烟气脱硝系统设计-开题报告-北京电大.doc

北 京 电 力 大 学毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 题目： 烟气脱硝系统设计 学生姓名： 学 号： 所在院系： 专业班级： 指导教师： 职 称： 2011年 5 月 9 日 一、选题背景和意义为防止锅炉内燃煤燃烧后产生过多的氮氧化物污染环境，应进行脱硝处理，将氮氧化物还原或氧化为无污染产物。统计数据显示，我国氮氧化物排放量最大的是火电行业，占到38%左右。 据中国环保产业协会组织的中国火电厂氮氧化物排放控制技术方案研究报告的统计分析，2007年火电厂排放的氮氧化物总量已增至840万吨，比2003年的597.3 万吨增加了近40.6，约占全国氮氧化物排放量的3540。据专家预测，随着国民经济发展、人口增长和城市化进程的加快，中国氮氧化物排放量将继续增长。若无控制，氮氧化物排放量在2020年将达到3000万吨，给我国大气环境带来巨大的威胁。氮氧化物及其危害：氮氧化物（NOx）是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等的总称。造成大气污染的主要是指NO和NO2。NO是煤燃烧时的主要副产物，主要来源于燃烧时煤中N的氧化及高温空气中N2和O2的反应。氮氧化物主要侵入呼吸道深部的细支气管及肺泡。当人们长期处于氮氧化物浓度过高的环境中会导致死亡，室内氮氧化物的质量浓度不能超过5mg/m31。氮氧化物不仅是导致酸雨形成的主要原因之一，也是造成光化学烟雾的根本原因，其产生的温室效应约是CO2的200300倍，其污染产生的经济损失和防治所需价值量比SO2约高出33.3；NOx还可转化为硝酸盐颗粒，形成PM2.5，增加颗粒物的污染浓度、毒性和酸性2。氮氧化物对环境危害严重，为了改善大气环境必须对氮氧化物的排放进行控制，因此对电厂脱硝系统控制的研究有很重要的工程意义和现实意义。 二、国内外研究现状 目前氮氧化物的控制技术主要分为两种，一种是在燃烧过程中控制NOx的产生，主要有低氮燃烧技术、循环流化床洁净燃烧技术（CFBC）、整体煤气化联合循环（IGCC）、洁净煤发电技术等。另一种是烟气脱硝技术，使NOx在形成后被净化，主要有选择性催化还原（SCR）、选择性非催化还原（SNCR）、SCR/SNCR联合技术等成熟技术2。本课题主要研究烟气脱硝技术。 SCR工艺是目前大规模投入商业应用并能满足最严厉的环保排放要求的脱硝工艺，NOx脱除率能够达到90以上3。具有无副产物、不形成二次污染, 装置结构简单, 运行可靠, 便于维护等优点，因而得到了广泛应用。我国SCR技术研究开始于上世纪90 年代。早在1995年台湾台中电厂58号4x550MW机组就安装了SCR脱硝装置，大陆第一台脱硝装置是福建后石电厂的16号6x600MWSCR脱硝装置，自1999年起陆续投运。典型的燃煤电厂SCR烟气脱硝系统采用氨（NH3）作为还原介质，主要由供氨与喷氨系统、催化剂（反应塔）、烟气管道与控制系统等组成4。SCR控制系统的启停由喷入的氨来控制,即依据固定的NH3/NOx摩尔比来确定所需的氨气流量。进口NOx浓度和烟气流量的乘积产生NOx 流量信号,此信号乘以NH3 / NOx 摩尔比就是基本氨气流量信号，SCR控制系统根据计算出的氨气流量需求信号去定位氨气流控制阀,实现对脱硝的自动控制5 。针对SCR烟气脱硝领域的难点之一NOx与NH3的混合，江苏苏源环保工程股份有限公司提出了“主动利用不均”的理念，在该理念的指导下开发了专利技术“喷氨格栅”，其功能是：在实际工况下，针对NOx的不均匀特性，有计划、有步骤地控制不同区域的喷氨量，实现不同区域不同的NOx/NH3配比。对于SCR脱硝技术，文献678中都有介绍，文献9则举了大唐阳城电厂的实例来介绍SCR脱硝技术在电厂的应用。另外，文献10中提到了SO3在SCR反应器中的生成及其危害，需要采取一定的措施脱除烟气中的SO3。 SNCR技术是已投入商业运行的比较成熟的烟气脱硝技术，其建设周期短、投资少、脱硝效率中等，比较适合于中小型电厂改造项目。20世纪70年代，SNCR技术首先在日本投入商业应用，目前全世界大约有300套SNCR装置，其中30个为电站锅炉，容量约为7100MW。