一种烟气脱硫脱硝一体化系统毕业设计

哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）SO2 和NOX一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 摘 要污染是造成大气污染的主要原因。随着新的污染物排放标准的颁布，烟气脱硫脱硝技术面临着前所未有的压力和挑战。如何经济、有效地提高脱硫脱硝效率，降低 SO2 和 NOX 的排放量，成为大气环境污染控制工作者研究的热点问题。 本文针对各种同时脱硫脱硝技术进行了分析对比，通过对比各种不同工艺的优缺点，最后确定采用 SCR 和 CuO 同时脱硫脱硝技术。根据设计参数，对 SCR 脱硝反应器和脱硫反应器进行设计计算，又对氨储存罐，喷氨格栅等辅助设备进行了初步的设计选型。最后绘制了 SCR 和 CuO 同时脱硫脱硝一体化技术的系统图，并进行造价估算。基本达到了设计要求。 关键词 ：烟气，脱硫脱硝，一体化Abstract I哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 SO2 and NO X pollution is the main reason for air pollution With the new emission standards promulgated, flue gas desulphurization and denitrification facing unprecedented pressures and challenges. How to cost-effectively improve the efficiency of desulfurization and denitrification, reducing SO2 and NOX emissions, atmospheric pollution control workers become a hot research issue.In this paper, a variety of simultaneous desulfurization and denitrification were analyzed and compared, by comparing the advantages and disadvantages of different techniques, and finally determine the use of SCR, CuO simultaneous desulfurization and denitrification technologies. According to the design parameters of SCR denitrification and desulfurization reactor design and calculation, and the ammonia storage tanks, ammonia injection grid and other auxiliary equipment for the preliminary design and selection. Finally draw the SCR, CuO simultaneous desulfurization and denitrification systems diagram, and conduct cost estimates. Basically meet the design requir ements.Key word: Flue gas, desulfurization and denitrification, the integration of目 录第一章 前 言 . 1 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）II哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 1.1 选题背景 . 1 1.2 研究意义 . 1 1.3 脱硫脱硝概述 . 2 1.3.1 活性炭吸收脱硫脱硝工艺 . 