3.6当氮逃逸超过3.80mg/m3（标准状态，干基，过剩空气系数1.4)时，系统应根据情况减少或停止供氮。
4.3.7液氮储罐的设计应遵循GB150。4.3.8氨水储罐可采用钢制常压容器。尿素应贮于场地平整、阴凉、通风干燥的仓库内，包装件堆放整齐，堆叠高度应小于7m，其储4.3.9
仓、输送装置应采取防潮、防尘措施。4.3.10当采用液氨或氨水作为氨气来源时，系统内应就地设有事故喷淋系统、氮气泄漏检测报警系统、氮气吹扫装置和防雷防静电等安全防范设施，且系统内的地上、半地下储罐或储罐组应设置非燃烧、耐腐蚀材料的防火堤，系统周围应就地设置排水沟。5技术要求
5.1基本要求
按照经过规定程序批准的图纸和设计文件要求，对燃煤烟气脱硝技术装备进行制造、安装、调试及验收。
5.2技术性能要求
一氮逃逸不大于2.28mg/m（标准状态，干基，过剩空气系数1.4）；SOz/SOs转化率小于1%；
一脱硝效率和装备压力降等参数满足设计要求，氮氧化物排放达到国家环保部门规定；一主体设备设计使用寿命不低于锅炉的剩余使用寿命；装备可用率保证在95%以上。
5.3材料和制造要求
5.3.1燃煤烟气脱硝技术装备中的压力容器应遵循GB150，非压力容器应遵循JB/T4735。5.3.2燃煤烟气脱硝技术装备所用钢材应附有钢材生产单位的钢材质量证明书。燃煤烟气脱硝技术装备的生产厂家应按钢材质量证明书对钢材进行验收，必要时进行复验。5
GB/T21509—2008
5.3.3燃煤烟气脱硝技术装备钢结构的施工应遵循GB502055.3.4燃煤烟气脱硝技术装备的保温、油漆应符合DL/T5072的规定。5.3.5催化剂模块的材料和制造应满足催化剂的性能要求和强度要求。5.4电气和控制要求
5.4.1燃煤烟气脱硝技术装备中还原剂储运制备系统的电气设计应遵循GB50058，脱硝系统的电气设计应遵循DL/T5153。
5.4.2燃煤烟气脱硝技术装备的热工自动化系统可采用分散控制系统(DCS)或可编程控制器(PLC)，其功能包括数据采集和处理(DAS)、模拟量控制（MCS)、顺序控制(SCS)及联锁保护。5.4.3燃煤烟气脱硝技术装备应采取防雷、接地措施，并符合GB50057的有关规定。5.4.4SCR反应器进出口烟道应设有烟气检测仪器，以监测烟气温度、流量、压力、氮氧化物浓度、氧气浓度以及出口氮逃逸等参数。5.4.5检测仪表和执行装置应满足燃煤烟气脱硝技术装备运行和热控整体自动化的功能与接口要求。5.5安全环保职业卫生要求
：5.5.1：燃煤烟气脱硝技术装备的工作平台、扶梯、栏杆等应符合GB4053.1～GB4053.4的规定。5.5.2还原剂储运制备系统应按GB18218进行辩识，并建立档案。5.5.3氨的储运和制备应遵循《安全生产法》、《危险化学品安全管理条例》和《危险化学品生产储存建设项目安全审查办法》的规定，并应满足GBZ1、GBZ2和GB14554的要求。5.5.4燃煤烟气脱硝技术装备的噪声控制设计应符合GBJ87的规定，振动控制设计应符合GB50040的规定。
5.6消防要求
5.6.1消防系统的设计应符合GB50229、GB50016的要求，消防水系统的设置应覆盖所有设备。消防水源宜由厂内管网主消防系统供给。5.6.2消火栓应根据需要沿道路设置，并宜靠近路口。6检验验收
6.1装备验收
6.1.1燃煤烟气脱硝技术装备中各设备在制造完成时，应进行试验以证明其性能符合各设备规范和合同要求。
