环境工程-脱氮除尘(共43页)

1、河南城建学院本科毕业设计 1.概述 1.概述(i sh)NOx污染(wrn)现状及危害 煤炭燃烧产生(chnshng)了大量的烟尘、硫氧化物、氮氧化物（）、汞等重金属氧化物以及大量的二氧化碳气体。此外还有固体渣和废水排放带来的环境问题。这些污染物排入大气，已经造成了严重的环境问题，是我国经济可持续发展亟待解决的重要问题。 燃煤燃烧过程中产生的众多气态污染物中，是危害很大且又很难处理的气态污染物之一。煤燃烧所产生的主要是一氧化氮、二氧化氮，以及少量的等。其中，NO占90%，占5%10%，仅占1%左右。NO排到大气中很快就会被氧化成NO2。NO和NO2都是有毒气体，NO2的毒性很大，5倍于NO。

2、是一种红棕色有毒的恶臭气体，对人类和动植物的危害很大（详见表1）。更为严重的是，在日光作用下会产生新生态氧原子，这种新生态氧原子在大气中将会引起一系列连锁反应，并与未燃尽的碳氢化合物形成光化学烟雾，其毒性更强。如在20世纪70年代初，日本东京发生的一起光化学烟雾，使上万人喉头发言，眼鼻收到刺激甚至昏倒。因在这一些反应中产生了各种毒性很强的二次污染物，如臭氧、过氧乙酰硝酸酯（PAN）以及过氧硝基丙酰（PPN）等。 大气被污染后还会使得机器设备和金属建筑物过早的损坏；妨碍和破坏植物的生长；降低大气的可见度；阻碍热力设备出力的提高，甚至使设备的效率降低。因此，为了防止及其引起的光化学烟雾的危害，就必

3、须抑制煤炭燃烧时的生成量。NOx的产生(chnshng)机理根据(gnj)生成(shn chn)机理，煤炭燃烧过程所产生的量与煤炭燃烧方式、燃烧温度、过量空气系数和烟气在炉内停留时间等因素密切相关，煤炭燃烧产生的主要机理有三个方面，分别是热力型、燃料型和快速型。 热力型热力型是由于空气中氮在高温条件下氧化而成，生成量的多少取决于温度，图1.1说明了不通类型的生成量与温度的关系。由图1可知，在相同条件下生成量随温度增高而增大，当温度低于1350时，几乎不生成热力。随着反应温度t的升高，其反应速率按指数规律增加，当t1500时，NO生成量很少，而当t1500时，t每增加100，反应速率增大67倍。

4、图1.1NOx生成量与温度的关系 燃烧型NOx 燃烧型NOx是燃料中氮化合物在燃烧过程中热分解且氧化而生成的，燃料型NOx的形成包括挥发性NO与焦炭性NO两种途径，其与温度的关系如图1所示。通常在过剩空气系数小于14条件下，转化率随着O2浓度上升而呈二次方曲线增大，这与热力型NOx不同，燃料型NOx生成过程的温度水平较低，且在初始阶段，温度影响明显，而在高于1400之后，即趋于稳定，如图1所示。总之，燃料型的生成量与不同的燃料和锅炉运行状况关系密切，其的生成量占燃煤锅炉排放总量的60%80%左右。 快速型快速型是1971年Fenimore通过实验发现的，碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在反应区

5、附近会快速的生成，其转化率取决于过程中空气过剩条件和温度水平。由图1.1可知，快速型生成强度咋通常炉温水平下是微不足道的。对于大型燃煤电站锅炉，在以上三种(sn zhn)类型的中，燃料(rnlio)型是最主要(zhyo)的，占总生成量的80%以上；热力型生成量与燃料温度的关系很大，在温度足够高时，热力型生成量可占总量的20%；快速型在煤燃烧过程中的生成量最少。NOx控制方法有关控制方法有几十种之多，这些方法大体上可以分为两类：一级污染预防措施和二级污染预防措施。一级污染预防措施是指在生成前的所有控制措施。一级污染控制措施。主要是通过改进燃烧方式减少生成量。基于的形成受温度的影响极大这一规律，通

