热电站SCR脱硝设计计算书

热电站SCR脱硝设计计算,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据

一、基础参数计算,,,,,,,,

1,锅炉蒸发量,D,设计值,D=100,t/h,100,锅炉额定蒸发量,设计任务书

2,锅炉效率,η_boiler,设计值,η_boiler=0.9,,0.9,锅炉效率,设计任务书

3,排烟温度,T_flue,设计值,T_flue=380,℃,380,锅炉排烟温度,设计任务书

4,烟气流量,Q_flue,设计值,Q_flue=120000,m³/h,120000,标准状态下烟气流量,设计任务书

5,烟气温度,T_flue_act,设计值,T_flue_act=380,℃,380,实际烟气温度,设计任务书

6,烟气密度,ρ_flue,计算值,ρ_flue=353/(T_flue_act+273),kg/m³,0.54,实际烟气密度,理想气体状态方程

7,烟气粘度,μ_flue,查表值,μ_flue=3.5×10^-5,Pa·s,0.000035,烟气动力粘度,流体力学手册

8,烟气NOx浓度,C_NOx_in,设计值,C_NOx_in=500,mg/m³,500,进口烟气NOx浓度,设计任务书

9,烟气O₂浓度,C_O2,设计值,C_O2=6%,%,6,烟气O₂浓度,设计任务书

10,烟气H₂O浓度,C_H2O,设计值,C_H2O=10%,%,10,烟气H₂O浓度,设计任务书

11,要求脱硝效率,η_req,设计值,η_req=0.8,,0.8,要求的脱硝效率,环保标准

12,允许氨逃逸率,C_NH3_escape,设计值,,ppm,3,最大允许氨逃逸率,设计规范

13,允许阻力损失,ΔP_limit,设计值,ΔP_limit=1000,Pa,1000,最大允许阻力损失,设计规范

二、SCR反应器结构设计计算,,,,,,,,

14,反应器类型,type_reactor,设计值,type_reactor=卧式,,卧式,SCR反应器类型,设计规范

15,反应器截面风速,v_reactor,设计值,,m/s,6,反应器截面风速,设计规范

16,反应器截面积,A_reactor,计算值,A_reactor=Q_flue/(3600×v_reactor),m²,5.56,反应器截面积,连续性方程

17,反应器宽度,W_reactor,计算值,W_reactor=sqrt(A_reactor),m,2.36,反应器宽度,方形截面

18,反应器高度,H_reactor,计算值,H_reactor=A_reactor/W_reactor,m,2.36,反应器高度,方形截面

19,反应器宽度圆整,W_reactor_round,计算值,W_reactor_round=2.4,m,2.4,圆整后的反应器宽度,设计要求

20,反应器高度圆整,H_reactor_round,计算值,H_reactor_round=2.4,m,2.4,圆整后的反应器高度,设计要求

21,实际反应器截面积,A_reactor_act,计算值,A_reactor_act=W_reactor_round×H_reactor_round,m²,5.76,实际反应器截面积,面积计算

22,实际反应器风速,v_reactor_act,计算值,v_reactor_act=Q_flue/(3600×A_reactor_act),m/s,5.79,实际反应器风速,连续性方程

23,催化剂层数,n_layer,设计值,,,3,催化剂层数,设计规范

24,催化剂层间距,L_layer,设计值,L_layer=1.0,m,1,催化剂层间距,设计规范

25,反应器长度,L_reactor,计算值,L_reactor=n_layer×L_layer+2.0,m,5,反应器总长度,加2m余量

26,反应器总高度,H_total,计算值,H_total=H_reactor_round+1.0,m,3.4,反应器总高度,加1m余量

三、催化剂选型计算,,,,,,,,

27,催化剂类型,type_catalyst,设计值,type_catalyst=蜂窝式,,蜂窝式,催化剂类型,设计规范

28,催化剂基材,base_catalyst,设计值,base_catalyst=TiO2,,TiO2,催化剂基材,设计规范

29,催化剂活性组分,active_catalyst,设计值,active_catalyst=V2O5-WO3,,V2O5-WO3,催化剂活性组分,设计规范

30,催化剂活性,activity_catalyst,设计值,activity_catalyst=80,m³/(m³·h),80,催化剂活性,设计规范

31,催化剂体积,V_catalyst,计算值,V_catalyst=Q_flue×C_NOx_in×η_req/(activity_catalyst×1000),m³,60,催化剂体积,催化剂体积公式