2 1.3.2 CuO 同时脱硫脱硝工艺 . 3 1.3.3 NOXSO 同时脱硫脱硝工艺 . 4 1.3.4 SNRB 技术工艺 . 4 1.3.5 WSASNOX 脱硫脱硝技术工艺 . 5 1.3.6 电子束法 . 6 1.3.7 流光放电等离子体同时脱硫脱硝 . 6 1.3.8 鲁奇公司 CFB 脱硫脱硝技术工艺 . 6 1.3.9 活性焦吸附法(BF) . 8 1.3.10 整体干式 SO2/NOX 排放控制工艺 . 9 1.4 脱硫脱硝工艺流程和系统选定 . 10 1.4.1 工艺流程选择 . 10 1.4.2 工艺介绍 . 10 1.5 本章小结 . 11 第二章 脱硫脱 硝系统设计计算 . 12 2.1 设计参数 . 12 2.2 CUO 脱硫原理 . 12 2.3 CUO 脱硫脱硝塔的设计计算 . 13 2.4 SCR 脱硝系统的设计计算 . 18 2.4.1 基本设计参数 . 19 2.4.2 SCR 反应器的设计计算 . 19 2.4.3 催化剂的选型 . 25 2.5 SCR 塔的设计计算 . 26 2.6 氨区的设计 . 28 2.6.1 液氨的存储与供应系统 . 31 2.6.2 喷氨的方式 . 32 2.7 尿素脱硫系统设计 . 33 III哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 2.7.1 设计参数 . 33 2.7.2 脱硫塔的设计计算 . 33 2.8 本章小结 . 35 第三章 管道的 设计及压损计算 . 36 3.1 简易流程图 . 36 3.2 设计原理 . 36 3.3 管道设计及压损计算 . 37 3.4 本章小结 . 44 第四章 其他设 备设计计算及选型 . 45 4.1 烟囱的设计 . 45 4.2 液氨储罐及供应系统 . 46 4.3 鼓风机 . 47 4.4 液氨泵 . 48 4.5 除尘器选型 . 49 4.6 设备表 . 50 4.7 本章小结 . 52 第五章 经济分 析与运行维护 . 53 5.1 经济分析的意义 . 53 5.2 经济评价的原理 . 53 5.3 脱硝还原剂的经济分析 . 53 5.4 工程概算 . 55 5.4.1 编制依据 . 55 5.4.2 投资概算 . 55 5.4.3 运行成本计算 . 56 5.5 调试、运行及维护 . 57 5.5.1 氨区的安全规范 . 57 5.5.2 系统调试 . 58 5.5.3 系统维护 . 58 第六章 结论与 展望 . 59 IV哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 6.1 结论 . 59 6.2 展望 . 59 参考文献 . 60 致 谢 . 61 声明 . 62 V哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 第一章 前 言 1.1 选题背景 大气污染是二十一世纪人类社会生存和发展所面临的最严重的环境问题之一,其中燃煤烟气中二氧化硫和氮氧化物的污染控制是目前大气污染控制领域中最主要的任务。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,占世界煤产量的 25%,而在很长一段时间内,我国一次能源以煤炭为主的格局很难改变,因此燃煤是我国大气污染的主要来源。我国煤炭产量的 80%多用于直接燃烧,产生大量的煤烟型大气污染。煤燃烧产生 SO2、NOx、HF、CxHy 等有害气体,造成的酸雨、温室效应和臭氧层破坏等大气污染,严重影响了人类的生存环境。因此削减和控制燃煤产生的 SO2 和 NOx污染,是我国能源和环境保护部门面临的严峻挑战。 车辆、船舶、飞机的尾气主要成分是氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等多种化学成分，近几年来，我国汽车产业迅速发展，社会保有量在 1400 万辆以上，汽车主要集中在城市，成为城市的大气污染物的主要来源。一些城市地区出现的光化学烟雾，重要原因就是汽车排放的碳氢化合物和氮氧化合物，通过阳光紫外线作用，形成有毒烟雾。