SCR反应器设计毕业设计

毕业设计（论文）说明书

题目中石化南阳煤粉炉烟气脱硫脱硝除尘改造工程

——SCR反应器设计,

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3）其它

中石化南阳煤粉炉烟气脱硫脱硝除尘改造工程

——SCR反应器设计

摘要：近年来，在经济快速发展的带动下，污染物氮氧化物的排放量也在急速增加。生态环境受到了严重的污染，人类健康也遭到了极大的危害，减少和控制火电厂氮氧化物的排放已迫在眉睫。在1970年代后期，应用在燃煤锅炉烟气脱硝的首先是选择性催化还原烟气脱硝技术。由于其成熟的脱硝技术，高效的脱硝效率等特点。在世界范围内得到了十分广泛的应用，现在已经被公认为烟气脱硝的主流技术。

选择性催化还原反应器的设计主要分为工艺设计和结构设计及强度校核，工艺设计包括反应器尺寸、催化剂的尺寸、进出口烟道尺寸等，结构设计包括导流板设计、人孔门选型、梁的刚度校核、反应器的强度校核等。通过对中石化南阳煤粉炉进行烟气脱硝改造，使得锅炉烟气的脱硝率达到烟气排放标准，从而减少对大气的污染。

关键词：氮氧化物（NO x）；反应器；催化剂；导流板；刚度、强度校核

Sinopec Nanyang Pulverized Coal Fired Boiler Flue Gas

Desulphurization And Denitrification Dust

EliminationRenovation Project

——SCR Reactor Design

Abstract: In recent years, with the rapid development of economy, the emissions of nitrogen oxide pollution is increasing rapidly. The ecological environment has been polluted seriously, the human health has also been a great deal of harm, it is imminent to reduce and take control of the emissions of nitrogen oxides from the thermal power plant. SCR（selective catalytic reduction）flue gas denitrification technology,it is the first time that has been applied to the coal-fired boiler De-NO x denitration（the flue gas denitrification）in the late 1970s,due to its mature denitration technology, high efficiency and other characteristics, the denitration rate can reach more than 95%.It has been very used widely in the world ,now it has been recognized as the mainstream of the De-NO x denitration technology.

The design of selective catalytic reduction reactor is divided into the process design and the structural design and the strength check, the process design includes the size of the reactor , the size of the catalyst, the size of the import and export flue , etc., the structural design includes the design of guide plates , the selection of manhole door , the stiffness check of the beams and the strength check of the reactor , etc., By carring out the transformation of Sinopec Nanyang pulverized coal fired flue gas denitration, to make the rate of the De-NO x denitration reached emission standards and reduce the pollution to the atmosphere.

Keywords:NO x；De-NO x denitration；SCR reactor；guide plates；strength check；stiffness check

目录

1 绪论 (1)

1.1 SCR国内发展现状和发展趋势 (1)

1.2 SCR国外发展现状和发展趋势 (1)

1.3 SCR的原理与分类 (1)

1.4 研究目的及其意义 (2)

1.5 项目背景及主要设计内容 (3)

1.5.1 项目来源及研究目标 (3)

1.5.2 本文主要工作 (3)

2.1 基本设计参数 (4)

2.2 煤质资料、脱硝入口处烟气物性参数 (4)

2.3 热力计算 (5)

2.3.1 SCR反应器中的物料平衡 (5)

2.3.2 SCR反应器的能量平衡 (5)

2.3.3 还原剂消耗量估算 (5)

2.3.4 稀释风量估算 (6)

2.3.5 NO x脱除效率 (6)

2.4 SCR尺寸计算估算 (7)

2.4.1 SCR反应器横截面积尺寸估算 (7)

2.4.2 SCR横截面估算 (7)

2.5 烟气进出口尺寸的确定 (8)

2.6 SCR反应器工艺计算结果汇总 (9)

2.7 设计条件图 (9)

3 结构设计及强度计算 (10)

3.1 厚度计算 (10)

