燃煤鍋爐煙氣脫硝設(shè)計(jì)

燃煤鍋爐煙氣脫硝設(shè)計(jì)目錄前言國(guó)內(nèi)NOx的排放情況及控制對(duì)策煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)各種煙氣脫硝工藝的比較SCR反應(yīng)原理SCR脫硝效率的主要影響因素選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)SCR反應(yīng)器截面尺寸估算SCR催化劑尺寸估算催化劑層數(shù)估算反應(yīng)器高度估算液氨儲(chǔ)罐計(jì)算體積估算噴氨格柵初始方案設(shè)計(jì)吹灰器選擇經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)國(guó)內(nèi)NOx的排放情況及控制對(duì)策

氮氧化物主要有NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5等（本文中對(duì)氮氧化物統(tǒng)稱為NOx），在燃燒過(guò)程生成的氮氧化物，幾乎全是NO和NO2（NO約占90%），造成大氣污染的主要也是NO和NO2NOx污染主要來(lái)源于生產(chǎn)、生活中所用的煤、石油等化石燃料的燃燒產(chǎn)物（包括汽車及一切內(nèi)燃機(jī)燃燒排放的NOx）；前言表1.1列出了我國(guó)近幾年來(lái)電站鍋爐氮氧化物的排放情況我國(guó)電力工業(yè)以火電為主，隨著電力工業(yè)迅猛發(fā)展，火電裝機(jī)容量隨之迅速增加，大容量高參數(shù)的300MW及以上火電機(jī)組正成為電力工業(yè)的主力機(jī)組?；痣姀S的氮氧化物(NOx)排放總量日益增加，2000年已經(jīng)超過(guò)300萬(wàn)噸。

2010年火電廠裝機(jī)及典型排污水平現(xiàn)在，我國(guó)對(duì)NOx的控制已經(jīng)納入日程，NOx是我國(guó)47個(gè)重點(diǎn)城市環(huán)境空氣質(zhì)量周報(bào)中的考核項(xiàng)目之一。國(guó)家環(huán)保局從2000年開始要求對(duì)酸雨控制區(qū)內(nèi)的NOx實(shí)行排放控制，到2010年酸雨控制區(qū)內(nèi)氮化物排放總量控制在2000年水平。目前，機(jī)動(dòng)車的NOx排放正逐步通過(guò)汽車尾氣催化凈化器加以控制，而固定源氮氧化物排放，如發(fā)電廠、工業(yè)鍋爐等煙氣中NOx的排放已開始得到重視。

。在未來(lái)的數(shù)十年內(nèi)，伴隨著環(huán)境保護(hù)法的誕生以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，NOx排放的控制必將日益嚴(yán)格。煙氣脫硝技術(shù)選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)選擇性催化還原法（SelectiveCatalyticReduction,SCR）是指在催化劑的作用下，以NH3還原劑，“有選擇性”地與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成無(wú)毒無(wú)污染的N2和H2O。選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(shù)選擇性非催化氧化還原法（SelectiveNon-CatalyticReduction,SNCR）工藝，是把含有NHx基的還原劑噴入爐膛溫度為850℃～1100℃的區(qū)域后，迅速熱分解成NH3和其它副產(chǎn)物，隨后NH3與煙氣中的NOx進(jìn)行SNCR反應(yīng)而生成N2藝。液體吸收法又稱濕法煙氣脫硝，主要包括水吸收法、酸吸收法、堿中和吸收法、氧化吸收法、液相還原吸收法等。液相吸收脫硝方法消耗大量吸收劑，吸收產(chǎn)物會(huì)造成二次污染。微生物法用微生物凈化NOx廢氣的思路是建立在用微生物凈化有機(jī)廢氣、臭氣以及用微生物進(jìn)行廢水反硝化脫氮獲得成功的基礎(chǔ)上的?；钚蕴课辗ɑ钚蕴烤哂邪l(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，對(duì)煙氣中的NOx和SO2有較強(qiáng)的吸附能力。因此，活性炭發(fā)不僅能脫硝，而且能脫硫。電子束照射法（EBA）和脈沖電暈等離子體法（PPCP）熾熱碳還原法濕式絡(luò)合吸收法各種煙氣脫硝工藝的比較經(jīng)過(guò)表1.3各種脫硝方法的特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)的比較。由于SCR技術(shù)處理氣量大、凈化效率高、技術(shù)成熟，所以最后決定選擇選擇性催化還原法（SCR）進(jìn)行燃煤電廠鍋爐煙氣脫硝設(shè)計(jì)。SCR反應(yīng)原理

SCR是在一定的溫度和催化劑的作用下，還原劑有選擇性地把煙氣中的NOx還原為無(wú)毒無(wú)污染的N2和H2O，還原劑可以是碳?xì)浠衔铮ㄈ缂淄?、丙烯等）、氨、尿素等?/p>