6、过改进燃烧方式避开使大量生成的温度区间，从而实现的减排。主要有以下途径。 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 低氧燃烧或低过量空气系数（LEA） = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 烟气再循环(FGR)； = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 降低空气预热器温度（RAP）； = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 分段燃烧两端燃烧式、三段燃烧式；三段燃烧时在两段燃烧的基础上增加再燃烧（reburning）； = 5 * GB3 * MERGEFORMAT 上部然进风（OFA） = 6 * GB3 * MERGEFORMAT 燃料分级等。燃烧方式的改进通

7、常是一种相对简单易行的减少排放的措施，但是这种措施会带来燃烧效率的降低，不完全燃烧损失的增加，而且的脱除率也不够高，因此随着环保要求的不断提高，燃烧的后处理越来越成为必然。二级污染预防措施。二级污染预防措施是指在生成后的控制措施，即对燃烧后产生的含的烟气（尾气）进行脱硝处理。又称为烟气脱硝或废气脱硝。烟气脱硝工艺分类烟气脱硝技术可以分为两大类湿法和干法。(1)湿法是指反应剂为液态的工艺方法。(2)干法是指反应剂为气态的工艺方法。无论是干法还是湿法，依据脱硝反应的机理，又可以分为还原法、分解法、吸附法、等离子体活化法和再生法等。湿法有分别采用水、酸、碱液吸收法、氧化吸收法和还原吸收法。干法有选择

8、性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）、分子筛、活性炭吸收法、等离子体法以及联合脱硫脱氮方法等。脱硝技术的比较(bjio)与评价我国地域大，各地情况不同，对于某一具体的工程采用何种烟气脱硝工艺，必须因地制宜，进行技术、经济(jngj)比较。在选取烟气脱硝工艺的过程中，应遵循以下原则：1、NOx的排放浓度和排放量满足有关(yugun)环保标准；2、技术成熟，运行可靠，有较多业绩，可用率达到90以上；3、对煤种适应性强，并能够适应燃煤含 HYPERLINK /SCR/25952.htm l # 氮量在一定范围内变化；4、尽可能节省建设投资；5、布置合理，占地面积较小；6、吸收剂和、

9、水和能源消耗少，运行费用低；7、吸收剂来源可靠，质优价廉；8、副产物、 HYPERLINK /SCR/25952.htm l # 废水均能得到合理的利用或处置。 表1.1 主要烟气脱硝工艺比较如下表：脱硝工艺适应性特点优缺点脱硝率投资SCR适合排气量大，连续排放源二次污染小，净化效率高，技术成熟；设备投资高，关键技术难度大8090较高SNCR适合排气量大，连续排放源不用催化剂，设备和运行费用少；NH3用量大，二次污染，难以保证反应温度和停留时间3060较低液体吸收法处理烟气量很小的情况下可取工艺设备简单、投资少，收效显著，有些方法能够回收NOx；效率低，副产物不易处理，目前常用的方法不适于处理

10、燃煤电厂烟气效率低较低微生物法适应范围较大工艺设备简单、能耗及处理费用低、效率高、无二次污染；微生物环境条件难以控制，仍处于研究阶段80%低 HYPERLINK /SCR/25952.htm l # 活性炭吸附法排气量不大同时脱硫脱硝，回收NOx和SO2，运行费用低；吸收剂用量多，设备庞大，一次脱硫脱硝效率低，再生频繁8090高电子束法适应范围较大同时脱硫脱硝，无二次污染；运行费用高，关键设备技术含量高，不易掌握85%高 由于投资成本及运行操作等方面(fngmin)的原因，应用最广泛的是SCR，其次是SNCR方法。SCR因技术成熟，脱硝率高（能达到7090或以上），得到了在国际上和国内的广泛应

11、用。其他方法应用较少。河南城建学院本科毕业设计 2.选择性催化还原（SCR）脱硝技术选择性催化还原(hun yun)（SCR）脱硝技术SCR反应(fnyng)机理 在280420的温度条件下向烟气中加入NH3，在催化剂的作用下，将烟气中的NOx转换为无害(w hi)的N2和H2O，从而达到脱除和减少污染物排放的目的。 目前工业中常用的SCR催化剂主要成分是系列。由于氧气中的氮氧化物主要是NO，反应式1是发生的主要化学反应，所需要的比接近化学计量关系。在不添加催化剂额条件下，较理想的上述还原反应温度为8501000，但是这一温度范围“很狭窄”。当温度为10001200时，会氧化成NO，而且还原速