3.1.1 反应器壁厚计算 (10)

3.1.2 进出口烟道壁厚计算 (10)

3.2 催化剂的选型计算 (10)

3.3 催化剂的布置 (13)

3.4 加固设计 (14)

3.5 导流板的设计 (15)

3.6 整流器的设计 (18)

3.7 催化剂安装门的设计 (19)

3.8 人孔门的设计 (21)

3.9 刚度、强度校核 (27)

3.9.1 催化剂支撑层刚度校核 (27)

3.9.2 反应器的强度校核 (28)

4 SCR的制造、检验与验收 (30)

4.1 SCR类别的判定 (30)

4.2 SCR的制造 (30)

4.3 SCR的检验与验收 (31)

5 SCR的安装、试车与维护 (31)

5.2 SCR的试车 (32)

5.3 SCR的维护 (33)

6 结束语 (33)

参考文献 (34)

致谢 (36)

术 语 表

fluegas q ──烟气的实际流量，m 3/h ； 3mNH q ──NH 3的流量，kg/h ；

υL ──烟气线速度，m/s ；

V air ──标态下稀释空气比率，m 3/h ；

catalyst A ──催化剂层横截面积，m 2； 3VNH q ──标态下NH 3流量，m 3/h ；

υA ──面速度，m/s ；

xin NO ──反应器入口处NO x 的含量，标

态，mg/Nm 3；

catalyst V ──催化剂的体积，m 3；

xout NO ──反应器入口处NO x 的含量，标态，

mg/Nm 3；

specific β──催化剂比表面积，m 2/m 3；

x NO η──NO x 百分比脱除效率；

υS ──空间速度，m/s ； catalyst K ──催化剂活性常 SCR A ──反应器的横截面积，m 2；

layer N ──催化剂层数；

M──NH 3和NO x 的化学摩尔比；

H ──反应器的高度，m ；

layer h ──催化剂模块高度，m ； Q ──反应热， kcal/mol ；

1C ──支撑、安装催化剂所需的空间高度，m ； P ──节距，mm ； 2C ──整流层安装高度，m ；

d ──烟气流通孔径，mm ；

NOx C ──NO x 含量，mg/Nm 3；

i t ──催化剂内壁厚度，mm ； Vg q ──烟气流速（标态、湿基），m 3/h ；

O H C 2──烟气中H 2O 的含量，%；

β ──氨的逃逸率，ppm ；

φ──叶片中心角， ； α ──实际O 2含量，%； S ──叶片总间距，m ；

1A ──烟道进口横截面积，m 2；

2A ──烟道出口横截面积，m 2； a ──盖板的长度，mm ；

b ──盖板的宽度，mm ； δ ──盖板的厚度，mm ；

V ──盖板的体积，cm 3；

ρ ──盖板的密度，g/cm 3； m ──盖板的质量，g ；

d ──螺纹规格，mm ；

l ──公称长度，mm ；

I ──惯性矩，cm 4；

i ──惯性半径，mm ； W ──截面系数，cm 3；

a ──催化剂支撑层横梁长，m

b ──催化剂支撑层横梁宽，m

F ──催化剂支撑层梁的受力，N ；

P ──催化剂重量，KN/m 2；

S ──催化剂支撑层面积，m 2；

l ──催化剂支撑层梁长，m ；

max ω──梁的最大挠度，mm ； q ──催化剂支撑层梁的均匀载荷，KN/m ； Pi ──设备中第i 段的水平风力，N ；

ei D ──设备第i 段迎风的有效直径，m ； i f ──风压高度系数；

0q ──各地区基本风压，N/m 2； i l ──设备各计算段的高度，m ； i K ──体形系数；

i K 2──第i 段的风振系数；

ρ──空气密度，随当地高度和湿度而异，kg/m 3； 0υ──基本风速，随地区、季节和离地面高度而

异，m/s ；

n ──叶片数；

I

I W M -──水平风力在第i 段设备截面I-I 处的风