6.1.2燃煤烟气脱硝技术装备中各设备及相关工业管道、钢结构在建设工地焊接安装完毕后，应按GB50236、GB50205规范进行验收，单体设备应验收合格。6.1.3催化剂验收应包括：催化剂生产单位、生产制造所执行的标准、产品规格与型号、质量证明书、产品合格证、产品编号、使用说明书、生产日期、出厂日期等。催化剂到现场后，应根据供需双方约定进行随机取样封存，并送国家权威机构进行检验。6.1.4工程安装、施工结束后应进行调试前的分步试验验收，验收应合格。6.1.5燃煤烟气脱硝技术装备应通过168h运行，运行期间各子系统应运转正常，技术指标应达到设计和合同要求。
6.2性能验收
6.2.1燃煤烟气脱硝技术装备性能试验至少应包括：脱硝效率，氨逃逸，SO2/SO：转化率，装备压力降以及电、水、氨的消耗等。性能验收采样方法参照GB/T16157执行。6.2.2燃煤烟气脱硝技术装备峻工环境保护验收按《建设项目峻工环境保护验收管理办法》的规定进行。一般在自生产试运行之日起的3个月内，向有审批权的环境保护行政主管部门申请该装备的竣工环境保护验收。
7标牌、标志、包装、运输和存
7.1标牌和标志
7.1.1标牌应符合GB/T13306的有关规定。GB/T21509—2008
7.1.2燃煤烟气脱硝技术装备中各设备应在明显位置装有固定标志，且至少应包括：制造厂名或商标，产品型号及名称，额定处理能力，设备外形尺寸，执行标准号及产品编号，制造日期。7.2包装、运输和贮存
7.2.1燃煤烟气脱硝技术装备的包装应符合GB/T13384的规定，包装与运输的标志应符合GB6388和GB/T191的规定。
7.2.2运输时应对设备的接管法兰表面加以保护，采用合理装载加固措施，依次码好，使法兰面不受损坏。
7.2.3燃煤烟气脱硝技术装备应附有下列图样和随机文件：设备总清单；设备总图、基础图、管路图及安装图；产品合格证；使用说明书；包装清单及备品备件清单；上述图样及技术文件清单。7.2.4建设过程中，燃煤烟气脱硝技术装备钢结构件及大件设备允许露天存放，其余设备、电器、仪表、催化剂及设备配件宜库存。
GB/T21509—2008
A.1工艺布置
附录A
（资料性附录）
工艺布置及典型工艺流程
本标准针对SCR烟气脱硝技术，无其他脱硝方法如SNCR，电子束辐射法等内容。在燃煤电厂中的SCR反应器一般有三种布置方式：高尘布置(HD,HighDust)，位于锅炉后部省煤器与空气预热器之间（见图A.1）；低尘布置（LD，LowDust），位于电除尘器（ESP，electrostaticprecipi-tator)后空气预热器（APH，AirPre-Heater）之前（见图A.2）；尾部布置（TE，Tailend），位于烟气脱硫除尘之后（见图A.3）。
HotESP
高尘布置图
图A.2低尘布置图
气/气换热器
燃烧器
图A.3尾部布置图
高尘布置（HD），SCR反应器所处位置的烟气温度为300℃430℃，正好是一般催化剂的最佳活性温度窗口，这种布置方案烟气在进入SCR反应器前不需要采用加热器对其进行再加热，因而投资费用与运行费用较低。
低尘布置(LD)，该布置方式减少了烟气中烟尘对催化剂的冲刷腐蚀，避免了催化剂的堵塞，延长催化剂的使用寿命，但必须使用高温电除尘器（HotESP）。尾部布置(TE)，SCR反应器位于烟气脱硫及除尘之后的低温烟气区，需要加设一套额外的烟气再热系统（含烟气换热器和燃烧器），提升脱硫后烟气的温度以满足催化剂的温度要求，因而投资费用与运行费用较高。
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