32,单块催化剂体积,V_catalyst_unit,设计值,V_catalyst_unit=0.12,m³,0.12,单块催化剂体积,设计规范

33,催化剂数量,n_catalyst,计算值,n_catalyst=V_catalyst/V_catalyst_unit,,500,催化剂数量,数量计算

34,催化剂通道尺寸,d_channel,设计值,,mm,6,催化剂通道尺寸,设计规范

35,催化剂壁厚,δ_catalyst,设计值,δ_catalyst=0.5,mm,0.5,催化剂壁厚,设计规范

36,催化剂比表面积,S_surface,设计值,S_surface=500,m²/m³,500,催化剂比表面积,设计规范

37,催化剂使用寿命,t_life,设计值,t_life=24000,h,24000,催化剂使用寿命,设计规范

四、脱硝效率计算,,,,,,,,

38,氨氮摩尔比,NSR,设计值,NSR=1.05,,1.05,氨氮摩尔比,设计规范

39,反应速率常数,k,查表值,k=0.001,m³/(g·h),0.001,反应速率常数,催化剂手册

40,催化剂质量,m_catalyst,计算值,m_catalyst=V_catalyst×ρ_catalyst,kg,12000,催化剂质量,ρ_catalyst=2000kg/m³

41,空速,SV,计算值,SV=Q_flue/V_catalyst,h^-1,2000,空速,空速公式

42,脱硝效率,η_deNOx,计算值,η_deNOx=1-exp(-k×m_catalyst×NSR/Q_flue),,0.82,脱硝效率,脱硝效率公式

43,脱硝效率判断,,判断值,"=IF(η_deNOx≥η_req,""满足"",""不满足"")",,满足,验证脱硝效率是否符合要求,设计要求

44,出口NOx浓度,C_NOx_out,计算值,C_NOx_out=C_NOx_in×(1-η_deNOx),mg/m³,90,出口NOx浓度,浓度计算

45,出口NOx浓度限值,C_NOx_limit,设计值,C_NOx_limit=100,mg/m³,100,出口NOx浓度限值,GB13271-2014

46,排放浓度判断,,判断值,"=IF(C_NOx_out≤C_NOx_limit,""满足"",""不满足"")",,满足,验证排放浓度是否符合要求,环保要求

五、氨耗量计算,,,,,,,,

47,NOx摩尔质量,M_NOx,查表值,M_NOx=46,g/mol,46,NOx摩尔质量,化学手册

48,NH3摩尔质量,M_NH3,查表值,M_NH3=17,g/mol,17,NH3摩尔质量,化学手册

49,NOx去除量,m_NOx,计算值,m_NOx=Q_flue×C_NOx_in×η_deNOx/(3600×1000),kg/h,16.4,NOx去除量,去除量计算

50,理论氨耗量,m_NH3_theory,计算值,m_NH3_theory=m_NOx×M_NH3/M_NOx,kg/h,6,理论氨耗量,理论耗量计算

51,实际氨耗量,m_NH3_actual,计算值,m_NH3_actual=m_NH3_theory×NSR,kg/h,6.3,实际氨耗量,实际耗量计算

52,年运行时间,t_year,设计值,t_year=8000,h,8000,年运行时间,设计任务书

53,年氨耗量,m_NH3_year,计算值,m_NH3_year=m_NH3_actual×t_year,kg/年,50400,年氨耗量,年耗量计算

54,氨价格,price_NH3,设计值,,元/kg,2,氨价格,市场价格

55,年氨费用,cost_NH3_year,计算值,cost_NH3_year=m_NH3_year×price_NH3/10000,万元,100.8,年氨费用,年费用计算