SCR脫硝效率的主要影響因素工作溫度入口煙氣含塵量入口煙氣SO2含量入口煙氣NOx含量SCR出口煙氣NH3含量SCR出口煙氣NOx含量催化劑選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)SCR的關(guān)鍵控制參數(shù)：處理氣量：q=1.25×105m3/h；煙氣溫度：t=400℃；進(jìn)口濃度：NOXin=109.92mg/m3；出口濃度：NOXout≤20mg/m3。催化劑：V2O5/TiO2

SCR反應(yīng)器截面尺寸估算各工程公司根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，其線速度的取值各有不同，其大小一般在5～6m/sSCR反應(yīng)器截面尺寸是由鍋爐煙氣流量和表面速度決定的。典型的流經(jīng)催化劑的表面速度為5m/s左右，在實(shí)際工程中可以用如下速度值來(lái)對(duì)催化劑橫截面積進(jìn)行估算，即由已知條件知煙氣流量：1.25×105m3/h，帶入式中得催化劑層截面積

A

catalyst=

————

m2=6.94m2

考慮到催化劑幾何形狀及安裝結(jié)構(gòu)，SCR反應(yīng)器的橫截面積比催化劑面積多15%左右，因此，反應(yīng)器橫截面積：

Ascr=1.15Acatalyst=6.94×1.15=7.99≈8取反應(yīng)器橫截面廠為3.2m,寬為2.5m。1250003600×5SCR催化劑尺寸估算V——催化劑估算體積，m3；q——鍋爐煙氣流量，m3/h；η——系統(tǒng)設(shè)計(jì)的脫硝效率，%；K——催化劑活性常數(shù)；β——催化劑比表面積m2/m3，取380m2/m3；M——NH3與NOx的化學(xué)摩爾比，取1；η=NOXin÷NOXout=1-（20mg/m3÷109.92mg/m3×100%）≈82%本設(shè)計(jì)中假設(shè)在催化劑分別使用1、2、3、4年后的活性分別為0.91、0.84、0.77、0.70，取Kcatalyst為0.7。q=1.25×105m3/hV≈38m3催化劑層數(shù)估算已知數(shù)值帶入公式中得N=2.95N取值3.帶入反推得h=1.58

_________反應(yīng)器高度估算H=（3+1）×（4+1.58）+3.5=25.8m液氨儲(chǔ)罐計(jì)算體積估算氨罐內(nèi)徑D=3.5m,氨罐長(zhǎng)度為L(zhǎng)=12m,代入公式得液氨儲(chǔ)罐體積噴氨格柵初始方案設(shè)計(jì)N——是噴氨空數(shù)；W——是噴氨截面寬，（取與反應(yīng)器截面寬相同值=2）；H——是噴氨截面高,(取與反應(yīng)器截面長(zhǎng)相同值=4)；L1——是噴氨管間距；Lh——是噴空間距；D——是噴氨空直徑；m——是氨氣流量；取煙氣流速5m/s，推知噴氨管橫截面積8m2，噴氨截面寬、高可取與2m、4m。1.假設(shè)孔徑取6mm。氨氣的流量可根據(jù)煙氣進(jìn)出口NOx的濃度和煙氣流量推算出來(lái)。m=279.8m3/h。計(jì)算出N=40。L1×Lh=0.4m2L1=800mmLh=500mm。2.D取5mm。N=57。L1×Lh=0.28m2L1=560mmLh=500mm。吹灰器選擇由于燃煤電廠煙氣中的飛灰含量普遍較高，煙氣進(jìn)入SCR反應(yīng)器后，在反應(yīng)器的進(jìn)出口、催化劑表面、內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)表面會(huì)產(chǎn)生不同程度的積灰。積灰的危害主要表現(xiàn)在降低催化劑效能、阻滯煙氣流通、增加反應(yīng)器重量以及系統(tǒng)阻力等。聲波清灰是以壓縮空氣作為聲波的能源，高強(qiáng)度的鈦金屬膜片在壓縮空氣氣源作用下自激振蕩，并在諧振腔內(nèi)產(chǎn)生諧振，把壓縮空氣勢(shì)能轉(zhuǎn)換為低頻聲能，通過(guò)空氣介質(zhì)把聲能傳遞到相應(yīng)的積灰點(diǎn)，使聲波對(duì)灰渣起到“聲致疲勞”的作用，由于聲波振蕩的反復(fù)作用，施加于灰、渣的擠壓循環(huán)變化的載荷，達(dá)到一定的循環(huán)應(yīng)力次數(shù)時(shí)，灰、渣的結(jié)構(gòu)因疲勞而破壞，然后因重力、或因流體介質(zhì)媒體將灰渣清除出附著體表面，達(dá)到清灰的作用。出于降低維護(hù)成本，保護(hù)催化劑活性，以及因其溫度等原因。本設(shè)計(jì)選擇聲波清灰器（型號(hào)：HSQ）。經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)：改工程投產(chǎn)后設(shè)備年利用小時(shí)為5500h。氨消