烟气量200万m3h的脱硝设计

1、 学校代码： 11059 学 号： Hefei University毕业设计BACHELORDISSERTATION设计题目：烟气量200万m3/h的脱硝设计学位类别： 工学学士学科专业： 化学工程与工艺作者姓名： 高正志导师姓名： 刘雪云完成时间： 2014年6月烟气量200万m3/h的脱硝工艺设计中 文 摘 要随着经济的持续发展氮氧化物的污染也日益严重，对氮氧化物的治理也迫在眉睫。SCR技术控制锅炉烟气的排放效果非常显著，具有反应器占地面积小，工艺技术成熟，操作方便，脱硝效率高等优点，能够满足日益严峻的环保要求，目前已经被大规模应用于商业运作上，也是我国控制污染的主要手段之一。本设计的主要

2、内容是利用选择性催化还原法（SCR）脱除锅炉尾气中氮氧化物（）的工艺设计，选择最佳的工艺路线，确定合适的脱硝设备，脱除率能达到95%以上。关键词：脱硝；氮氧化物；SCR技术；工艺流程Denitration design of flue gas vulumeABSTRACTWith the sustainable development of economy, the nitrogen oxide pollution is worsening and the need of controlling nitrogen oxides is also imminent.SCR technology f

3、or the control of boiler flue gas NOX is very significant, it has a small footprint, the technology is mature and reliable, easy to operate, and has high denitration efficiency, is currently the worlds only large-scale into commercial applications and can meet the requirements of environmental prote

4、ction measures to control the increasingly serious, can be used as one of the main means of NOX pollution control in china.The main content of this design is the use of selective catalytic reduction (SCR) removal of nitrogen oxide in the exhaust gas of boiler (NOX) process design, selection of the b

5、est process, determine appropriate nitrate removal equipment. NOX denitrification rate can reach 95%. Keywords:Denitrification;nitrogenoxides;SCR;The process flow;目录第一章 绪论11.1 选题背景与意义11.2 国内外研究现状11.2.1 烟气脱硝技术方法11.3 主要研究内容(设计任务书)2第二章 SCR脱硝系统及工艺流程32.1 SCR法烟气脱硝的技术原理32.2 SCR脱硝工艺布置32.3 液氨为还原剂的SCR脱硝工艺42.3

6、.1 SCR脱硝工艺简述42.3.2 SCR脱硝工艺特点52.3.3 氨储存和供应系统(NH3区)62.3.4 氨喷射（AIG）系统62.3.5 SCR法脱硝反应系统72.4 SCR脱硝系统控制策略7第三章 脱硝工艺计算103.1 计算依据103.2 还原刻耗量的计算123.3 蒸汽消耗量的计算133.4 空气耗量143.5 反应焓及温差计算143.6 催化剂设计153.6.1 催化剂体积153.6.2 催化剂横截面积163.6.3 催化剂层数估算163.6.4 催化剂总层数163.6.5 每层催化剂所需单元数163.7 SCR反应器设计173.7.1 SCR反应器横截面积173.7.2 SC

7、R反应器高度173.8 反应器壳体的设计173.8.1 壳体高度的计算173.8.2 壳体长、宽的计算183.8.3 壳体厚度的计算18第四章 催化剂的选择及辅助设备的选型224.1 催化剂的选择224.1.1 催化剂的类型224.1.2 催化剂的选择234.2 吹灰器设计234.3 供氨装置的设计244.3.1 卸氨压缩机244.3.2 液氨储罐254.3.3 液氨蒸发器254.3.4 氨气缓冲罐264.3.5 氨气稀释槽264.4 其他设备的设计264.4.1 废水泵264.4.2 导流板装置设计27第五章 设备一览表28参考文献29致 谢31第一章 绪论1.1 选题背景与意义是大气主要污

8、染物之一。氮氧化物在大气中以多种形式存在，其中占比例最大的是和。燃煤发电所生成的中，NO占90%，其余为NO2。排入大气中，与空气中的其他成分作用，将使大气污染的性质发生变化，大气的氧化性增加，会引起许多环境问题。随着电力工业的发展和汽车数量的增多，排放量也越来越大，对我国大气环境的污染程度也越来越严重。在太阳光的下，会与空气中的其他发生光化学反应，产生光化学烟雾。光化学烟雾会对人体和环境带来巨大的危害。进入大气中的NO大部分转化成NO2，和雨水反应生成HNO3、HNO2，并随雨水到达地面，形成酸雨或者酸雾。因此，新上火电机组要控制排放，必须配有烟气脱硝装置，这也是国家环保政策的要求。1.2