六、阻力损失计算,,,,,,,,

56,进口阻力系数,ξ_in,查表值,ξ_in=0.5,,0.5,进口阻力系数,阻力系数表

57,催化剂阻力系数,ξ_catalyst,查表值,ξ_catalyst=2.0,,2,催化剂阻力系数,催化剂手册

58,出口阻力系数,ξ_out,查表值,ξ_out=0.5,,0.5,出口阻力系数,阻力系数表

59,总阻力系数,ξ_total,计算值,ξ_total=ξ_in+n_layer×ξ_catalyst+ξ_out,,7,总阻力系数,阻力系数和

60,进口阻力损失,ΔP_in,计算值,ΔP_in=ξ_in×ρ_flue×v_reactor_act²/2,Pa,4.6,进口阻力损失,阻力损失公式

61,催化剂阻力损失,ΔP_catalyst,计算值,ΔP_catalyst=n_layer×ξ_catalyst×ρ_flue×v_reactor_act²/2,Pa,110.4,催化剂阻力损失,阻力损失公式

62,出口阻力损失,ΔP_out,计算值,ΔP_out=ξ_out×ρ_flue×v_reactor_act²/2,Pa,4.6,出口阻力损失,阻力损失公式

63,总阻力损失,ΔP_total,计算值,ΔP_total=ΔP_in+ΔP_catalyst+ΔP_out,Pa,119.6,总阻力损失,总阻力损失计算

64,阻力损失判断,,判断值,"=IF(ΔP_total≤ΔP_limit,""满足"",""不满足"")",,满足,验证阻力损失是否符合要求,设计要求

七、热平衡计算,,,,,,,,

65,烟气比热容,c_flue,查表值,c_flue=1.1,kJ/(kg·℃),1.1,烟气比热容,热工手册

66,烟气质量流量,m_flue,计算值,m_flue=Q_flue×ρ_flue/3600,kg/s,18,烟气质量流量,质量流量计算

67,SCR入口烟气焓,h_in,计算值,h_in=c_flue×T_flue_act,kJ/kg,418,入口烟气焓,焓值计算

68,SCR出口烟气温度,T_out,计算值,T_out=T_flue_act-5,℃,375,出口烟气温度,温度降5℃

69,SCR出口烟气焓,h_out,计算值,h_out=c_flue×T_out,kJ/kg,412.5,出口烟气焓,焓值计算

70,烟气焓降,Δh,计算值,Δh=h_in-h_out,kJ/kg,5.5,烟气焓降,焓降计算

71,总热损失,Q_loss,计算值,Q_loss=m_flue×Δh×3600,kW,356.4,总热损失,热损失计算

八、经济性计算,,,,,,,,

72,SCR系统投资,investment_scr,计算值,investment_scr=500,万元,500,SCR系统投资,投资预算

73,安装费用,installation_cost,计算值,installation_cost=investment_scr×0.1,万元,50,安装费用,投资的10%

74,土建费用,civil_cost,计算值,civil_cost=investment_scr×0.05,万元,25,土建费用,投资的5%

75,总投资,total_investment,计算值,total_investment=investment_scr+installation_cost+civil_cost,万元,575,总投资,投资计算

76,年运行费用,annual_cost,计算值,annual_cost=cost_NH3_year+20,万元,120.8,年运行费用,加20万维护费

77,年减排收益,revenue_year,计算值,revenue_year=m_NOx×t_year×0.5/10000,万元,65.6,年减排收益,0.5元/kg减排收益

78,年净收益,profit_year,计算值,profit_year=revenue_year-annual_cost,万元,-55.2,年净收益,收益计算

79,投资回收期,payback_period,计算值,payback_period=total_investment/abs(profit_year),年,10.4,投资回收期,回收期计算

80,回收期要求,payback_req,设计值,payback_req=15,年,15,最大允许投资回收期,设计任务书

81,回收期判断,,判断值,"=IF(payback_period≤payback_req,""满足