燃煤锅炉烟气脱硝设计

SCR反应器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
剂的表面速度为5m/ s左右，在实际工程中可以用如下速度值来对催化剂横截 面积进行估算，即
由已知条件知烟气流量：1.25×105 m3/h，带入式中得催化剂层截面积 A catalyst= ———— m2 = 6.94 m2
3600×5 125000
定源氮氧化物排放，如发电厂、工业锅炉等烟气中NOx的排放已开始得到
重视。 。 • 在未来的数十年内，伴随着环境保护法的诞生以及有关标准的日趋严格，
NOx排放的控制必将日益严格。
烟气脱硝技术
• 选择性催化还原烟气脱硝技术 选择性催化还原法（Selective Catalytic Reduction, SCR）是指在催化剂的作 用下，以NH3还原剂，“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2
N——是喷氨空数； W——是喷氨截面宽，（取与反应器截面宽相同值=2）； H——是喷氨截面高,(取与反应器截面长相同值=4)；
L1——是喷氨管间距；
Lh——是喷空间距； D——是喷氨空直径；
m——是氨气流量；
• 取烟气流速5m/s ，推知 喷氨管横截面积8m2，喷氨截面宽、高可取与2m、 4m。 1.假设孔径取6mm。
考虑到催化剂几何形状及安装结构，SCR反应器的横截面积比催化剂面积多
15%左右，因此，反应器横截面积： Ascr=1.15A catalyst=6.94×1.15=7.99≈8 取反应器横截面厂为3.2m,宽为2.5m。
SCR催化剂尺寸估算
V —— 催化剂估算体积，m3； q——锅炉烟气流量，m3 /h； η——系统设计的脱硝效率，%； K——催化剂活性常数； β——催化剂比表面积m2/m3，取380 m2 /m3；
M——NH3与NOx的化学摩尔比，取1；
• η=NOXin÷NOXout =1-（20 mg/m3÷ 109.92 mg/m3×100%）≈82% • 本设计中假设在催化剂分别使用1、2、3、4年后的活性分别为0.91、0.84、 0.77、0.70，取 K catalyst 为0.7。 • q=1.25×105 m3/h
又称湿法烟气脱硝，主要包括水吸收法、酸吸收法、碱中和吸收法、氧化吸收
法、液相还原吸收法等。液相吸收脱硝方法消耗大量吸收剂，吸收产物会造成二 次污染。
• 微生物法 用微生物净化NOx废气的思路是建立在用微生物净化有机废气、臭气以及
用微生物进行废水反硝化脱氮获得成功的基础上的。
• 活性炭吸收法 活性炭具有发达的微孔结构和较大的比表面积，对烟气中的NOx和SO2有
和H2O。
• 选择性非催化还原烟气脱硝技术 选择性非催化氧化还原法（Selective Non-Catalytic Reduction, SNCR）工艺
，是把含有NHx基的还原剂喷入炉膛温度为850℃～1100℃的区域后，迅速热分解
成NH3和其它副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行SNCR反应而生成N2艺。 • 液体吸收法
较强的吸附能力。因此，活性炭发不仅能脱硝，而且能脱硫。
• 电子束照射法（EBA）和脉冲电晕等离子体法（PPCP） • 炽热碳还原法 • 湿式络合吸收法
各种烟气脱硝工艺的比较
• 经过表1.3各种脱硝方法的特点、优缺点的比较。由于SCR技术处理气量大 、净化效率高、技术成熟，所以最后决定选择选择性催化还原法（SCR） 进行燃煤电厂锅炉烟气脱硝设计。
55计算。 大修理费：按脱硝装置造价的1%预提。 用电量：脱硝装置用电
量按800KW/h计算。（参考：2250000m3/h、去除率90%、入口NOx浓度 500mg/m3）
SCR反应原理
• SCR是在一定的温度和催化剂的作用下，还原剂有选择性地把烟气中的
NOx还原为无毒无污染的N2和H2O，还原剂可以是碳氢化合物（如甲烷、 丙烯等）、 氨、尿素等。
SCR脱硝效率的主要影响因素