其危害性不但大大影响了空气环境质量而且还刺激人体眼睛和上呼吸道粘膜，引起发炎，严重的引起哮喘，头疼、肺气肿等疾病。治理大气污染，治理汽车尾气也是重中之重。另外，居民的生活和取暖过程中对大气环境也造成了不少危害，民用燃煤向大气环境中排放的主要是二氧化硫，而二氧化硫又是形成酸雨的主要元凶之一。 众所周知，我国是以燃煤为主的能源结构的国家，煤产量已据世界第一位，年产量达到 12 亿吨以上，2000 年将达 15 亿吨，2010 年将达到 18 亿吨。煤炭占一次能源消费总量的 75%。燃煤造成的大气污染有粉尘、SO2、NOX 和 CO2 等，随着煤炭消费的不断增长，燃煤排放的二氧化硫也不断增加，连续多年超过 2000 万吨，已居世界首位，致使我国酸雨和二氧化硫污染日趋严重。 1.2 研究意义 燃煤烟气中的 SO2 和NOX是大气污染物的主要来源，给生态环境带来严重危害。随着工业化的快速发展，烟气脱硫脱硝一体化技术逐渐被提上日程，引起各国学者1哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 的广泛关注。目前世界上研究开发的脱硫脱硝技术大致可分为两类：一类是传统的分步脱除，即将单独的脱硫和脱硝装置进行简单的串联，这种方式不仅系统庞杂、占地多，而且投资运行费用高，不便于大面积推广应用。另一类就是目前较为热门的一体化技术(Integrated technology)，该技术已逐步成为烟气净化应用的发展趋势。 1.3 脱硫脱硝概述 脱硫技术研究始于 20 世纪初，至今已有 90 多年的历史。目前，世界各国开发、研制、使用的概括起来 SO2 控制技术已超过 200 种。概况起来，主要有燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫(烟气脱硫)和煤的转化利用技术。烟气脱硫(即燃烧后脱硫),烟气脱硫技术主要是利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的 SO2，并使其转化为稳定的硫化物或硫。按其脱硫方式以及脱硫反应产物的形态可分为湿法、干法、半干法 3大类。而烟气脱氮法主要有电子束法、吸附法、液体吸收法、微生物法、选择性非催化法（SNCR）和选 择性催化法（ SCR） 。 1.3.1 活性炭吸收脱硫脱硝工艺 活性炭吸收脱硫脱硝工艺是日本研究的一种干式固相吸收和再生工艺。该工艺主要由吸附、解吸和硫回收三部分组成。活性炭法脱除机理为：烟气中的 SO2 在脱硫塔中被活性炭吸附，并被催化氧化为吸附态硫酸，随脱硫塔中活性炭一起被送入分离塔；脱去 SO2 的烟气将被送入第二级脱硝塔中，在活性炭的催化作用下 NOX 与NH3 在塔中反应生成 N2。在分离塔中吸附了 H2SO4 的活性炭在 350下热解可再生。该法反应温度为 100200，SO2 脱除率可达 90%，NOx 脱除率可 70% 。研究表明：活性炭对 SO2 的吸附主要是化学吸附，脱硫效率大于 96%；活性炭对 NOx 的吸附则包括物理吸附和化学吸附，脱硝效率大于 75%。德国、美国最早于 20 世纪 50 年代开始活性炭脱硫脱硝研究，日本自 20 世纪 70 年代后大力发展了相关工艺。1987年，德国首先把活性炭同时脱硫脱硝的方法用于燃煤电厂。日本电力能源公司安装了活性炭工艺，1995 年开始运行，其 SO2 的脱除率达到 90%以上，NOx 脱除率达到80%以上。 活性炭法最大的缺点是炭的损耗，另外还存在吸附设备庞大的缺点。 工程案例：广州贝龙环保热力设备股份有限公司成立于 1995 年 9 月。贝龙环保公司专业从事烟气脱硫脱硝，特种垃圾处理等环保项目设计。 2哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 图 1.1 活性炭脱硫脱硝处理厂 1.3.2 CuO 同时脱硫脱硝工艺 CuO 同时脱硫脱硝技术将 CuO 作为活性组分，而其中主要以 CuO/AI2O3 和CuO/SiO2 为主，CuO 含量通常占 4-6%，在 300-450的温度范围内与烟气中的 SO2 发生反应形成的 CuSO4，同时 CuO 对 SCR 法还原 NOX 有很高的催化活性，吸收饱和的CuSO4 被送去再生，再生过程一般用 CH4 气体对 CuSO4 进行还原，释放的 SO2 可制酸，还原得到的金属铜或 Cu2S 再用烟气或空气氧化，生成的 CuO 又重新用于吸收还原过程。