12、度会很快降下来；当温度低于850时，反应速度会很慢，因此需要添加催化剂，因此从技术上就分为SCR工艺和SNCR工艺。在SCR工艺中，催化剂安装在一个固体反应器的箱体内，烟气穿过反应器流经催化剂表面，催化剂单元垂直布置，烟气由上向下流动。SCR方法的效率在很大程度上取决于催化剂的反应活性，但是反应温度、烟气在反应器内的停留时间、反应物质的量比，延期流型等反应条件对其效率也会产生较大的影响。SCR装置在电站中的总体布置SCR反应器可以安装在锅炉的不同位置，一般有三种情况：热段/高灰布置、热段/低灰布置和尾部烟气布置。（1）高含尘烟气段布置。由于这段的烟气温度一般在300500之间，多数催化剂在此温

13、度范围内有足够的活性。因此，这种布置方式的优点是烟气不必加热就能满足适宜的反应温度。但布置在这一位置带来的缺点是这里的烟气尚未经过除尘，飞灰颗粒对催化剂的冲蚀比较厉害，飞灰中的有害物质，对催化剂的活性损害会比较大。又由于催化剂处于高温烟气中，烟温受上游燃烧设备的影响直接，若温度过高会使催化剂烧结失活。所有这些情况都容易造成催化剂寿命缩短，所以这种布置方式往往需要加大催化剂体积以弥补以上各种因素对催化剂的不利影响。 图2.1脱硝装置在电站(din zhn)中的布置（2）低含尘烟气段布置。低含尘烟气段布置方式(fngsh)虽然没有了高含尘量和高温所导致的某些缺点，但可能出现一些新问题。最常出现的是

14、飞灰在催化剂上的沉积。这是由于经过除尘之后烟气(yn q)中的颗粒物，尤其是粒径较大的颗粒物大大减少，使得烟气粉尘含量高的时候所固有的自清洁作用随之失去，因此烟气中未被除去的极细小的粉尘非常容易沉积催化剂上，降低催化剂的活性。这种布置方式需要采用高温电除尘器，投资费用和运行要求都要相应提高。（3）尾部烟气段布置。尾部烟气段布置是将SCR反应器布置于整个烟气净化系统的末端，这种布置的优点是经过除尘和脱硫之后的烟气可以使催化剂既不受高浓度烟尘的影响也不受SO3等气态毒物的影响。有利于保持催化剂的活性和延长使用寿命，但缺点是烟气温度过低（湿法脱硫系统出口的烟气温度大约为55，半干法约为75）目前所有

15、SCR催化剂都不能适用于如此低的温度，所以必须重新对烟气加热。另外，由于SCR反应器出来的烟气温度一般都在350440之间，所以还需要利用热交换器进行冷却，使烟气温度降为120左右以达到排放要求。对于一般燃油或者燃煤锅炉，其SCR反应器多选择安装于锅炉省煤器与空气预热器之间，因为此区间(q jin)的烟气温度刚好适合SCR脱硝还原反应，氨被喷射于省煤器与SCR反应器间烟道内的适当位置，使其与烟气充分混合后在反应器内与氮氧化物进行反应，SCR系统商业运行业绩的脱硝效率约为8090。因此，本次设计中对锅炉的脱硝设计进行高灰段布置。SCR系统组成(z chn)及典型工艺流程SCR脱硝系统(xtng)

16、由三个子系统组成：SCR反应器及辅助系统，氨储存及处理系统，氨注入系统。SCR工艺流程：还原剂 (氨) 用罐装卡车运输，以液体形态储存于氨罐中；液态氨在注入SCR 系统烟气之前经由蒸发器蒸发气化；气化的氨和稀释空气混合，通过喷氨格栅喷入SCR反应器上游的烟气中；充分混合后的还原剂和烟气在SCR反应器中反应，去除NOx。图2.2 SCR烟气脱硝系统简图图2.32 典型(dinxng)的SCR系统工艺流程 SCR工艺(gngy)特点： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT SCR烟气脱硝系统包括氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测(jin

17、 c)控制系统等组成。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 氨气系统由液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发槽、液氨缓冲槽及氨气稀释槽、废水泵、废水池等组成。 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 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。SCR反应器本体：反应器是SCR装置的核心部件，是提供烟气中的与在催化剂表面上生成和场所。反应器设计影响SCR系统的投资成本和运行成本，以及催化剂使用量等方面。有两种SCR反应器的形式，一种是完全SCR反应器，另一种是安装在管道内的SCR反应器。完全SCR反应器设计是将催化剂防止在单独的反应器空间内，锅炉烟气用管道从省煤器出