• 工作温度 • 入口烟气含尘量 • 入口烟气SO2含量
• 入口烟气NOx含量
• SCR出口烟气NH3含量 • SCR出口烟气NOx含量 • 催化剂
（包括汽车及一切内燃机燃烧排放的NOx）；
• 表1.1列出了我国近几年来电站锅炉氮氧化物的排放情况
我国电力工业以火电为主，随着电力工业迅猛发展，火电装机容量随之迅速增 加，大容量高参数的300MW及以上火电机组正成为电力工业的主力机组。火电 厂的氮氧化物(NOx)排放总量日益增加，2000年已经超过300万吨。
燃煤锅炉烟气脱硝设计
目录
•前言
•国内NOx的排放情况及控制对策 •烟气脱硝技术 •烟气脱硝技术 •各种烟气脱硝工艺的比较 •SCR反应原理 •SCR脱硝效率的主要影响因素
•选择性催化还原脱硝系统的设计
•SCR反应器截面尺寸估算 •SCR催化剂尺寸估算 •催化剂层数估算 •反应器高度估算 •液氨储罐计算体积估算 •喷氨格栅初始方案设计 •吹灰器选择
选择性催化还原脱硝系统的设计
• SCR的关键控制参数：
处理气量：q = 1.25×105 m3/h； 烟气温度：t= 400℃； 进口浓度：NOXin = 109.92 mg/m3； 出口浓度：NOXout ≤ 20 mg/m3。
催化剂：V2O5/TiO2
SCR反应器截面尺寸估算
各工程公司根据自己的经验，其线速度的取值各有不同，其大小一般 在5～6m/s
• 氨气的流量可根据烟气进出口NOx的浓度和烟气流量推算出来。
• m=279.8m3/h。 • 计算出N=40。 • L1×Lh=0.4m2 2.D取5mm。 • N=57。 • L1×Lh=0.28m2 L1=560mm Lh=500mm。 L1=800mm Lh=500mm。
吹灰器选择
• 由于燃煤电厂烟气中的飞灰含量普遍较高，烟气进入SCR反应器后，在反
变化的载荷，达到一定的循环应力次数时，灰、渣的结构因疲劳而破坏，
然后因重力、或因流体介质媒体将灰渣清除出附着体表面，达到清灰的作 用。 • 出于降低维护成本，保护催化剂活性，以及因其温度等原因。本设计选择 声波清灰器（型号：HSQ）。
经济评价
• 设备年利用小时数：改工程投产后设备年利用小时为5500h。 氨消耗及价 格：脱硝系统价格为2800元/t，消耗量为464t/h。 定员及工资标准：电厂 脱硝新增定员2人，年人均工资为30000元，福利费综合费率按工资总额的
•经济评价
前言
国内NOx的排放情况及控制对策
• 氮氧化物主要有NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5等（本文中对氮氧化物 统称为NOx），在燃烧过程生成的氮氧化物，几乎全是NO和NO2（NO约 占90%），造成大气污染的主要也是NO和NO2
• NOx污染主要来源于生产、生活中所用的煤、石油等化石燃料的燃烧产物
• V≈38m3
催化剂层数估算
_________
已知数值带入公式中得 N=2.95 N取值3. 带入反推得 h=1.58
反应器高度估算
H=（3+1）×（4+1.58）+3.5=25.径D=3.5m,氨罐长度为L=12m,代入公式得液氨储罐体积
喷氨格栅初始方案设计
2010年火电厂装机及典型排污水平
• 现在，我国对NOx的控制已经纳入日程，NOx是我国47个重点城市环境空气 质量周报中的考核项目之一。 • 国家环保局从2000年开始要求对酸雨控制区内的NOx实行排放控制，到 2010年酸雨控制区内氮化物排放总量控制在2000年水平。 • 目前，机动车的NOx排放正逐步通过汽车尾气催化净化器加以控制，而固
应器的进出口、催化剂表面、内部钢结构表面会产生不同程度的积灰。 • 积灰的危害主要表现在降低催化剂效能、阻滞烟气流通、增加反应器重量
以及系统阻力等。
• 声波清灰是以压缩空气作为声波的能源，高强度的钛金属膜片在压缩空气
气源作用下自激振荡，并在谐振腔内产生谐振，把压缩空气势能转换为低
频声能，通过空气介质把声能传递到相应的积灰点，使声波对灰渣起到“ 声致疲劳”的作用，由于声波振荡的反复作用，施加于灰、渣的挤压循环