采用此工艺一般能达到 90%的 SO2 脱出率和 7580%的 NOX 脱除率。在美国伊利诺伊燃煤电厂 70MW 机组进行了应用，取得了预期的效果。具体工艺如图 2.2 所示。 3哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 1.3.3 NO图 1.2 CuO 同时脱硫脱硝工艺 XSO 同时脱硫脱硝工艺该法系统中，烟气通过一个置于除尘器下游的流化床，在流化床内 SO2 和NOX为吸附剂所吸收，吸附剂是用碳酸钠泡制过的具有大表面积的球形粒状氧化铝，净化过的烟气再排入烟囱。1991 年，美国能源部匹兹堡能源中心(PETS)利用 NOXSO 法在 60kW 发电机组烟气净化装置上进行了中试试验，研究了工艺参数对 SO2 及 NOx脱除率的影响、吸收剂性能随使用时间的变化、再生气体种类对再生效果的影响等。结果表明，反应温度在 130时，SO2 和 NOx 的脱除率分别达到 90%和 70%。 NOXSO 同时脱硫脱硝工艺的优点：NOXSO 同时脱硫脱硝系统工艺的锅炉适应性好；脱硫脱硝的效率高；运行维护费用低；系统可靠性高；不产生二次污染。它的不足：NOXSO 同时脱硫脱硝系统工艺投资费用高；能耗大，耗电占电厂发电量的 4%左右；工艺流程较复杂；工艺系统占地面积大。 1.3.4 SNRB 技术工艺 SNRB 工艺是 把所有的 SO2、NOX 和颗粒的处理都集中在一个设备内，即一个高温的集尘室中。其原理是在省煤器后喷入钙基吸收剂脱除 SO2，在气体进布袋除尘器前喷入 NH3 在布袋除尘器的滤袋中悬浮选择性催化还原催化剂以去除 NOX。 4哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 该工艺由于将三种污染物的清除集中在一个设备里，从而减少了占地面积，并且在脱氮之前已除去 SO2 和颗粒物，因而减少了催化剂层的堵塞、磨损和中毒。其缺点是需要采用特制的耐高温陶瓷纤维编织的过滤袋，因而增加了成本，距离大规模工业应用还有一定的差距。目前，该工艺应用还不多。 1.3.5 WSASNOX 脱硫脱硝技术工艺WSASNOX 技术采用两种催化剂。原理是烟气先经过 SCR 反应器，在催化剂作用下 NOX 被氨气还原成 N2，随后烟气进入改质器，SO2 催化氧化为 SO3，在降膜冷凝中凝结水合为硫酸，进一步浓缩为可销售的浓硫酸。该工艺是丹麦 Halder TopsoeA/S 研究开发的，并于 1991 年首次应用在丹麦的 NEFO（ELSAM ）300MW的燃煤电厂。在该技术工艺中可以从 SO2 转换、SO3 水解、H2SO4 冷凝、脱除 NOX 的反应中回收热能，在 300MW 的电厂其能耗仅为发电量的 0.2%（煤中含硫量为 1.6%时） 。丹麦 NEFO 电 厂的 WSA-SNOX 工艺的工艺如图 1.3 所示： 图 1.3 丹麦 NEFO 电厂的 WSASNOX 工艺流程图 5哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 1.3.6 电子束法 电子束法(EBA) 是一种物理与化学原理相结合的脱硫脱硝技术。它是利用电子加速器产生强氧化性的自由基等活性物质,把烟气中的 SO2 和 NO 氧化为 SO3 和 NO2,这些高价的硫氧化物和氮氧化物与水蒸气反应生成雾状的硫酸和硝酸,并与加入的NH3 反应生成硫铵和硝铵,脱硫、脱硝同时完成,达到净化烟气的目的。 早在 1970 年,日本首先开始电子束脱硫技术的研究,并于 1977 年建成第一个工业示范基地。随后美国和德国也相继开展这方面的研究工作。20 世纪 80 年代末期,日本茬原公司(Ebara )和原子能研究所 (JAERI)将该技术应用到烟气同时脱硫脱硝的研究中。目前,日本高崎的日本原子能研究所(JAER)、日本藤泽的茬原公司、波兰华沙的核化学与技术研究所和德国卡尔斯鲁厄的 KFK 实验中心在该技术方面研究最为成熟,而且现在均在进行改革工艺和降低能耗方面的完善工作。 在我国,成都热电厂于 1997 年引进该技术,实际运行脱硫率 86.8%,脱硝效率17.6%。