9、国内外研究现状目前减少的技术大体分为三种：（1）燃烧前控制技术（燃料脱硝）就是处理燃料，降低煤中的氮含量来控制氮氧化物的排放。（2）燃烧中控制技术（低氮燃烧技术）即改变燃烧方式和生产工艺，如采用低氮燃烧器、燃料分级燃烧、低炉膛燃烧、烟气再循环等技术。（3）烟气脱硝技术，即把已产生的转化为无污染产物或可利用的产品，主要有氧化法和还原法脱硝由于低燃烧技术降低排放效率较低（一般在50%以下），不符合环境要求，因此，大多数火电厂采用烟气脱硝技术来降低的排放量。1.2.1 烟气脱硝技术方法烟气脱硝工艺可以分为两大类：干法脱硝和湿法脱硝。无论那种方法，都主要包括：酸吸收法、碱吸收法、选择性催化还原法、非选

10、择性催化还原法、吸附法、离子体活化法等。除此之外，还可以用用微生物来处理含废气。湿法烟气脱硝反应剂为液态，主要为稀硝酸吸收法和碱性溶液吸收法；干法烟气脱硝的反应剂为气态，还原剂一般为氨气。SCR脱硝工艺技术已有三十多年发展，是目前被广泛采用并能达到严格环保排放要求的脱硝工艺，脱硝效率可以超过90%，因此在国内外应用较多。但由于催化理论和反应机理在研究上的欠缺，致使该工艺还需要不断的改进完善。SCR工艺技术主要分为液氨法、氨水法和尿素法。工艺共同之处都是利用氨在催化剂的作用下将氮氧化物还原为N2和水。从安全性上考虑，液氨泄露出的氨气要比尿素水溶液或氨水危险性大得多；从经济性和其他因素上考虑，尿素

11、作原料的系统需要经过热解或水解来得到，原料供应时会伴有CO2和H2O等副产物，而且尿素系统的能耗和物耗都要高于液氨系统。本设计综合考虑选用液氨为还原剂。1.3 主要研究内容(设计任务书)本设计的主要内容是针对锅炉烟气量为200万m3/h的还原催化法脱硝工艺设计。通过对SCR技术的了解和深入研究，选择最佳的工艺路线，确定合适的脱硝设备，以期达到预定的脱硝率，使尾气的排放达到排放标准。相关参数：表1-1 烟气组成烟气排放量200Wm3/h氮氧化物的含量1500mg/m3NO体积分数90%NO2体积分数10%最终排放标准小于等于30mg/m3第二章 SCR脱硝系统及工艺流程2.1 SCR法烟气脱硝的

12、技术原理 在氮氧化物选择还原过程中，通过加入氨可以把转化为氮气和水。其主要反应如下：反应的理想温度为800到900，温度过高时，NO会被氧化成NH3；反应速率在低温时会很慢，需加入催化剂。2.2 SCR脱硝工艺布置SCR反应系统布置在火电厂锅炉之后，其布置方式有三种情况：热段/高灰布置、热段/低灰段布置和尾部SCR布置，见图2-1。图2-1 SCR反应器布置图1、热段/高灰布置 该段的烟气温度在300400，催化剂活性在此温度下活性最高，脱硝反应在此温度下进行的催化还原反应比较彻底，运行比较经济。但催化剂处于高尘烟气中，条件恶劣，影响催化剂的主要因素如下：（1）飞灰中所携带的金属成分，会使催化