弯矩，N/m ；

1 绪论

1.1 SCR国内发展现状和发展趋势

近年来国家环保总局已批复了20个左右的电厂要求其安装烟气脱硝装置，常用的烟气脱硝技术有：选择性催化还原(简称SCR)、选择性非催化还原(简称SNCR)和SNCR+SCR组合，但使用较多的仍为SCR法。我国的电力行业具有高效率、大容量机组增长速度较快，煤耗有所降低的特点，大多数单位都采用了先进的技术，低氮燃烧技术，使氮氧化物的排放水平有下降的趋势[1]。就目前来看,国内SCR工程基本上是使用全套的进口,进口设备或关键技术的方法。例如,福建漳州电厂是日立技术的引入。例如，福建漳州的后石电厂就是引进日立技术；江苏徐州的阐山发电厂引进的是美国燃烧技术（Fuel Tech）公司的技术；广东台山电厂引进的是粘胶纤维生产废气（Topose）技术；厦门篙屿电厂引进的是日本石川岛播磨重工业（IHI）技术；广东恒运发电厂引进的是德国鲁奇能捷斯技术；江苏太仓电厂引进的是日立技术。

由于引进技术的价格不菲，所以我国仍必须要加快对SCR技术的自主研发[2]。另外，国家提倡将合理使用燃料与控制污染技术结合起来，并且提出燃烧控制技术结合烟气脱硝控制技术，相辅相成，起到综合防治的效果。

1.2 SCR国外发展现状和发展趋势

目前全球各个发达国家对烟气进行脱硝都采用的是SCR技术，但是SCR技术也存在一定的缺点，例如投资成本和运营成本相对较高，催化剂的寿命较短，且价格昂贵。近年来，随着人们对环保的意识逐渐增强，在我国，新建的燃煤机组都必须按照规范，合理采用低NO x燃烧方式，部分已竣工运行的火电厂也结合此技术进行相应的改造。综合考虑我国电力企业的承受能力和经济发展水平，今后将继续推广和使用低碳燃烧技术，并且在原先的基础上研究出经济性更好、效率更高的燃烧技术[3]。低碳燃烧技术的特点就是在通过对锅炉的运行方式的改进或对燃烧过程进行相应的控制，从而抑制燃烧过程中NO x的最终的排放量[4]。1984至1986期间，联邦德国有60多座电站开始进行采用不同的方法进行脱硝试验，结果显示最好的方法还是SCR法。到90年代，德国采用SCR法的电站达到140多座，总容量靠近30000MW。到目前为止，全球燃煤锅炉采用SCR烟气脱硝技术的总容量己突破了200000MW。这其中，日本拥有的容量约为23.1GW，美国具有的容量超过了100GW。

1.3 SCR的原理与分类

一、SCR的原理

选择性催化还原法（SCR）是指在催化剂的作用下，在锅炉排放的烟气中均匀地喷入氨气，从而将烟气中的NO x还原生成N2和H2O。SCR是一个连续的化学工艺过程，其中含氮还原剂例（如氨气或尿素）被连续加入到包含NO x的烟气中[5]。

主要的化学反应如下：

O H N O NH NO 22236444+?→?++………………………………（1-1） O H N NH NO 223212786+?→?+…………………………………（1-2）

烟气中的NO x 主要是由NO 和NO 2组成的，其中NO x 总量的95％为NO ，其余的5％

基本上为NO 2。所以脱硝反应的主要化学反应方程式是（1-1），它的反应特性如下：

① NH 3和NO 的反应摩尔比为1； ② 脱硝反应中离不开O 2的参与；

③ 最为典型的反应温度窗口：300℃～400℃；

除了以上提及的化学反应方程式，其实脱硝反应中还存在着有害反应，具体如下： SO 2被氧化成SO 3的反应：

32222SO O SO →+ NH 3的氧化反应：

O H NO O NH 2236454+?→?+

O H N O NH 22236234+?→?+

催化剂的选择性成分为NO x 的还原反应提供了很高的催化活性。

氮气和水是脱硝反应的主要产物，进行脱硝反应需要氧气源源不断不断的供应。 SCR 技术需要的反应温度窗口为300℃～400℃。在反应温度较高的情况下，会导致催化剂产生结晶或着烧结等现象；在反应温度较低的情况下，硫酸铵在催化剂表面凝结，催化剂的微孔被堵塞，催化剂的活性会降低。

