【《SCR系统的设计与计算过程案例》2500字】

第1章引言SCR系统的设计与计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u5002SCR系统的设计与计算过程案例 1179971.1初始计算数据 1128811.2SCR反应器设计计算 1265691.2.1NOx脱除效率 119271.2.2稀释风量估算 386521.2.3还原剂消耗量估算 3308961.2.4SCR反应器的物料恒算 431621.2.5SCR反应器的能量平衡 6112771.2.6选择性催化还原反应器尺寸计算 745611.2.7催化剂的选型 8212751.2.8喷氨系统喷射管设计 9132961.2.9氨气/烟气静态混合器 9281671.2.10吹灰器设计 91.1初始计算数据系统操作压力：0.1Mpa；进入系统烟气的流量：4×104Nm3/h；进入系统烟气的温度：140℃；进口烟气的浓度：800ppm；进入反应器气体的空速范围：8000—10000/h；SCR系统脱硝效率：>85%；SCR系统选择性：>90%；进口空气中O2的浓度：3.0vol%；进口空气中水蒸气的浓度：3.0vol%。1.2SCR反应器设计计算1.2.1NOx脱除效率脱硝效率是反应脱硝系统性能一个十分重要的指标。我国最新颁布的标准，要求燃煤电厂对氮氧化物的排放的最高限量由原来的200mg/Nm3降到100mg/Nm3[19]。=85%1.2.2稀释风量估算就目前来说，在我们国家，NH3稀释空气比在设计的时候要求满足：锅炉在BMCR时氨气含量小于5%，计算公式为[18]：m3/hm3/h）1.2.3还原剂消耗量估算选择合适的还原剂是进行设计的关键一步。目前在国内和国外，可以正常投入生产使用的还原剂有两种：一种是液氨，另一种是尿素[17]。在实际投入生产的脱硝工程当中，还原剂和其稀释风量都可以通过完整并且成熟的SCR烟气脱硝工艺物料平衡计算程序进行计算，得到准确的数据，计算公式如下[18]，即上式中：M摩尔比，通常为SCR系统的脱硝效率；M=85%CNOxNOx含量（标态、干基、6%O2），mg/Nm3；QVg烟气流速（标态、湿基），m3/h；CH2O烟气中H2O的含量，%；β氨的逃逸率，ppm；α实际O2含量，%；qmNH310-8单位转换系数。1.2.4SCR反应器的物料恒算SCR反应器中的主要反应是：。首先进行浓度换算:上式中：浓度单位ppm与mg/m3的换算公式为：NO质量浓度=上式中：M为气体分子量ppm测定的体积浓度值T温度，单位kBa压力，单位pa带入公式计算得：NO的质量浓度=表1.1浓度单位ppm与mg/m3的换算（25℃和1个大气压）名称分子式分子量ppmmg/m3一氧化氮NO300-3000-4010-10000-1339浓度单位mg/m3与mol/m3的换算：单位换算=进口NO的浓度为800ppm换算浓度为：1.3299×10-5mol/m3vol%：体积百分比，是一个表示溶液浓度的单位，在相同的温度和压力下，溶质的体积与溶液的体积之比，就称为体积百分比。百分之一也就是说10000ppm=1Vol%。o单位换算=H单位换算=表1.1烟气浓度换算进口烟气浓度浓度(mol/m3)NO800ppm1.3299×10-5O23.0vol%；8.737×10-3H2O(g)3.0vol%；8.737×10-31.反应的NO计算:VNO入=40000mNO的出口浓度=进口烟气中NO的浓度×（1-脱硝效率）=1.3299×10-5×（1-85%）=0.3495×10-5所以，参与的NO的浓度=NO进-NO出=1.3299×10-5-0.3495×10-5=1.9804×10-5mol/m31.