13、剂“中毒”，降低催化剂的活性，影响脱硝效能；（2）反应器中的催化剂会受到飞灰的冲击磨损，而且灰尘的部分沉降会使催化剂堵塞；（3）高温烟气会烧结催化剂，损害催化剂的结构，从而使催化剂活性降低，严重时会造成催化剂失效。（4）脱硝反应过程中会产生少量NH4HSO4，会沉积在催化剂层上，腐蚀催化剂。2、 反应器布置在热段/低灰段，即省煤器后的高温静电除尘器之后，空气预热器之前。这种布置虽然避免了高含尘量和高温导致的缺点但由于经过除尘后，使得烟气所固有的自清洁作用失去，致使细小粉尘沉积在催化剂表面。此外，采用高温电除尘器，投资费用和运行要求都比较高；同时硫酸铵对设备的腐蚀在此阶段依然存在。3、 尾部烟气

14、段布置 SCR反应器布置在脱硫塔之后，这种工艺虽然可以避免高尘区SCR烟气中高粉尘和有毒成分对催化剂所造成的不良影响，但是，由于此阶段烟气温度相对较低，重新加热烟气需要巨大且昂贵的投资费用，存在着运行不经济的问题。反应器布置在灰尘高的烟气段，尽管有许多缺点，但仍比其他方式要好的多，瑕不掩瑜，因此，布置在高灰段仍然是大多数燃煤电厂的理想选择，故已经运行的SCR脱硝装置多数使用这种方式。2.3 液氨为还原剂的SCR脱硝工艺2.3.1 SCR脱硝工艺简述氨气在注氨栅格上用喷嘴喷入烟气中，在进入反应器中的催化剂层前，与烟气混合均匀。反应器通常为垂直放置，反应器中的催化剂分为上下多层，与NH3在催化剂的

15、作用下发生氧化还原反应。经过催化剂层后，烟气达到排放标准。SCR烟气脱硝系统采用的还原剂为氨气（NH3）。省煤器旁路是用来调节烟气温度的，通过调节通过省煤器烟气和旁路烟气的流量来控制反应器的温度。在反应器的上游较远的地方，安装喷氨装置，以保证氨与烟气的充分混合。图2-2为SCR法烟气脱硝的系统简图图2-2 SCR脱硝系统热网回水氨缓冲槽稀释空气空气预热器烟气SCR反应器省煤器静电除尘器废水池废水泵氨稀释槽液氨储罐氨蒸发槽卸料压缩机液氨槽车锅炉图2-3典型的SCR脱硝工艺流程图2.3.2 SCR脱硝工艺特点1、燃煤电厂SCR烟气脱硝系统包括氨气供应系统和催化还原反应系统两大部分2、氨气供应系统主

16、要设备有液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨汽化器、氨气缓冲槽及氨气稀释槽、废水泵、废水池等组成。3、脱硝反应系统由催化反应器、氨喷雾系统、空气供应系统等组成。4、在SCR系统中，液氨罐的数量可以一炉一个或多炉公用一个。5、SCR控制可进入各机组DCS，氨站系统的控制可进入公用DCS控制系统。与锅炉系统保持一致，便于系统的扩展和升级，减小了系统的维护量。6、脱硝系统：（1）烟气路线 SCR反应器位于锅炉省煤器出口烟气管线的下游，氨气均匀混合后通过均流混合器装置进入反应器入口。脱硝反应后经空气预热器预热进入除尘器。（2）SCR反应器 反应器的水平阶段安装有烟气导流装置。（2）SCR催化剂 目前商业的S

17、CR催化剂一般为V2O5-WO3/TiO2型，其特点是高活性、寿命长。2.3.3 氨储存和供应系统(NH3区)槽车中的液氨，通过卸料压缩机的压差，被送入液氨储罐中。液氨储罐至少要有两个，每个罐只装一半，以便需要时可以将其中一个罐中的液氨转移到另一个。这种做法，除了安全考虑外，还能保证其中一个罐检修时，反应器仍能继续工作。卸氨过程中，液氨减压后汽化吸热，致使管道结霜。为减少次状况，确保安全，应在卸氨管上连有自然吸热器。液氨储罐选择放置在地面，每个储罐上都安装有安全泄压阀、液位变送器。液氨供应管道上要安装止回阀和调节控制阀门，还有有安全的泄压装置，在管道事故或操作人员操作不当时，可以将危害降到最低