中国工程物理研究院环保工程研究中心自主开发的电子束氨法脱硫脱硝技术,目前已经完成了中试,并在中国和波兰都有工业装置的示范运行。 1.3.7 流光放电等离子体同时脱硫脱硝 流光放电等离子体是一种新型的高频高压交直流叠加流光放电等离子体脱硫脱硝一体化技术。该法利用正极性发电,在相似的电极结构和电压水平条件下,利用流光头表面产生的高能电子,可以打开化学健,激发产生 OH、O等氧化性极强的自由基,继而实现脱硫脱硝、氧化亚硫酸盐等目的。该法由于采用电力电子半导体高频开关器件及高频开关电源技术,克服了原有电子束和脉冲电晕方法的电源无法工业化应用的弊端,具有良好应用前景。目前在荷兰、日本、韩国和中国都进行着10-100 kW 工业性示范研究 ,然而要实现该技术的产业化 ,需要解决的 2 个核心技术问题是大容量的等离子体系统和优化的等离子体处理工艺。 1.3.8 鲁奇公司 CFB 脱硫脱硝技术工艺 鲁奇公司 CFB 脱硫脱硝将消石灰用作脱硫的吸收剂脱除二氧化硫，产物主要是CaSO4 和 10%的 NH3SO4。脱硝反应使用氨作为还原剂进行选择催化还原反应，催化剂是具有活性的细粉末化合物 FeSO4.7H2O，不需要支撑载体，运行温度在 385C。目前此技术已经进行了中试，中试建在 Dettingen 的 RWE 的一个电厂。烟气中二氧化硫浓度为（450630）10-6mg/m ，氮氧化物浓度为（170320）10-6mg/m ，63 3哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 在 Ca/S 摩尔比为 1.21.5 时，能达到 97%的脱硫率；在NH3/NOX 比为 0.71.0 时，脱硝率达 88%。该法脱硫脱硝属于燃烧中处理，脱硫采用循环流化床，脱硝采用低氮燃烧方式。2001 年我国在四川白马电厂 300MW 机组建示范工程，但白马电厂仅用于脱硫，而未尝试同时脱硫脱硝。 图 1.4 四川白马电厂 近年来 CFB 在国内的电厂已经达到一定的规模，如果结合新建电厂预留未来脱硝装置空间，未来在原有 CFB 脱硫的基础上加装同时脱硝装置，其前景非常地好。 循环流化床的优点：投资费用较低；脱硫装置不需要太大空间；固硫剂产物以固态排放。循环流化床的不足：燃烧采用低氮烧燃，脱硝效果不能保证；由于锅炉内喷射 CaO 吸收剂进行脱硫,产生 CaCO3 和煤灰一起排出，易造成二次污染；控制排烟温度 70，需要有排烟加热装置。鲁奇 CFB 脱硫脱硝工艺脱硫脱硝的效果较好，每千瓦的单位投资为 185 美元左右，运行成本为 10-20mill/kwh，工艺耗电一般总发电量的 0.4%，但其占地面积较大，并且脱硫脱硝的副产物暂时还不能进行综合利用，耗水较多。 7哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 图 1.5 鲁奇 CFB 工艺流程图 1.3.9 活性焦吸附法(BF) BF 法是一种利用活性焦进行烟气同时脱硫、脱硝的技术。通过活性焦的微孔吸附作用,将 SO2 存于活性焦的微孔内,再通过热再生,产生高浓度的 SO2 气体,经过转化装置形成高纯硫磺、浓硫酸等副产品；NOX 则在加氨的条件下经活性焦的催化作用生成水和氮气,排入大气。 BF 法不仅能够实现脱硫、脱硝一体化,而且还能脱除烟气中粉尘、 SO3(湿法难以除去)、卤素化合物、有害重金属和有毒气体(如二恶英等)。另外,该法还具有占地面积小、运行费用低、节水效果明显、无污染以及遇碱或盐类时催化剂不致老化等优点。应指出的是:BF 法必须将活性炭改性为活性焦,普通活性炭的综合强度(耐压、耐磨、耐冲击)低,表面积大,若使用移动床,因吸附、再生损耗大,存在经济问题。另外,为解决该法存在的反应速度缓慢等缺点,近年来一些研究者提出利用微波诱导活性炭吸附,从而利用催化还原来脱硫、脱硝。该技术用活性炭作为氮氧化物载体,在向活性炭床施加微波能的条件下,使 SO2 还原为单质硫,NOX 还原为氮气,脱硫、脱8哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 硝效率均达 96%以上。 工程案例：国电南京自动化有限公司与中国煤炭科学研究院联合开发，具有自主知识产权。