SCR 技术具有脱硝效率高，氨消耗少、脱硝性能稳定、运行平稳、成熟等优点，是世界公认的烟气脱硝主流技术。 二、SCR 的分类

在废气治理的工程中，主要采用的是固定床和流化床两大类催化反应器。其中，流化床反应器与固定床反应器相比具有温度分布均匀、传热效率高、传质速率高、气固接触面积大等优点，但动力消耗却相对较大，催化剂也容易磨损流失，因此在实际整个治理工程中应用并不是很多，目前所广泛采用的还是固定床反应器。

固定床反应器根据换热方式的不同可以分为换热式和绝热式两大类。管式反应器是换热式的主要类型，管式反应器又因为催化剂装填部位的不同分成列管式和多管式。绝热式反应器分为单段式和多段式。

不同种类的化石燃料烟气脱硝反应装置，包括所使用的催化剂结构形式，常见的不同燃料反应器分为竖式反应器、立式反应器和卧式反应器这三种[6]。 1.4 研究目的及其意义

NO x 不仅容易造成酸雨，而且在阳光照射下与汽车尾气结合会形成光化学烟雾。另外，低浓度的NO x 还会导致臭氧的减少和其他的一些环境问题，其危害性远远超过人们

的想象[7]。NO X对大气所造成的污染已经成为一个重要的问题，拄制和治理NO X污染已迫在眉睫。《国家“十一五”规划纲要》提出2010年全国主要污染物的排放总量相比2005年要降低10％，由此可见国家对污染物排放量加大了的控制。在环境标准日益严格的情况下，脱硝技术将会成为电力环保企业的主导方案[8]。在工业锅炉产业中，烟气脱硝工程能减少NO x对环境的污染，在改善中国空气质量的同时并能控制酸雨的污染，因此工业锅炉烟气脱硝的工程势在必行[9]。综上所述，我们十分有必要研究这种处理氮氧化物的烟气脱硝技术，改善生态环境，以便于我们明天更好的生活[10]。

1.5 项目背景及主要设计内容

一、项目背景

锅炉NO x的排放浓度超过《火电厂大气污染物排放标准》中的规定，采用低氮燃烧+SCR烟气脱硝技术，对中石化南阳75t/h煤粉锅炉进行烟气脱硫脱硝除尘改造，减少对环境的污染。

二、主要设计内容

⑴熟悉SCR反应器烟气脱硝的工艺过程；

⑵对SCR反应器设计计算，包括：

①催化剂的设计和选型；

②反应器的尺寸计算；

③反应器的人孔门计算；

④反应器人孔门及安装门计算；

⑤反应器辅助设备选型；

⑶反应器结构设计及强度校核计算：

①反应器总体结构及零部件进行设计；

②对主要受压元件进行强度校核计算；

⑷完成装配图和主要零部件图的绘制；

⑸完成完整的毕业设计说明书

1.5.1 项目来源及研究目标

项目来源：中石化南阳煤粉炉烟气脱硫脱硝除尘改造工程。

锅炉目前NO x的排放浓度约为460 mg/Nm3，已经超过《火电厂大气污染物排放标准》中燃煤锅炉氮氧化物最高排放浓度100 mg/Nm3的要求。本工程采用选择性催化剂还原（SCR）工艺，脱除锅炉燃烧后烟气中的氮氧化物，使烟气能够达标排放。脱硝工程投运后，锅炉排放烟气中的NO x排放浓度不高于100 mg/Nm3，SCR脱硝效率≥80%，对环境的污染大大减小。