18、。通过温度、压力、液位等变送器输送的信号可以更好地控制氨气的泄漏量，避免氨气泄露后的扩散污染。液氨的汽化采用温水加热方式，具体为将饱和蒸汽通入工业用水中，控制水温在50到60之间。这种方式相对于直接用蒸汽加热更为温和、安全。液氨汽化器采用螺旋管，管内走物料，夹套走温水。当水温过高时切断蒸汽管道上的调节控制阀。汽化器上安装有压力控制阀和温度变送器，控制氨气的压力和温度在设定值内。氨气缓冲罐主要用来稳定气化后的氨气压力，以保证氨气进入烟道的流速和压力降。2.3.4 氨喷射（AIG）系统氨气在烟道中与烟气的混合程度，会影响到氨逃逸率和脱硝率。因此，保证烟气与氨的均匀混合至关重要。要使氨气与烟气混合均

19、匀，最完美的是使烟气浓度与氨气浓度分布一致，即在高烟气浓度出喷入多一些氨，在低烟气浓度出喷氨量相对少一些。因此，喷氨系统需要做成可调节性的。2.3.5 SCR法脱硝反应系统反应器通过合理设计的过渡段连接在烟气管道上。在烟气上游管道处必须安装烟气混合装置和导流装置，使烟气进入反应器前尽可能地与氨气混合均匀。在反应器内的催化剂层上方要安装吹灰器，来保持催化剂层的洁净。在反应器中，催化剂层结构要保持稳固状态，以免催化剂模块的错位而造成本没必要的损失。为了减少烟气在催化剂层的阻力和停留时间，要合理地排列催化剂模块，避免烟气在催化剂层中出现涡流、回流现象。反应器外壁一侧设有检修门，用于在催化剂层填装催化

20、剂模块。每层催化剂都设有人孔，方便检修清理。烟气与氨气接触后，首先经过混合栅格，提高其混合程度。之后，烟气与氨气经过导流栅格，流向发生变化。在最后进入催化剂层前，还要经过整流栅格，混合均匀性再度提高，并保证了在催化剂层的水平断面上的均匀分布。每层催化剂的上方要装有吹灰器，采用声波吹灰器吹扫。反应器的横截面和催化剂层的层间距，要能够保证吹灰器的安装和运行需求。反应器的下游设有取样点，取样管与烟道的断面相连，用于测量截面上的烟气浓度和浓度。锅炉满负荷运行时，从省煤器出来的烟气温度在375左右，锅炉低负荷运行时，出口烟气温度也在300，都在催化剂活性范围内，综合考虑，省煤器可以不设旁路，节约成本。省

21、煤器除灰能够占总灰量的5%以上，要在下方安装灰斗，同时，在SCR反应器后也布置灰斗，以减少空预器内的灰量。烟道上的弯头及截面变化处均要安装导流板，防止烟气与氨气混合不均匀对催化剂层造成的不良影响。烟道下侧要安装喷氨栅格，以便烟气与喷射的充分混合。催化剂层设计为三层，一层备用，安装方式采用集装箱安装。2.4 SCR脱硝系统控制策略前面提到过，SCR法烟气脱硝系统主要分为两大部分，一是还原剂制备系统，即NH3区；另一个为反应塔系统，即SCR区。有三个主要的控制任务：保持液氨蒸发器水温的恒定、使氨气缓冲罐氨气压力恒定以及对喷氨氨气流量的控制。通过确定的NH3 /摩尔比来控制所需要的氨气流量，进口浓度

22、和烟气流量的乘积产生流量信号，流量信号得到NH3 /摩尔比信号，继而产生氨气流量信号。摩尔比是现场测试操作期间确定的，并记录在氨气流量控制系统的程序上。计算的氨气流量需求信号为设定值，真实氨气流量信号为反馈值，设定值与反馈值的比较后经过比例积分处理，去定位氨气流量调节阀，若氨气因某些连锁失效，则氨气流量控制阀自动关闭。图2-4、2-5、2-6分别为液氨蒸发器水温、稀释空气流量控制、氨气缓冲罐氨气压力。图2-4液氨蒸发器水温控制系统氨气与空气混合达到安全范围后方可送至脱硝反应器。因此，要控制氨含量在3%5%。图2-5稀释空气流量控制图2-10氨气缓冲罐压力控制系统第三章 脱硝工艺计算3.1 计算