该装置采用以煤为原料生产的活性焦为脱硫剂，整个工艺分为吸附，再生，副产品合成，最终产品为浓硫酸，液体二氧化硫或结晶元素硫等，整个过程中不产生水和二次污染。 图 1.6 国电南京公司研发处理厂 1.3.10 整体干式SO2/NOX排放控制工艺 整体干式SO2/NOX工艺是在缺氧环境下向燃烧器内喷入部分煤和部分燃烧空气来抑制NO X 生成，其余的燃料和空气在第二级送入，以完成燃烧。干式吸收剂则注入烟道中脱除二氧化硫。此技术在美国的 Colorado Arapahoe 电站 100MW 机组得以应用，达到 70%左右的氮氧化物的脱除率和 55%75%的二氧化硫的脱除率。在工艺流程中燃烧器通过在缺氧的环境下喷入部分煤和部分燃烧空气来抑制 NOX 的生成，其余的燃料和空气在第二级送入，以完成整个燃烧的过程。过剩的空气的引入是为了完成燃烧的过程，以及进一步去除 NOX。低 NOX 燃烧器预计可减少 50%的NOX 的排放，而且在通入过剩空气后可达 70%以上。此外，两种干式吸附剂被喷入哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）9哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 锅炉烟道中以减少 SO2 的排放，钙被喷入空气预热器上游，或者把钠和钙喷入空气预热器的下游中。顺流加湿的干式吸附剂有助于提高 SO2 的捕获率、降低烟气温度和流量，以减少纤维袋式除尘器上的压降。无论整体干式 SO2/NOX 工艺，还是单个技术都可以应用于电厂或工业锅炉上，它仅需要适当的设备投资和停机时间即可，且所需空间较少，它们可应用于各种容量的机组，但主要适用于较老的中小机组。 整体干式 SO2/NOX 排放控制工艺的优点：对机组容量的适应性好；占地空间少；适合老机组的改造。 整体干式 SO2/NOX 排放控制工艺的不足：耗水量大；生成的石膏应用有限；脱硫脱硝率不高；烟气进入烟囱时需要加热。 1.4 脱硫脱硝工艺流程和系统选定 1.4.1 工艺流程选择 本设计采用 CuO 和 SCR 和尿素结合的方法的同时脱硫脱硝技术。此工艺具有SCR 脱硝和尿素脱硫的特点，又兼备了 CuO 脱硫脱硝的优点。 1.4.2 工艺介绍 CuO/ -Al2O3 联合脱硫脱硝工艺利用负载于多孔载体 Al2O3 上的 CuO 与烟气中的 SO2 和 O2 反应生成 CuSO4 以达到脱硫的目的；在 NH3 和 O2 存在的条件下，CuO 和CuSO4 又可作为催化剂将 NOX 还原为 N2；当吸附剂吸收 SO2 达到饱和时，可利用CH4、H2 等气体将其还原再生，得到较高浓度的 SO2 和单质的 Cu。SO2 经回收可进一步加工成硫酸、硫磺和液体的 SO2。Cu 能被烟气中的 O2 快速氧化生成可供重新使用的CuO。 氧化铜吸附脱除 SO2 过程可分为 3 个步骤： 吸附过程包括： 2 （1-1） （1-2） （1-3） 再生过程包括: （1-4） 1012 2 3SO CuO CuSO3SO AL O Al ( SO )CuSO 2H Cu SO 2H O哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）氧化过程包括： 一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 CuSO4 4H 2 CuS 4H 2 SCuS H 2 Cu H 2SAl2 ( SO4 ) 3 12 H 2 Al2 S3 12H2 22O（1-5） （1-6） （1-7） （1-8） 氧化铜催化还原脱除 NOX 的过程：4 NO 4NH 3 O2 4 N 2 6 H 2O （1-9） 2 NO 4 NH 3 O2 3 N 2 6 H 2O （1-10） 6 NO 4NH 3 5N 2 6H 2O （1-11） 6 NO 8 NH 3 7 N 2 12H 2O （1-12） NO 2NH 3 NO2 2 N 2 3H 2O （1-13） 4 NH 3 3O 22 N 2 6H 2O （1-14） CuO/ -Al2O3 催化/吸附剂可以同时脱除电站锅炉烟气中的 SO2 和NO附近有较高的脱硫脱硝效率和优良的可再生性能。 