第1章引言SCR系統(tǒng)的設計與計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u5002SCR系統(tǒng)的設計與計算過程案例 1179971.1初始計算數(shù)據(jù) 1128811.2SCR反應器設計計算 1265691.2.1NOx脫除效率 119271.2.2稀釋風量估算 386521.2.3還原劑消耗量估算 3308961.2.4SCR反應器的物料恒算 431621.2.5SCR反應器的能量平衡 6112771.2.6選擇性催化還原反應器尺寸計算 745611.2.7催化劑的選型 8212751.2.8噴氨系統(tǒng)噴射管設計 9132961.2.9氨氣/煙氣靜態(tài)混合器 9281671.2.10吹灰器設計 91.1初始計算數(shù)據(jù)系統(tǒng)操作壓力：0.1Mpa；進入系統(tǒng)煙氣的流量：4×104Nm3/h；進入系統(tǒng)煙氣的溫度：140℃；進口煙氣的濃度：800ppm；進入反應器氣體的空速范圍：8000—10000/h；SCR系統(tǒng)脫硝效率：>85%；SCR系統(tǒng)選擇性：>90%；進口空氣中O2的濃度：3.0vol%；進口空氣中水蒸氣的濃度：3.0vol%。1.2SCR反應器設計計算1.2.1NOx脫除效率脫硝效率是反應脫硝系統(tǒng)性能一個十分重要的指標。我國最新頒布的標準，要求燃煤電廠對氮氧化物的排放的最高限量由原來的200mg/Nm3降到100mg/Nm3[19]。=85%1.2.2稀釋風量估算就目前來說，在我們國家，NH3稀釋空氣比在設計的時候要求滿足：鍋爐在BMCR時氨氣含量小于5%，計算公式為[18]：m3/hm3/h）1.2.3還原劑消耗量估算選擇合適的還原劑是進行設計的關鍵一步。目前在國內和國外，可以正常投入生產(chǎn)使用的還原劑有兩種：一種是液氨，另一種是尿素[17]。在實際投入生產(chǎn)的脫硝工程當中，還原劑和其稀釋風量都可以通過完整并且成熟的SCR煙氣脫硝工藝物料平衡計算程序進行計算，得到準確的數(shù)據(jù)，計算公式如下[18]，即上式中：M摩爾比，通常為SCR系統(tǒng)的脫硝效率；M=85%CNOxNOx含量（標態(tài)、干基、6%O2），mg/Nm3；QVg煙氣流速（標態(tài)、濕基），m3/h；CH2O煙氣中H2O的含量，%；β氨的逃逸率，ppm；α實際O2含量，%；qmNH310-8單位轉換系數(shù)。1.2.4SCR反應器的物料恒算SCR反應器中的主要反應是：。首先進行濃度換算:上式中：濃度單位ppm與mg/m3的換算公式為：NO質量濃度=上式中：M為氣體分子量ppm測定的體積濃度值T溫度，單位kBa壓力，單位pa帶入公式計算得：NO的質量濃度=表1.1濃度單位ppm與mg/m3的換算（25℃和1個大氣壓）名稱分子式分子量ppmmg/m3一氧化氮NO300-3000-4010-10000-1339濃度單位mg/m3與mol/m3的換算：單位換算=進口NO的濃度為800ppm換算濃度為：1.3299×10-5mol/m3vol%：體積百分比，是一個表示溶液濃度的單位，在相同的溫度和壓力下，溶質的體積與溶液的體積之比，就稱為體積百分比。百分之一也就是說10000ppm=1Vol%。o單位換算=H單位換算=表1.1煙氣濃度換算進口煙氣濃度濃度(mol/m3)NO800ppm1.3299×10-5O23.0vol%；8.737×10-3H2O(g)3.0vol%；8.737×10-31.反應的NO計算:VNO入=40000mNO的出口濃度=進口煙氣中NO的濃度×（1-脫硝效率）=1.3299×10-5×（1-85%）=0.3495×10-5所以，參與的NO的濃度=NO進-NO出=1.3299×10-5-0.3495×10-5=1.9804×10-5mol/m31.