23、依据1脱硝系统的处理烟气量：，常压，375；2年工作日：310天；3. 脱硝率为95%；4. 烟气中的含量，烟气中含量，其中5. 烟气中的其他气体的摩尔分数：，煤种数据分析如表3-1表3-1煤质分析表 名 称 单位设计煤种 （烟煤1）校核煤种I （烟煤2）校核煤种II （神华煤）工业分析收到基全水分 %9.611.215.55收到基灰分 %19.5022.498.80收到基挥发分 %22.8225.1226.50收到基固定碳 %48.0841.19低位发热量 kJ/kg224402049023442哈氏可磨系数 %554855冲刷磨损指数 %2.351.060.84元素分析收到基碳 %58.6

24、052.7561.7收到基氢 %3.333.533.67收到基氧 %7.287.928.56收到基氮 %0.790.711.12收到基全硫 %0.901.400.60收到基灰分 %19.5022.498.80收到基全水分 %9.611.215.55灰熔融性变形温度 111013451150软化温度 119015001190溶化温度 127015001230煤灰比电阻（测量电压500V）21.5cm1.1810109.40101080cm3.6110111.701012100cm1.8810124.6010126.691010120cm2.2010121.4010134.971011150cm3

25、.810122.5010131.581012180cm1.4810121.9010138.651011灰份数据SiO2%50.4148.7830.57Al2O3%15.7332.4713.11Fe2O3%23.468.6916.24CaO%3.932.8423.54TiO2%1.090.47K2O%2.330.890.78Na2O%0.92MgO%1.270.581.01P2O3%1.67SO3%2.051.9510.31 SCR反应器进口烟气参数：表3-2 SCR进口烟气参数序号项目单位设计煤种1SCR入口空气系数11.42SCR入口烟气温度3753SCR入口烟气量m3/h4SCR入口NOx

26、浓度mg/ m315005最终排放标准mg/ m3306氨逃逸率ppm37二氧化硫含量28008烟尘浓度303.2 还原刻耗量的计算SCR法脱硝还原剂采用液氨，氨气耗量按下式计算(浓度换算为NO2浓度)：，式中：为氨气体积耗量，；为氨气质量耗量，；为标准状况下气体摩尔体积，； F为烟气体积流量(标况，干基，过剩空气系数1.4)，；为SCR反应器入口 NO2质量浓度(标况，干基，过剩空气系数1.4)，；为NO2的摩尔质量，；为NH3的摩尔质量，；N为氨氮摩尔比；为氨逃逸系数(标况，干基，过剩空气系数1.4)，；为脱确效率，%。烟气中的含量，故氨的消耗量由反应物料衡算： 故NO与NO2的转化比为2

27、:1，则3.3 蒸汽消耗量的计算脱硝工艺中，釆用蒸汽加热水后，用温水蒸发液氨得到氨气作为系统还原剂。所需蒸汽量计算如下:式中:M为需要的蒸汽的量，kg/h；为进口蒸汽焓值；为出口蒸汽焓值；E为蒸发液氨所需要的热量；KJ/kg。3.4 空气耗量脱硝反应的还原剂为氨气，因氨气体积含量在空气中达到16% 25%的时，遇明火可能会发生爆炸，所以氨气在进入烟道之前，要与空气经过混合稀释，使其达到使用安全范围。一般氨气在混合气中的体积分数为3%5%，按5%计算空气耗量公式如下：式中：为空气体积耗量， (标况)；为氨气体积耗量，(标况)。3.5 反应焓及温差计算SCR脱硝反应器中发生的氧化还原反应主要为：为

28、标况下的物质反应焓，标态下，各反应物和生成物的摩尔生成焓可由文献查得，根据盖斯定理计算可得到总焓变，如式： 根据基希霍夫公式可以得到反应焓变的计算公式如下： 系统放热 3.6 催化剂设计本次设计采用的催化剂为蜂窝状催化剂，成型催化剂按照设计催化剂尺寸大小挤出，大小为；催化剂孔间距根据烟气中飞灰浓度来设计，飞灰浓度越高的烟气孔间距要求越宽，以减少烟气阻力和烟气对催化剂的损害，烟气的飞灰浓度为，所以设计催化剂孔间距数值为7.4rnm；壁厚设计量为1mm；单元催化剂设计孔数为。3.6.1 催化剂体积催化剂体积按下式进行计算：式中 为催化剩体积，m3；q为实际烟气量，m3/h；为设计脱销率，本设计要求

