燃煤电厂SCR低温脱硝工艺设计

2 SCR系统的设计与计算

2.1 设计执行标准

1《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003 2《燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用》-2007 3《燃煤电站SCR烟气烟气脱硝工程技术》-2009

2.2 原始数据

烟气流量： Q=2×104 Nm3/h； 烟气温度：T= 150℃； 进口浓度：NOX in = 700ppm； 进口O2浓度：O2in=4.0vol%； 进口H2O(g)浓度：H2Oin=3.5vol%； 操作压力：0.1Mpa； 空速范围：8000--10000h-1； 脱硝效率：>85%； 选择性：>90%。

2.3 SCR反应器设计计算

2.3.1 SCR反应器的物料恒算

在燃煤电站SCR工艺中由于NO的含量占整个NOx的95%左右，所以

4NO?4NH3?O2?4N2?6H2O首先进行浓度换算:

是主要反应。

表2.1 烟气浓度换算

进口烟气 NO O2 H2O(g) `

浓度 700ppm 4.0vol%； 3.5vol%； 浓度(mol/m) 3.125×10-5 -3 -3 31.7857×101.5625×1010

进口NO的浓度为700ppm换算浓度为3.125×10-5mol/m3 1.反应的NO计算

V3NO入?20000m/h?7?10-4?14m3/h

NO去除率?VNO入?VNO出V?14?VNO出?85%NO入14VNOout?2.1m3/hVNO反应?14-2.1?11.9m3/h

NO的出口浓度为0.46875×10-5

所以参与的NO的浓度= NOin-NOout =3.125×10-5-0.46875×10-5 =2.65625×10-5 mol/m3 2.反应的NH3的计算 氨的逃逸率为10ppm

VNH3逃?20000m3/h?10?5?0.2Nm3/h 根据反应原理: 4NO + 4NH3 + O2 = 4N2 + 6H2O 可以得到反应的氨为:11.9Nm3/h。 NH3in= NH3反应+ NH3逃逸 =0.2+11.9 =12.1Nm3/h

所以喷入氨速率为：12.1Nm3/h 3.反应过程中O2,N2,H2O的浓度增量为： O2out = O2in- O2反应

=1.7857×10-3-2.65625×10-5/4

=1.7791×10-3mol/m3 N2out=2.65625×10-5 mol/m3 H2O(g)out= H2O(g)in+ H2O(g)反应

=1.5625×10-3+2.65625×10-5×1.5 =1.6023×10-3 mol/m3 4.稀释风量估算：

`

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为了系统的安全性和保障你好和延期有效混合，一般需要在NH3进入烟气之前，先和一定量的空气混合。目前国内NH3稀释空气比在设计时满足锅炉在BMCR时NH3含量小于5%[15],因此可以根据NH3的消耗量估算稀释风的量，具体计算公式为：

Vair?955?qVNH3；

Vair------标态下稀释空气比率，m3/h； qVNH3------标态下NH3流量，m3/h； V955?q95air?VNH3?5?12.1?229.9m3/h 所以稀释空气的速率为：229.9m3/h。 管道的选型：

根据气体的流速大约为：10m/s。 根据公式：

VS??R2?

VS----体积流速，m3/s； R----管道半径，m； V----流体的线速度，m/s。

稀释空气体积流量为：Vair=229.9m3/h=0.064m3/s。 5.稀释空气管道的半径为：

R?VS???0.0643.14?10

?0.048m?48mm所以稀释空气管道选取公称直径为50mm的管径。 氨气的体积流量为12.1m3/h=0.00336m3/s 6.氨气的管道的半径为：

R?VS???0.003363.14?10

?0.01m?10mm `

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所以氨气管道选取公称直径为50mm的管径。

烟气的体积流量为：20000m3/h=5.56m3/s 7.烟气的管道的半径为：

R??VS??5.56

3.14?10?0.420m?420mm所以烟气管道半径选取公称直径为450mm的管径。 8.液氨储罐的选型：

选型原则：保证储罐里面的液氨容量供系统连续运转一个月。 m液氨 =12.1×24×30×103/22.4×17=65t

液氨储罐选择两个，一用一备,其容量大概为65t。

2.3.2 SCR反应器尺寸计算 1.催化剂横截面积

Acatalyst2?10?? ?1.11m2 3600??3600?5qfluegas4式中:

qfluegas——锅炉烟气流量,m3/h；

V——典型的流经催化剂表面的速度，m/s,通常取5m/s[1]； 催化剂的单边长，1.05m，按照1m计算；

3600——单位换算系数。 2. SCR 反应器横截面积

考虑催化剂模块几何形状及其它方面，SCR 反应器横截面积约比催化剂横截面积大15%。

则SCR 反应器横截面积：

ASCR?1.15Acatalyst?1.15?1.11?1.2765m2?1.28m2

式中：

Acatalyst ——催化剂横截面,m2 ；

`

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