由于SNCR法脱硝率只有3050，一般采用低NOx燃烧技术/SNCR或SNCR/SCR联合使用11。 SNCR/SCR混合技术在20世纪90年代后期研发成功，与SNCR和SCR工艺相比而言，这种混合技术特点主要是：系统脱硝效率相对较高；设备相对简单，建设周期短，占地面积小；催化剂用量较少，系统压损小等12。 对于脱硝系统的控制，文献13提出了一个指数ARMAX(ExpARMAX)模型，仿真研究表明，此模型可以在一个大的经营范围内提供令人满意的脱硝进程的建模精度。其控制算法能显著提高系统的控制性能。文献14对一个60万千瓦的火电厂热力系统进行了模拟和优化，主要研究了氨的流场及分布对原设计的改善。文献15重点介绍了烟气循环流化床（CFB）系统，使用新型吸附剂同时脱硝脱硫。 三、设计（论文）的主要研究内容及预期目标 本毕业设计的主要内容是深入探讨并分析电站脱硝系统及其控制技术。在熟悉了解电站脱硝系统的工艺流程及结构组成的基础上，总结电站脱硝系统的特点及控制难点，侧重分析电站脱硝系统的主要控制策略、控制系统组成。 预期目标为： 1、了解电站脱硝系统的工艺流程及组成结构； 2、熟悉电站脱硝系统的主要设备特性及控制难点； 3、掌握文献检索方法，在查阅大量文献资料的基础上，分析电站脱硝 系统的主要控制策略、系统组成； 4、完成外文文献的阅读和翻译（5000字）； 5、完成毕业论文的撰写。 四、工作进度安排 1、文件检索、外文阅读 2010.3.22-4.4 2周 2、熟悉电站脱硝系统的工作原理及工艺流程 2010.4.5-4.18 2周 3、研究电站脱硝系统的主要控制策略 2010.4.19-5.9 3周 4、构建并分析电站脱硝控制系统 2010.5.10-5.23 2周 5、撰写论文 2010.5.24-6.13 3周 6、修改论文、答辩准备 2010.6.14-6.20 1周 五、参考资料及文献1周涛，刘少光，吴进明，陈成武，徐玉松. 火电厂氮氧化物排放控制技术J.环境工程. 2008,26(6):82-85.2王方群,杜云贵，刘艺,王小敏.国内燃煤电厂烟气脱硝发展现状及建议J.中国环保产 业.2007:18-22.3李建中,曹志勇.燃煤电厂烟气脱硝技术的研究J.浙江电力.2008(6):9-12.4赵宗让.电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化J.中国电力.2005,38(11):69-74.5李宏.宁海电厂烟气脱硝控制技术介绍J.电力环境保护.2008,24(4):39-41. 6马忠云,陈慧雁,刘振强,李向阳.烟气SCR法脱硝工艺流程的设计与应用J.电力建设.2008,29(6):53-56.7石磊.燃煤锅炉SCR法烟气脱硝技术J.锅炉技术.2009,40(2):76-80.8冯立波,罗钟高,葛春亮.火电厂SCR烟气脱硝工艺系统设计J.能源与环境.2008:48-52.9周亚军.选择性催化还原法（SCR）脱硝技术在大唐阳城电厂的应用J.内蒙古电力技术.2008,26(6):37-39.10王智,贾莹光,祁宁.燃煤电站锅炉及SCR脱硝中SO3的生成及危害J.东北电力技术.2005(9):1-3.11范文武,陈红.电站锅炉烟气脱硝技术探讨与比较J.云南电力技术.2009,37(3):40-41.12李群.电厂烟气脱硝技术分析J.华电技术.2008,30(9):74-76.13 Hui Peng,Weihua Gui, Hideo Shioya, and Runmin Zou. A Predictive Control Strategy for Nonlinear Nox Decomposition Process in Thermal Power PlantsJ. SYSTEMS AND HUMANS.2006,36(5):904-921.14 LI Mao, YAN Hongjie, ZHOU Jiemin. Numerical simulation and optimization of flow field in the SCR denitrification system. 2009 International Conference on Energy and Environment Technology.2009.15 Yi Zhao, Yinghu