29、为98%；ASR为实际氨耗量与理论氨耗量的比值。在本次设计中，烟气中的浓度为1500mg/Nm3，设计的氨逃逸数值为3ppm，通过计算可以得到氨氮摩尔比为1.01。为催化剂的几何表面积，m2/m3；其计算公式为式中L为催化剂孔间距，m；t为催化剂壁厚，m；催化剂几何表面积经计算可得为催化剂活性，m/h，按下式进行计算；计算可得催化剂活性为93.97m/h。则3.6.2 催化剂横截面积式中：为锅炉烟气流量，m3/h；为典型得到流经催化剂表面的速度，m/s，取5m/s；3600为单位换算系数。3.6.3 催化剂层数估算式中：为催化剂体积，m3；为典型的催化剂额定高度约为1m；为催化剂横截面积，m2

30、。催化剂层数只能为整数，则取值为2。3.6.4 催化剂总层数3.6.5 每层催化剂所需单元数式中：N为每层催化剂所需要的单元数，块；n为设计的催化剂层数，层；a为催化剂单元截面尺寸，m。3.7 SCR反应器设计3.7.1 SCR反应器横截面积SCR反应器的横截面积要考虑到催化剂的安装及余量，一般比催化刻横截面积大15%。则SCR反应器横截面积3.7.2 SCR反应器高度式中：为催化剂总层数；为催化剂层高度，m；C1为支撑、安装催化剂所需的空间高度，取2.5m；C2为整流层安装高度及安装需要的空间高度，取3.1m。烟气进入脱硝反应器的流速为4-6 m/s，烟气进入反应器的流速太高时，在反应器中的

31、停留时间较短，氧化还原反应进行不完全，催化剂的利用不够充分，氨气的逃逸也会随之升高；而烟气在反应器中流速过小时，飞灰会逐渐附着在催化剂上，造成催化剂堵塞，使催化剂活性降低，同时会增加反应器内的压力降。由于反应器布置在高灰段，所以要对催化剂模块顶端进行硬化处理，使催化剂受到的磨损降低。除此之外，为了避免大颗粒物质进入催化剂内壁，催化剂模块使用集装箱安装。3.8 反应器壳体的设计反应器壳体外要设有130mm的保温层，其材料密度要大于300kg/m3。壳体材质为16MnR，材料附加量为4.8mm，=68Mpa。3.8.1 壳体高度的计算式中：h1为SCR反应器一下部分的底座高度，m；为SCR反应器高

32、度，m。3.8.2 壳体长、宽的计算为方便安装和调试在反应器两个方向共留2m。则壳体的长、宽分别为：式中：为SCR反应器长度，m；L为流量信号的长度，m；W为流量信号的宽度，m。3.8.3 壳体厚度的计算壳体外部需设计有加固肋，采用横向加固方式，使用3个加固圈。加固圈的段间距如下3-3表所示。表3-3段间距段距Hi/mmH1H2H3H410.60H0.40H-20.45H0.30H0.25H-30.37H0.25H0.21H0.17H40.31H0.21H0.18H0.16H已知H=13.6m，得出H1=0.31H=4.22mH2=0.21H=2.86mH3=0.18H=2.45mH4=0.1

33、6H=2.18mH5=0.14H=1.91mh1=H1=4.22mh2=h1+H2=7.08mh3=h2+H3=9.53mh4=h3+H4=11.98mh5=H=13.6m第一段壁厚式中：L为壳体长度，m；a1为系数，其值根据H1/L查表所得；为材料密度，20号钢，kg/mm3；g为重力加速度，m/s2;为设计温度下材料的许应力，Mpa。第i段壁板壁厚按下计算：第二段壁厚：第三段壁厚：第四段壁厚：取最大值为4.7mm。则壁厚：式中：C1为钢板负偏差，mm；C2为腐蚀裕量，mm。最终。取整为15mm。SCR反应器计算汇总表表3-4 SCR反应器计算汇总表序号项目单位数值1氨逃逸率ppm32催化剂