1.5.2 本文主要工作

本文主要介绍了SCR反应器烟气脱硝的工艺过程、SCR反应器的工艺设计计算以及SCR反应器的结构设计计算及校核。工艺设计计算包括：热力计算、SCR尺寸计算

估算、烟气进出口尺寸的确定等；结构设计计算及校核包括：厚度计算、催化剂的选型计算、催化剂的布置、SCR反应器布置、导流板的设计、整流器的设计、催化剂安装门的设、人孔门的设计、刚度、强度校核、焊后热处理等。对SCR反应器的制造、检验、验收和SCR反应器安装、试车、维护进行了相关的说明。

2.1 基本设计参数

按照团队组长给定的设计任务书，本设计的基本设计参数如表2.1所示。

表2.1 基本设计参数

参数名称数据

基本风压Wo kN/m20.35

反应器设计温度℃420

设计压力MPa ±0.006

工作压力MPa ±0.0058

反应器腐蚀裕量mm 2

催化剂重量kN/m27

2.2 煤质资料、脱硝入口处烟气物性参数

（1）装置燃煤设计基准原煤为平顶山烟煤，其煤质特性见表2.2所示。

表2.2 设计煤种煤质特性表

项目符号单位设计煤种备注

元素分析(收到基)

收到基碳Car % 48.94

收到基氢Har % 3.29

收到基氧Oar % 3.69

收到基氮Nar % 0.93

收到基硫St.ar % 0.4

收到基灰分Aar % 36.65

收到基水分Mar % 6.1

干燥无灰基挥发分Vdaf % 36.76

低位发热量Qnet.v.ar MJ/kg 18.36

（2）脱硝入口烟气参数见表2.3所示。

表2.3 脱硝入口烟气参数表

项目单位锅炉BMCR工况烟气量（标况，6%O2）Nm3/h 117000

烟气组成

N2Vol% 74.78

O2Vol% 5.25

CO2Vol% 12.41

H2O Vol% 7.51

污染物NO x（以NO2计）mg/Nm3460

烟尘g/Nm3≤28除尘器入口设计参数Cl（HCl）mg/Nm350 实际监测值

F （HF ） mg/Nm 3 30 实际监测值 SO 2 mg/Nm 3 2200 实际监测值 SO 3

mg/Nm 3 50 实际监测值

烟气温度

℃

360

2.3 热力计算

2.3.1 SCR 反应器中的物料平衡

根据实验研究，在SCR 脱硝工艺中，（NO 和NO 2）、NO 、NO 2和NH 3反应时的顺序为：（NO 和NO 2）>NO>NO 2 。由于NO 的含量在SCR 工艺中占整个NO x 的95%左右，所以式（2-1）是主要的反应,相同摩尔数的NO 和NO 2与NH 3反应按照式（2-3）进行。

当NO 与NH 3按相同的摩尔数反应时，化学方程式为

O H N O NH NO 22236444+?→?++ … …………………………（2-1）

当NO 与NH 3按3：4的摩尔比反应时，化学方程式为

O H N NH NO 223212786+?→?+ …………………………………（2-2）

当NO 与NO 2的混合气体（NO≥NO 2）和NH 3按1：1的摩尔比反应时，化学方程

式为

O H N NH NO NO 2232322+?→?++ ………………………………（2-3）

2.3.2 SCR 反应器的能量平衡

理论上，当SCR 系统运行正常时，NO 、NO 2被NH 3还原反应都是反应热。

（1）NO 还原：

O

H N O NH NO 22232

3

41+?→?++ ………………………………（2-4） 反应热约为Q=97 kcal/mol(NO)

（2）NO+NO 2还原：

O H N NH NO NO 2232322+?→?++………………………………（2-5）

反应热为Q=83kcal/mol （NO+NO 2）

（3）NO 2还原：

O

H N NH NO 223262

7

43+?→?+ …………………………………（2-6） 反应热为Q=122kcal/mol （NO 2） 2.3.3 还原剂消耗量估算

影响SCR 烟气脱硝设计的主要因素之一是还原剂的选择，目前世界上常用的还原剂有两种：液氨和尿素[11]。实际脱硝工程中，还原剂及其稀释风量可以通过成熟的物料平衡计算程序计算，NO 是NO x 的主要含量，一台锅炉脱硝还原剂的消耗量可以进行估算，公式如下[12]，即

