电厂烟气脱硝及烟囱排放氮氧化物设计计算书

电厂烟气脱硝及烟囱排放氮氧化物设计计算书1.设计依据及引用标准本计算书针对1025t/h亚临界燃煤锅炉，开展烟气脱硝系统及烟囱NOx排放专项设计计算，包含燃烧烟气量核算、NOx原始生成计算、低氮燃烧+SCR脱硝工艺设计、氨耗量核算及烟囱排放、落地浓度校核，全程严格遵循国家及行业现行规范，主要引用标准如下：GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》DL/T5121-2000《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》HJ562-2010《火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法》GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》HJ75-2017《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》GB/T13201-91《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》（烟囱高度校核）《环境保护计算手册》（化学工业出版社）锅炉制造厂热力计算标准方法设计原则：系统设计满足安全稳定运行、超低排放达标、工况适应性强、运行经济节能的要求，脱硝效率、氨逃逸、排放浓度、环境扩散指标均符合规范限值。2.基础数据与设计条件项目符号数值单位锅炉参数———锅炉型号—亚临界自然循环汽包炉—最大连续蒸发量BMCR1025t/h过热蒸汽出口压力/温度p17.5/541MPa/℃给水温度t275℃锅炉效率η92.0%燃料特性（收到基）———碳C—56.5%氢H—3.2%氧O—7.8%氮N—0.9%全硫S—1.0%灰分A—22.1%水分M—8.5%低位发热量Q21.5MJ/kg烟气参数———省煤器出口过量空气系数α1.25—省煤器出口烟气温度T380℃烟气含氧量（干基）O~4.3%3.主要符号说明符号含义单位V理论空气量Nm³/kgV实际干烟气量Nm³/kgV水蒸气量Nm³/kgB燃煤量t/h或kg/hQ湿烟气流量（标态）Nm³/hC原始NOx排放浓度（干基,6%O₂）mg/Nm³η低氮燃烧脱硝效率%ηSCR脱硝效率%C烟囱出口NOx浓度（干基,6%O₂）mg/Nm³V催化剂体积m³SV空速h⁻¹M纯氨耗量kg/h4.燃烧计算与烟气量4.1理论空气量依据燃煤燃烧计算经验公式，理论空气量计算公式：V代入设计煤种参数计算：V4.2实际干烟气量理论干烟气量计算公式：V代入参数计算：V考虑过量空气系数，实际干烟气量：V烟气水蒸气生成量计算公式：V代入参数计算：V总湿烟气量：V4.3燃料耗量选取过热蒸汽焓hsh=3390kJ/kg，给水焓Q锅炉燃煤消耗量计算公式：B代入参数计算：B考虑工况波动、设备裕量，取设计燃煤耗量B=115标态下每小时总湿烟气量：Q标态下每小时干烟气量：Q5.NOx原始生成浓度计算5.1燃料型NOx本项目燃用中等挥发分烟煤，燃料氮向NO转化率取ηN→NO=20%。每千克燃煤含氮质量为9gm5.2热力型NOx锅炉炉膛平均温度1400℃，热力型NOx生成量较低，依据火电脱硝工程经验关联式估算：m5.3总NOx生成量及原始浓度燃煤总NO₂生成量：m实际含氧量下干烟气NOx质量浓度：C实际干烟气含氧量核算：O按国标要求折算至6%基准含氧量，折算系数：f锅炉原始NOx排放浓度（干基、6%O₂）：C6.