34、横截面积m2111.13SCR横截面积m2127.84催化剂体积m3159.85催化剂层数层26催化剂总层数层37反应器高度m13.68壳体高m199壳体长m1210壳体宽m1211壳体壁厚mm15第四章 催化剂的选择及辅助设备的选型4.1 催化剂的选择4.1.1 催化剂的类型由于SCR反应器大多布置在高灰段，进入催化剂层的烟气含有大量的灰尘，催化剂如果采用颗粒状，则催化剂床层的堵塞会比较严重，反应器内的阻力也相对增大，压降也随之增加，不利于氨气与氮氧化物的催化反应。因此，通常釆用整体式催化剂，其主要类型有蜂窝状、板式和波纹板式。整体式催化剂开孔率较多，烟气能够的顺利通过，还有装卸方便等优点。

35、图4-1整体催化剂类型在三种整体式催化剂中，蜂窝式催化剂优点非常多，回收也比较容易，在已经应用SCR催化剂占有较大比重。蜂窝状催化剂活性成分均匀分布在载体上，在催化剂表面受到磨损的情况下，仍能保持较高的活性，因此，脱硝反应工艺的催化剂选用蜂窝状比较合适。表4-1-1典型催化剂的成分及比例催化剂成分比例（%）主要原料TiO278WO39MoO3活性剂V2O303纤维（机械稳定性）SiO27.5Al2O31.5CaO1Na2O+K2O0.1蜂窝式催化剂是将TiO2、活性组分以及陶瓷原料按照一定配比混合、搓揉均匀后通过挤压工具整体成型，经干燥、烧结、切割、组装成标准规格的催化剂模块。板式催化剂的载体

36、为金属，将活性组分浸渍在金属板上，然后经烧结成型。波纹式催化剂是以波纹状玻璃纤维板或陶瓷板作为载体，将活性组分浸渍后烧结成型。各结构类型不同的催化剂性能对比表如表4-1-2所示表4-1-2不同类型SCR催化剂的性能比较性能参数蜂窝式催化剂板式催化剂波纹式催化剂催化剂活性中低高SO2氧化率高高低压力损失高中低抗中毒性(As)低低高堵塞可能性中低中模块质量中重轻耐热性中中中适用范围高尘和低尘高尘和低尘主要用于低尘4.1.2 催化剂的选择本次设计采用的催化剂为蜂窝状催化剂，成型催化剂按照设计催化剂尺寸大小挤出，尺寸为；催化剂内孔间距根据烟气中飞灰浓度来设计，飞灰浓度越高的烟气孔间距要求越宽，以减少烟

37、气阻力和烟气对催化剂的损害，烟气的飞灰浓度为，所以设计催化剂孔间距数值为7.4rnm；壁厚设计量为1mm；单元催化剂孔数设计为。催化剂固定在反应器中，在保证催化剂结构稳固的情况下，催化剂要合理低排列。催化剂模块安装形式为箱体安装，这样催化剂就比较灵活，安装起来也比较方便，同时，还有利于催化剂的固定。箱体还可以充当运输催化剂的容器，这样可以使催化剂模块在运输过程中减少损害。箱体底部要固定支撑。4.2 吹灰器设计燃煤机组的烟气飞灰含量较高，因此，要设计吹灰器，以保证催化剂的洁净和烟道压降的稳定。本次设计采用声波吹灰器，其优点如下：（1） 能量衰减慢；（2） 无死区；（3） 故障率极低，维护成本低；

38、（4） 价格低，安装简单；（5） 耗气量小，节约使用成本。根据声波传播距离的计算公式：式中：为声波的传播速度，约为340m/s；为声波的波长，m；f为声波的频率，Hz。表4-2声波吹灰器性能技术序号项目单位数值1吹灰器频率Hz752有效辐射范围m133辐射功率kW304内部能量输出水平dB1475外部噪音水平dB826驱动介质压力MPa0.37设计吹扫频率s/10min104.3 供氨装置的设计氨的储存供应系统包括液氨卸料压缩机、储氨罐、液氨蒸发器、氨气缓冲槽、氨气稀释槽、废水稀释槽、废水泵、废水池。4.3.1 卸氨压缩机设计两台卸氨压缩机，其中一台备用，选用往复冷式压缩机，压缩机性能参数如表