在進行反應的過程當中O2，N2，H2O的濃度增量為：O2出=O2進-O2反應=O2進-（O2化學方程式前面的系數(shù)/NO化學方程式前面的系數(shù)）×所以參與的NO的濃度=8.737×10-3-1.9804×10-5/4=8.2419×10-3mol/m3N2出=1.65625×10-5mol/m3H2O(g)出=H2O(g)進+H2O(g)反應=H2O(g)進+（H2O(g)化學方程式前面的系數(shù)/NO化學方程式前面的系數(shù)）×所以參與的NO的濃度=8.737×10-3+1.9804×10-5×1.5=9.0341×10-3mol/m33.稀釋風量估算：在NH3進入煙氣之前，需要和一定量的空氣進行混合，為了SCR脫硝系統(tǒng)的安全性和保障氣體的有效混合[15]。對稀釋風量進行計算的具體公式如下：VV空氣的速率為：524.4m3/h。代入公式：V稀釋空氣的體積流量為：V4.液氨儲罐的選型：對液氨儲罐進行選型，對裝液氨的液氨儲罐容量進行計算：m需要選擇兩個液氨儲罐，一個正常工作時使用，一個作為備用,根據(jù)計算得：液氨儲罐的容量選擇155t。1.2.5SCR反應器的能量平衡按照書本上的理論來進行判斷，當SCR脫硝工藝系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中正常投入生產(chǎn)運行的時候，一氧化氮、二氧化氮被氨氣發(fā)生還原反應放出的熱量都是反應熱。（1）NO還原：反應熱約為Q=97kcal/mol(NO)（2）NO+NO2還原：反應熱為Q=83kcal/mol（NO+NO2）NO2還原：反應熱為Q=122kcal/mol（NO2）1.2.6選擇性催化還原反應器尺寸計算1.催化劑橫截面積A催化劑=A由于SCR反應器的橫截面是正方形，所以反應器的邊長計算公式為：反應器邊長=A催化劑0.5=1.6m所以反應器邊長為1.6m。3.催化劑體積查閱相關的資料，令進入SCR脫硝工藝系統(tǒng)煙氣的空速為9000h-1。SV計算催化劑的高度，公式為：L4、SCR反應器高度h所以SCR反應器高度為4.4m。5、反應器中催化劑層數(shù)的估算n所以反應器催化劑層數(shù)預估為1層。6、反應器催化劑總層數(shù)n所以反應器催化劑總層數(shù)為2層。1.2.7催化劑的選型催化劑的選型會對催化效率的高低產(chǎn)生較大的影響。催化效率的大小將會影響脫硝的效率，該鍋爐廠的脫硝效率為85%，所以我們需要對催化劑進行合理的選型[24]。在選型的過程當中，我們主要考慮了兩種類型的催化劑，一種是板式催化劑，另一種是蜂窩式催化劑，兩種催化劑進行比較，綜合考慮，由于蜂窩式催化劑的比表面積更加大，同時它的脫硝效率也更高，所以我們選擇蜂窩式催化劑作為SCR反應器的催化劑[23]。總的催化劑數(shù)量是200塊，比表面積為350m2/g，堆積密度為4.1g/ml，孔隙率為18%，催化劑單價為6000元/噸。催化劑的單元尺寸是30mm×30mm×30mm，每一個催化劑層總共有64個模塊。1.2.8噴氨系統(tǒng)噴射管設計我們對噴氨系統(tǒng)噴射管進行選型設計得：噴氨管的直徑選取75mm，射噴孔的直徑選取15mm，噴射管一共有9支，管里面共有180個孔，管里面的孔平均分布在煙道截面上，噴嘴和煙氣呈45°角度。1.2.9氨氣/煙氣靜態(tài)混合器綜合考慮之后，我們對氨氣/煙氣靜態(tài)混合器進行設計和選型，選擇的混合器是星形混合器，星形混合器的生產(chǎn)廠家是托普索公司。星形混合器是由圓盤組成的，混合器中圓盤的形狀為四角星。1.2.10吹灰器設計由于催化劑是蜂窩式的，蜂窩式催化劑的比表面積很大，在平時生產(chǎn)的時候會比較容易積灰，所以就需要設置吹灰器來防止催化劑上面的灰塵積累得過多而影響催化劑的性能[4]。我們對上面的一些因素進行了綜合的考慮，對吹灰器進行選型，最后選擇聲波式吹灰器。聲波式吹灰器的構造如圖1.2所示：圖1.2聲波吹灰器外觀圖在反應器進行生產(chǎn)運行時，因為蜂窩式催化劑裸露在空氣中的面積很大，催化劑的表面容易積灰，我們需要在催化劑