)100

1/(10)1001(621214417823

β

-?---=-O H Vg NOx m C a q MC q NH …………………（2-7） )100

31/(10)10051.71(62125.521102.14608.0441788

-?-?--?????=

-- h kg /17=

式中：M ------- 摩尔比，通常为SCR 系统的脱硝效率；M=80%

C NOx ----- NOx 含量（标态、干基、6%O 2），mg/Nm 3；

q Vg ------ 烟气流速（标态、湿基），m 3/h ； O H C 2 ----- 烟气中H 2O 的含量，%； β ---------- 氨的逃逸率，ppm ； α ---------- 实际O 2含量，%； 3

m N H q ------ NH 3的流量，kg/h ； 10-8 ------- 单位转换系数。 2.3.4 稀释风量估算

目前国内NH 3稀释空气比设计时满足锅炉在BMCR 时（ B oiler maximum continue rate ，锅炉最大连续蒸发量，主要是在满足蒸汽参数、炉膛安全情况下的最大出力）NH 3含量小于5%公式为[12]。

2217771.01

771.0133=?==mNH VNH q q m 3/h ………………………………（2-8） 418225

95

)(5953=?==BMCR q V VNH air

m 3/h……………………………（2-9） 式中：3VNH q ---- 标态下NH 3流量，m 3/h ； V air ----- 标态下稀释空气比率，m 3/h 。 2.3.5 NO x 脱除效率

《火电厂大气污染物排放标准》要求燃煤电厂对NOx 排放限量由200mg/Nm 3降至

100mg/Nm 3[13]。脱硝效率是反应器脱硝系统性能的重要指标之一。在实际工程中，通过分析仪表测量反应器进出口的NOx 浓度，经过DCS 系统计算比较后将信号反馈给氨流量调节阀，从而来控制喷入烟道的氨量，使得脱硝效率得到保证[12]。

%100?-=

xin

xout

xin NOx NO NO NO η …………………………………………（2-10）

%80%100460

92

460=?-=

式中：NO xin ---- 反应器入口处NO x 的含量，标态，mg/Nm 3；

NO xout ---- 反应器入口处NO x 的含量，标态，mg/Nm 3；

x

NO η---------NO x 百分比脱除效率。

2.4 SCR 尺寸计算估算

2.4.1 SCR 反应器横截面积尺寸估算

SCR 反应器横截面尺寸是由锅炉烟气流量和表面速度决定的，典型的流经催化剂的表面速度一般为5~6m/s ，在实际工程中对催化剂面积进行估算时可以用公式[12]，即 Q=117500Nm 3/h(标况)

q Vfluegas =337662Nm 3/h(实际测量数值)

759.185

3600337662

3600=?=

?=

υ

L q A Vfluegas catalyst m 2 …………………………(2-11)

式中：L ? -------- 烟气线速度，m/s ； q Vfluegas -- 锅炉烟气流量，m 3/h ； 3600 ----- 单位换算系数； A catalyst -- 催化剂层截面积，m 2。

SCR 反应器横截面积需要考虑催化剂的安装结构和几何形状，一般必须比催化剂横截面积大15%左右。

6.21759.1815.115.1=?==catalyst SCR A A m 2 ………………………（2-12）

取整即A SCR =20m 2。 2.4.2 SCR 横截面估算

一、催化剂体积估算

在工程中，催典型燃煤锅炉SCR 法脱硝催化剂层一般按照2+1层布置方式[12]，即一般催化剂至少安装两层，其中催化剂体积的估算公式[12]为：

specific

catalyst Vfluegas catalyst K M q V βη

)

1ln(-

=

………………………………………（2-13）

44685

18)