39、4-3-1：表4-3-1液氨压缩机性能参数序号项目单位数值1额定转速r/min9602气缸直径Mm1003理论排量m3/h734最大排气压力MPa1.75制冷量kW776轴功率kW147气缸数128电机功率kW18.5卸氨过程液氨会汽化，导致管道上结冰或化霜，所以液氨管道上会连接自然吸热器，管道最好用不锈钢材料，管道外设有保冷层。4.3.2 液氨储罐液氨储罐至少要有两个，每个罐只装一半，以便需要时可以将其中一个罐中的液氨转移到另一个。其性能参数如表4-3-2：表4-3-2液氨储罐设计参数序号项目单位数值1安全等级32设计体积m39603工作压力MPa1.54设计压力MPa2.15耐压试验MPa

40、3.06工作温度-15407设计温度558罐体长度mm175009公称直径mm32004.3.3 液氨蒸发器由于氨的腐蚀性，液氨蒸发器设计为不锈钢材质。蒸发器水温通过蒸汽上的调节阀来控制，保持在40左右。其性能参数如表4-3-3表4-3-3液氨蒸发器设计参数序号项目单位壳程管程1工作压力MPa常压0.22设计压力MPa常压0.93耐压试验MPa4工作温度50505设计温度90906全容积m35.60.287传热面积m322.638螺管直径mm9中心扩管mm4.3.4 氨气缓冲罐液氨缓冲罐作用是缓冲氨气，使其压力稳定在0.2MPa，以便与空气混合进入反应器。其设计参数如表4.3.4表4.3.4氨

41、气缓冲罐设计参数序号项目单位数值1安全等级32设计体积m33.953工作压力MPa0.24设计压力MPa0.95耐压试验MPa1.356工作温度507设计温度908罐体高度mm21009公称直径mm14004.3.5 氨气稀释槽氨稀释槽主要用来吸收紧急情况排放的氨和泄露的氨，其设计参数如表4-3-5表4-3-5氨稀释槽设计参数序号项目单位数值1设计体积m314.42工作压力MPa常压3设计压力MPa常压4工作温度环境温度5设计温度506罐体高度mm20007公称直径mm14004.4 其他设备的设计4.4.1 废水泵废水泵选用自吸泵，作用是把废水池中的污水输送至公用工程站进行处理再利用，废水泵

42、性能参数如表4-4-1表4-4-1废水泵性能参数序号项目单位数值1额定转速r/min29002流量m3/h453扬程m504NPSHm3.55电机功率kW18.54.4.2 导流板装置设计如果烟气进入反应器中的流场不均匀，会导致烟气中飞灰对催化剂的磨损和飞灰在催化剂层的沉积，在反应器入口前安装导流装置之后，可以使烟气再进入催化剂层之前能够混合更加充分，更加均匀。此外，如果烟气喷入催化剂层的角度较大，就会对催化剂层产生较大的冲击力，使催化剂的磨损加快，反应器内的压降也会随之增大。因此，入口整流装置的添加能够让烟气更可能垂直地进入催化剂层。SCR脱硝系统烟道弯头处和截面变化处也要添加导流板，防止烟

43、气流速度过大或过小对氨/烟气混合及SCR脱硝反应带来的不利影响。第五章 设备一览表5-1设备一览表序号设备位号设备名称数量1V101液氨储槽22V102氨气缓冲罐13V103氨稀释槽14V104废水槽15X101氨/空气混合器16X102氨/烟气混合器17E101氨蒸发器18E102空气预热器19C101卸氨压缩机110D101氨稀释风机111D102尾气排放风机112P101废水泵1参考文献1王方群,杜云贵，刘艺,王小敏.国内燃煤电厂烟气脱硝发展现状及建议J.中国环保产业.2007,32(3):18-22.2王方群,杜云贵，刘艺,王小敏.国内燃煤电厂烟气脱硝发展现状及建议J.中国环保产业.2007,24(6):18-22.3李建中,曹志勇.燃煤电厂烟气脱硝技术的研究J.浙江电力.2008(6):9-12.4赵宗让.电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化J.中国电力.2005,38(11):69-74.5林建勇.选择性催化还原脱硝工艺及控制系统J.应用技术.2007,22(9):73-74.6潘维加,邓沙.选择性催化还原烟气脱硝控制系统的分析J.湖南电力