X,其在 4001.5 本章小结 本章介绍了本毕业设计的选题背景以及研究意义，并罗列了各种常见的同时脱硫脱硝一体化系统类型，简单叙述了他们的优点与缺点，最终选定了自己的设计系统，即 SCR 加 CuO 加尿素法同时脱硫脱硝一体化系统。 111哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 第二章 脱硫脱硝系统设计计算 2.1 设计参数二氧化硫浓度 SO 21000mg / m 3 ；二氧化硫摩尔质量 SO 264g / mol ； 3氮氧化物浓度NO X1250mg / m3； 烟气量 Q=156000Nm /h。 2.2 CuO 脱硫原理氧化铜不仅作为 SO2 的催化氧化剂,同时也作为 SO3 的吸附剂。在氧化铝载体没有完全被氧化铜覆盖时发生反应。反应过程一直进行到氧化铜余量很小或 SO2 的出口浓度达到最大限定值时,吸附剂就应该进行再生。吸附过程的速率受温度和已吸附的 SO2 量的影响。研究表明：反应速率和硫容都随着温度升高而增大。随着反应的进行，反应速率会逐渐降低,因为能够吸附 SO2 的活性位在逐步减少。 2吸附过程包括： SO 2 12O2 SO 3 （2-1） SO2 CuO CuSO4 （2-2） 再生过程包括: 3SO3 AL2O3 Al 2 ( SO4 ) 3 （2-3） CuSO 42H 2 Cu SO2 2H 2O （2-4） CuSO4 4H 2 CuS 4H 2 S （2-5） CuS H 2 Cu H 2S （2-6） 氧化过程包括： Al 2 ( SO4 ) 312 H 2 Al 2 S3 12H 2O （2-7） 1原理公式 CuOSO O CuSO哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）12哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 2 22.3 CuO 脱硫脱硝塔的设计计算每秒 SO2消耗摩尔量: c（2-8） n1 M Q 3600 （2-9） 式中，n每秒 SO2 消耗摩尔量，mol/s； cSO2 的浓度，mg/m ； MSO2 的摩尔质量，g/mol； Q烟气量，m /h。 得： M64g / mol0.68mol / s3 /h 3600 同时脱硫脱硝反应的特点，在于反应过程催化剂的活性组分发生变化.脱硫反应使催化剂中 的 CuO 不断的变 为 CuSO4，从而使脱硝反应中由 CuO 起主要催化作用逐步转为 CuO 和 CuSO4 同时起催化作用，从下列的实验数据可看出活性组分的变化对脱硫脱硝反应的影响。 表 2.1 反应时间对脱除率的影响 反应时间/min 30 60 90 120 150 180 脱除率/% 83.4 85.6 87.7 89.8 92.0 93.2 脱硫率/% 98.7 97.6 96.4 95.3 93.5 88.5 133133cn Q 36001000mg / m10 156000m哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）一种烟气脱硫脱硝一体化系统设计 实验 数据表明，CuSO4 比 CuO 具有更好的脱硝催化作用，随着 CuSO4 对 CuO 摩尔比的上升，脱硝率也不断地上升.在实验操作条件下，当其摩尔比超过 1.46 时，脱硝率可 升至 90%以上.反应时间对脱硫率的 影响是很明显的，随着 CuO 被消耗脱硫率是逐渐下降的，根据实验数据计算，当 lm 体积催化剂中的有效铜(CuO)摩尔数与每小时通过该催化剂的气体所带入的 SO2 摩尔数之比(即 Cu/S 比)小于 0.83 时，难于保证脱硫率在 90%以上，而且下降比较快.这可以设想固定床有一个一定高度的脱硫主要反应区，此主要反应区随着脱硫反应的进行逐步地向反应器出口处移动，当反应区的前端超过出口时，具有有效铜的固定床高度开始满足不了主要反应区所需的高度，而且随着反应的继续进行越来越满足不了，以致脱硫率加快下降。 取反应时间为 30min 此时脱硫效率为 98.7% SO2 消耗的量为： n2 n1 t (2-10) 式中，n2反应时间内消耗 SO