燃煤电厂SCR脱硝工艺的设计设计

摘要

我国是能源生产与消费的大国，一次能源供应以煤炭为主，石油、天然气资源短缺。然而我国污染物排放总量长期居高不下，远远超过环境自净能力。其中，氮氧化物的污染不断加剧，特别是北京、上海、广州等一些大城市，氮氧化物含量超标。

脱除率（80%以上），将燃煤电厂SCR工艺与其它工艺相比，具有较高的NO

X

控制在较低的浓度，以满足不断更新的更加严格的排放标准。而且该烟气排放NO

X

工艺无副产物，不形成二次污染，装置结构简单，运营可靠，便于维护。

本设计针对电厂燃煤锅炉产生烟气的排放要求和一些工程实例，对SCR系统的工艺结构进行了设计计算，并对催化剂及辅助设备进行了选型。

关键词：氮氧化物，SCR工艺，催化剂，结构设计

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Abstract

Our country is the energy production and the expense great nation, an energy supply by the coal, the petroleum, and the natural gas resource is primarily short. Therefore our country pollutant discharge total quantity stays at a high level for a long time, goes far beyond the environment automatic depuration ability. The nitrogen oxide pollution intensifies unceasingly, nitrogen oxide content exceeding the allowed figure specially Beijing, Shanghai, Guangzhou and other some big cities.

The SCR craft compares with other crafts, has the high NO

removing rate (above

X

control in the low density, 80%), will burn coal the power plant haze to discharge the NO

X

and satisfies the stricter emission standard which renews unceasingly. Moreover this craft does not have the by-product, does not form secondary pollution, the installment structure is simple, the operation is reliable, is advantageous for the maintenance.

This design has the haze nature and the emissions request in view of the power plant coal-fired boiler, has carried on the design calculation to the SCR system equipment's structure, and carries on the shaping to the catalyst and the supporting facility.

Key words：Nitrogen oxide, SCR process, catalyst, structural design

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作者签名：日期：年月日

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目录

摘要............................................................................................................................................. I ABSTRACT ........................................................................................................................................ I I 第一章前言 . (1)

1.1 综述 (1)

1.1.1 选题背景 (1)

1.1.2 研究意义 (1)

的特性、来源和危害 (2)

1.2 NO

X

1.2.1 NOx的特性 (2)

1.2.2 NOx的来源 (2)

1.2.3 NOx的危害 (3)

的产生 (5)

1.2.4 燃煤电站NO

X

1.3 环保政策法规 (5)

污染的治理 (6)

1.4 NO

X

1.4.1 我国燃煤NOx排放现状 (6)

1.4.2 常规处理 (6)

1.4.3 燃烧后控制 (8)

1.5 SCR脱硝工艺 (11)

1.5.1 SCR基本原理 (11)

1.5.2 典型SCR系统组成 (13)

1.5.3 SCR工艺流程 (13)

1.5.4 SCR工艺系统布置分类 (14)

1.6 催化剂 (16)

1.7 还原剂原料 (19)

1.7.1液氨 (19)

1.7.2 氨水 (19)

1.7.3 尿素 (19)

1.8 SCR反应器 (21)

1.9 喷氨格栅 (23)

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1.10 吹灰器 (23)

1.11影响SCR脱硝性能的几个关键因素 (24)

1.11.1 催化剂 (24)

1.11.2 反应温度 (25)

1.11.3 适当的氨气输入量及与烟气的均匀混合 (25)

第二章SCR系统的设计与计算 (26)

2.1 项目执行标准 (26)

2.2 原始参数 (26)

2.3 SCR反应器设计计算 (26)

2.3.1 SCR反应器尺寸计算 (27)

2.3.2 塔的设计计算 (29)

2.3.3催化剂的选型 (34)

2.3.4喷氨系统喷射管设计 (34)

2.3.5氨气/烟气静态混合器 (35)

2.3.6吹灰器设计 (36)

第三章SCR辅助设备选型 (38)

3.1 供氨装置 (38)

3.1.1卸氨压缩机 (38)

3.1.2液氨储罐 (39)

3.1.3液氨蒸发器 (40)

3.1.4氨气缓冲罐 (41)

3.1.5氨气稀释槽 (42)

3.1.6 氨/空气混合器 (42)

3.1.7 废水泵 (43)

3.2 液氨提升泵的选型 (43)

3.3 省煤器旁路 (43)

3.4 进出口烟道 (44)

第四章经济分析与工程概算 (45)

4.1 经济分析与评价的意义和基本原理 (45)

4.1.1 经济分析与评价的意义 (45)

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4.1.2 经济分析与评价的基本原理 (45)

4.2 工程概算 (46)

4.2.1 编制依据 (46)

4.2.2 工程概算 (46)

4.3 技术经济分析 (47)

4.3.1 投资总额 (47)

4.3.2 职工定员 (47)

4.3.3 生产成本计算 (47)

4.4 运行与维护 (49)

4.4.1 氨区的安全规范 (49)

4.4.2 SCR系统操作规程 (49)

4.5安全和环境保护 (50)

4.5.1一般规定 (50)

4.5.2环境保护 (50)

第五章结论与建议 (51)

5.1 结论 (51)

5.2 建议 (51)

参考文献 (52)

致谢 (54)

声明 (55)

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第一章前言

1.1 综述

1.1.1 选题背景

我国是能源生产与消费的大国，一次能源供应以煤炭为主，石油、天然气资源短缺。然而我国污染物排放总量长期居高不下，远远超过环境自净能力。其中，氮氧化物的污染不断加剧，特别是北京、上海、广州等一些大城市，氮氧化物含量超标，局部地区甚至出现了光化学烟雾。以煤炭为主的一次能源生产和消费结构带来了严重的环境污染问题，并损害了可持续发展的经济和环境基础。

目前，火电厂氮氧化物的排放量约占全国氮氧化物排放总量的一半，火电厂的数量仍然在不断增加。控制氮氧化物排放量已成为火电厂继烟气除尘、脱硫之后的第三项污染重点治理工作。国家和地方环保部门对电厂污染物的排放和总量有了较严格的控制。北京和天津的地方排放标准比国家标准要求更高。北京DB11/139-2007《锅炉大气污染物排放标准》中，08年的第II时段比07年第I时段的排放要求高，以后逐渐更加严格。单纯的低氮燃烧技术已无法满足氮氧化物的排放标准，目前应用最广最有效的烟气脱硝主流技术是SCR技术，能达到90%以上的脱硝效率。

在2010年12月3日结束的“十二五”中国精细化工产业发展研讨会上，中国化工经济技术发展中心副总工程师、全国精细化工原料及中间体行业协作组副理事长徐京生透露，由于新增氮氧化物控制指标，“十二五”期间，有关化肥企业的脱硝将成为节能减排新的着力点，我国脱硝市场也将快速启动。国家将在“十二五”期间像强制脱硫一样实施强制脱硝。据介绍，目前，国内绝大多数企业采用的脱硝技术尚处于引进、消化吸收和初步应用阶段。环保领域在“十二五”期间的投资需求非常巨大，脱硝成为最值得关注的部分，预计“十二五”和“十三五”期间，国家在这一领域的投资需求将高达万亿元。在脱硫、除尘之后，脱硝毫无疑问将成为“十二五”节能减排的重中之重。

1.1.2 研究意义

目前我国脱硫工作已经取得较大进展，但氮氧化物的污染问题尚未得到有效控制，酸雨类型已经从硫酸型向硫酸和硝酸复合型转化。火电厂是氮氧化物的主要排放源，因此，对火电厂进行“脱硝”迫在眉睫。

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