0.18.01ln(337662=?-

?=

m 3

式中：M ---------- NH 3和NO 2的摩尔比；

K catalyst ---- 催化剂活性常数，K catalyst =18由厂家提供；

βspecific ---- 催化剂比表面积，m 2/m 3；一般为427~860 m 2/m 3； V catalyst --- 催化剂估算体积，m 3。 （2）催化剂层数估算

在确定了催化剂层的截面积和催化剂的体积后，根据实际工程烟气流量等参数，则可估算出催化剂的层数，计算公式为[12]：

9.1759

.182.144

=?=

=

catalyst

layer catalyst layer A h V N ………………………（2-14）

式中：h layer ------ 催化剂模块的高度，暂定为1200mm ； A catalyst ---- 催化剂层截面积，m 2； V catalyst ---- 催化剂估算体积，m 3； N layer ------ 催化剂层数；

根据公式（2-11）计算结果，不包括后期需要安装的备用层，通常需要调整催化剂模块的高度，是催化剂层数接近整数，当hlayer=1160 mm 时，N layer 接近2。 （3）催化剂高度估算

SCR 反应器的高度一般由催化剂的层数（包括初始安装和预留层）、催化剂的安装空间和整流层安装高度等因素确定。则反应器的高度估算公式[12]为：

2)1)(1(C h C N H layer +++=…………………………………（2-15）

25.133.0)16.12.3()12(=++?+=m

式中：N+1 ------- 催化剂的层数； C1 --------- 支撑、安装催化剂所需高度，m ；C1=3.2m （经验值） C2 --------- 整理层安装所需高度，m ；C2=0.3m （经验值） H ---------- 反应器的高度，m ； 2.5 烟气进出口尺寸的确定

烟气在烟道中流速一般为5~6m/s ，烟气流量为337662m3/h 。进口烟道的横截面积为

25.56

3600117500

53600≈?=?=

Q A m2 ……………………………（2-15） 根据原先锅炉出口烟道部分形状以及改造现场的实际情况，将烟道横截面设计为矩形，尺寸为5000mm×1050mm 。出口接入低温省煤器，根据省煤器厂家提供尺寸，烟道出口

尺寸为5000mm×2100mm。

2.6 SCR反应器工艺计算结果汇总

表2.3 SCR反应器工艺计算汇总

项目

物性数据

烟气流量Nm3/h337662烟气温度C

360

工作压力

a

MP0.0058 入口处NO x含量mg/Nm3460 出口处NO x含量mg/Nm392 NO x脱除效率% 80 还原剂消耗量kg/h 17

稀释风量m3/h418

设备结构尺寸催化剂横截面积m218.759 催化剂体积m344 反应器横截面积m220 反应器高度m 13.25

2.7 设计条件图

进过初步的设计，SCR反应器的设计条件图如图2.3所示。

表2.3 设计条件图

设备名称: SCR 反应器 设备简图

接管口

序号 尺寸 用途

a 5000×1050 烟气进口

b 5000×2100 烟气出口

3 结构设计及强度计算

3.1 厚度计算 3.1.1 反应器壁厚计算

SCR 反应器属于大型薄壁平板钢壳结构，其承受面向力和竖向载荷的能力相对比较弱，反应器的壁厚对承载能力的影响不大，取6mm 即可[14]，主要依靠内部和外部加固梁柱承受负荷，从而保证了设备的强度和刚度。 3.1.2 进出口烟道壁厚计算

根据《火电厂烟气煤粉管道设计规程》第5.1.1条，烟道壁厚一般为5mm ，可根据实际工程的具体情况来确定。考虑到腐蚀裕量等问题，最终壁厚取值为6mm 。根据《火电厂烟气煤粉管道设计规程》第5.2.1条，SCR 反应器烟道采用Q345低合金作为材料。 3.2 催化剂的选型计算

催化剂是燃煤电站SCR 脱硝系统的核心，它的组成，结构，生活和相关参数对脱硝效