低氮燃烧改造效果本锅炉采用低氮燃烧器（LNB）+燃尽风（OFA）组合低氮燃烧技术，行业同类工况设计脱硝效率取ηLNB=50%，SCRC（干基、6%O₂基准）7.SCR脱硝工艺设计计算7.1脱硝效率要求依据GB13223-2011重点地区特别排放限值，烟囱出口NOx控制限值为50mg/Nm³，所需理论SCRη考虑工况波动、催化剂老化余量，设计SCR脱硝效率取90%。7.2催化剂体积估算选用燃煤高灰工况适配的中温蜂窝式催化剂（V₂O₅-WO₃/TiO₂），设计空速SV=2500V代入参数计算：V采用2+1层常规布置方案，初装两层催化剂体积230m³，预留备用层体积115.57.3氨耗量计算SCR系统需脱除的NO₂质量流量：Δ代入参数计算：Δ为控制氨逃逸≤3ppm，设计氨氮摩尔比取0.95，NH₃与NO₂理论质量比17/46，纯氨耗量：M选用20%浓度氨水，对应氨水消耗量：M7.4氨逃逸浓度验证系统控制氨逃逸体积浓度≤3ppm（干基），折算为质量浓度：c计算结果满足HJ562-2010规范氨逃逸控制要求（≤3ppm），可有效避免下游空预器堵塞、腐蚀问题。8.烟囱出口排放浓度及排放量8.1设计排放浓度SCR系统投运后烟囱出口NOx排放浓度：C排放浓度低于50mg/Nm³国标限值，预留充足运行余量。8.2小时排放量单台锅炉NOx小时排放总量：E代入参数计算：E8.3与标准限值比较项目设计值标准限值结论烟囱出口NOx浓度41.4mg/Nm³50mg/Nm³达标排放速率33.0kg/h—满足总量控制要求9.烟囱高度与环境影响校核电厂现有烟囱高度Hs=210m，出口内径6m，排烟温度85℃（358K），环境温度20℃（293K），烟气出口流速vs=20m/s，10m采用霍兰德公式计算烟气抬升高度：Δ代入参数计算：Δ烟气有效源高：H按最不利工况假设，所有NOx转化为NO₂，采用有风点源扩散模式估算最大落地浓度：C式中排放速率Q=33.0×C计算最大落地浓度远低于GB3095-2012《环境空气质量标准》NO₂小时均值限值0.2mg/m³，叠加环境本底值后仍满足环保要求，烟囱高度设计合理，无局部环境污染风险。10.结果验证汇总序号验证项目计算/设计值规定或允许值结论1锅炉出口原始NOx浓度828mg/Nm³行业典型区间合理2低氮燃烧后NOx浓度414mg/Nm³设计基准值合理3SCR脱硝效率90%工艺可达、催化剂保证可靠4烟囱出口NOx浓度41.4mg/Nm³≤50mg/Nm³达标5氨逃逸浓度2.28mg/Nm³≤2.3mg/Nm³（3ppm）合格6催化剂初装体积230m³设计空速2500h⁻¹合理720%氨水耗量522kg/h系统适配工况可行8烟囱环境扩散校核最大落地浓度0.0085mg/m³≤0.2mg/m³合理合规11.总结本计算书针对1025t/h亚临界自然循环燃煤锅炉，严格依据国家及行业现行规范，完成了燃料燃烧烟气量核算、NOx原始生成计算、低氮燃烧改造、SCR脱硝系统设计、氨耗量核算、烟囱排放达标及环境扩散校核全流程计算，核心设计成果总结如下：1.设计煤种工况下，锅炉理论空气量为5.643Nm³/kg，湿烟气量7.511Nm³/kg，设计燃煤量115t/h，总标态湿烟气量8.638×10⁵Nm³/h，烟气参数核算准确，符合锅炉热力燃烧规律。2.锅炉原始NOx生成浓度为828mg/Nm³（干基、6%O₂），采用LNB+OFA低氮燃烧技术后，NOx浓度降至414mg/Nm³，从源头有效削减氮氧化物生成，降低后端SCR系统运行负荷。3.SCR系统设计脱硝效率90%，烟囱出口NOx排放浓度控制至41.4mg/Nm³，优于重点地区50mg/Nm³的超低排放限值；系统氨逃逸控制在2.28mg/Nm³以内，有效规避设备腐蚀、堵塞风险，运行稳定性高。4.催化剂采用2+1层布置，初装体积230m³，适配2500h⁻¹设计空速，预留提效改造余量；系统纯氨耗量104.4kg/h、20%氨水耗量522kg/h，运行经济可控。5.210m烟囱扩散性能良好，烟