在进行反应的过程当中O2，N2，H2O的浓度增量为：O2出=O2进-O2反应=O2进-（O2化学方程式前面的系数/NO化学方程式前面的系数）×所以参与的NO的浓度=8.737×10-3-1.9804×10-5/4=8.2419×10-3mol/m3N2出=1.65625×10-5mol/m3H2O(g)出=H2O(g)进+H2O(g)反应=H2O(g)进+（H2O(g)化学方程式前面的系数/NO化学方程式前面的系数）×所以参与的NO的浓度=8.737×10-3+1.9804×10-5×1.5=9.0341×10-3mol/m33.稀释风量估算：在NH3进入烟气之前，需要和一定量的空气进行混合，为了SCR脱硝系统的安全性和保障气体的有效混合[15]。对稀释风量进行计算的具体公式如下：VV空气的速率为：524.4m3/h。代入公式：V稀释空气的体积流量为：V4.液氨储罐的选型：对液氨储罐进行选型，对装液氨的液氨储罐容量进行计算：m需要选择两个液氨储罐，一个正常工作时使用，一个作为备用,根据计算得：液氨储罐的容量选择155t。1.2.5SCR反应器的能量平衡按照书本上的理论来进行判断，当SCR脱硝工艺系统在工业生产中正常投入生产运行的时候，一氧化氮、二氧化氮被氨气发生还原反应放出的热量都是反应热。（1）NO还原：反应热约为Q=97kcal/mol(NO)（2）NO+NO2还原：反应热为Q=83kcal/mol（NO+NO2）NO2还原：反应热为Q=122kcal/mol（NO2）1.2.6选择性催化还原反应器尺寸计算1.催化剂横截面积A催化剂=A由于SCR反应器的横截面是正方形，所以反应器的边长计算公式为：反应器边长=A催化剂0.5=1.6m所以反应器边长为1.6m。3.催化剂体积查阅相关的资料，令进入SCR脱硝工艺系统烟气的空速为9000h-1。SV计算催化剂的高度，公式为：L4、SCR反应器高度h所以SCR反应器高度为4.4m。5、反应器中催化剂层数的估算n所以反应器催化剂层数预估为1层。6、反应器催化剂总层数n所以反应器催化剂总层数为2层。1.2.7催化剂的选型催化剂的选型会对催化效率的高低产生较大的影响。催化效率的大小将会影响脱硝的效率，该锅炉厂的脱硝效率为85%，所以我们需要对催化剂进行合理的选型[24]。在选型的过程当中，我们主要考虑了两种类型的催化剂，一种是板式催化剂，另一种是蜂窝式催化剂，两种催化剂进行比较，综合考虑，由于蜂窝式催化剂的比表面积更加大，同时它的脱硝效率也更高，所以我们选择蜂窝式催化剂作为SCR反应器的催化剂[23]。总的催化剂数量是200块，比表面积为350m2/g，堆积密度为4.1g/ml，孔隙率为18%，催化剂单价为6000元/吨。催化剂的单元尺寸是30mm×30mm×30mm，每一个催化剂层总共有64个模块。1.2.8喷氨系统喷射管设计我们对喷氨系统喷射管进行选型设计得：喷氨管的直径选取75mm，射喷孔的直径选取15mm，喷射管一共有9支，管里面共有180个孔，管里面的孔平均分布在烟道截面上，喷嘴和烟气呈45°角度。1.2.9氨气/烟气静态混合器综合考虑之后，我们对氨气/烟气静态混合器进行设计和选型，选择的混合器是星形混合器，星形混合器的生产厂家是托普索公司。星形混合器是由圆盘组成的，混合器中圆盘的形状为四角星。1.2.10吹灰器设计由于催化剂是蜂窝式的，蜂窝式催化剂的比表面积很大，在平时生产的时候会比较容易积灰，所以就需要设置吹灰器来防止催化剂上面的灰尘积累得过多而影响催化剂的性能[4]。我们对上面的一些因素进行了综合的考虑，对吹灰器进行选型，最后选择声波式吹灰器。声波式吹灰器的构造如图1.2所示：图1.2声波吹灰器外观图在反应器进行生产运行时，因为蜂窝式催化剂裸露在空气中的面积很大，催化剂的表面容易积灰，我们需要在催化剂