18、口输到SCR反应器，完成脱后，接着再到空气预热器进口。完全的SCR反应器允许每一层安装大量的催化剂，增加的脱除量和催化剂寿命，也增加了可用于在进入反应器之前混合反应物的管道长度。然而，单独的反应器需要大量临近锅炉的空间来安装反应器和管道，增加的管道系统阻力通常需要增加引风机能力。管道内SCR系统是将反应器安装在电厂现有的管道系统内，而不是单独的反应器内，通常需要扩大管道系统来为催化剂提供足够的空间。管道内反应器系统节省了管道长度、独立的反应器本体和引风机成本，然而管道内设计限制了催化剂量和混合长度。因此这种方式通常都与其他的控制技术联合使用。管道内系统的催化剂侵蚀成本通常是较高的。天然气燃气锅

19、炉催化剂需求量笑，常常使用管道内系统。当空间限制了完全SCR反应器的安装时，燃煤锅炉也有可能使用管道内SCR反应器。目前(mqin)在燃煤锅的SCR工程中应用较多的是完全SCR设计。河南城建学院本科毕业设计 3.设计资料设计(shj)资料设计(shj)原始资料锅炉(gul)型号：未知，共两台。炉1： ；炉2：燃料类型:工业区洗中煤，掺烧造气炉排出的废渣和废气。炉1，煤及炉渣12-16,设计中取值15；造气炉流量5000-80000，设计中取50000。炉2，煤及炉渣15-20，造气炉流量5000-80000，设计中取值同炉1，煤及炉渣15，造气炉流量50000。在设计中两个锅炉的工作状况假定为

20、相同的。炉膛燃烧温度为1350。标准状态下烟气密度：空气过剩系数：=1.4排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：16标准状态下空气含水按烟气其他性质按空气计算造气炉进烟温度60，排烟温度135空气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压：97.98kPa 表3.1 煤质资料参数序号项目符号单位1工作基碳份Car%282工作基氢份Har%2.33工作基氧份Oar%8.04工作基氮份Nar%1.85工作基硫份Sar%0.06工作基水份Mar%1.327工作基灰份Aar%48.08可燃挥发份Vdaf%13.69工作基低位发热量Qnet，ar MJ/kg11.58 表3.2火力发电锅炉(gul)及燃气轮机组

21、大气污染物排放限值 单位(dnwi)：mg/m3(烟气黑度(hi d)除外)序号燃料和热能转化设施类型污染物项目适用条件限值污染物排放监控位置1燃煤锅炉烟尘全部30烟囱或烟道（4）二氧化硫全部100（1）200400（2）氮氧化物（以NO2计）全部100200（3）汞及其他化合物全部0.03（1）2以油为燃料的锅炉或燃气轮机组烟尘全部30二氧化硫全部100（1）200氮氧化物（以NO2计）燃油锅炉100（1）200燃气轮机组1203以气体为燃气的锅炉或燃气轮机组烟尘天然气锅炉及燃气轮机组5其他气体燃料锅炉及燃气轮机组10二氧化硫天然气锅炉及燃气轮机组35其他气体燃料锅炉及燃气轮机组100氮氧化

22、物（以NO2计）天然气锅炉100其他气体燃料锅炉200其他气体燃料锅炉50其他气体燃料燃气轮机组1204燃料锅炉，以油、气体为燃料的锅炉或燃气轮机组烟气黑度（林格曼黑度，级）全部1烟囱排放口注：（1）新建火力发电锅炉执行该限值。 （2）使用高硫煤地区的现有火力发电锅炉执行该限值。 （3）2003年12月31日前建成投产或通过建设项目环境影响报告书审批的燃煤锅炉执行该限值。 （4）新建燃煤电厂污染物排放在烟囱监控。烟气(yn q)量计算 洗中煤的燃烧(rnsho)计算 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 标准状态下理论(lln)空气量 式中， ， ， ，分别为煤各元素所含的质量分数。

23、代入28% ，2.3%，0，8.0%，得=4.76 (1.8670.28+5.560.023-70.08)=2.83 (m/kg) = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 标准状态下理论烟气量（设空气含湿量为12.93m/kg）式中，标准状态下理论空气量，；煤中水分所占质量分数，；N元素在所占质量分数，；代入=2.83 ,=6%,=1%,得1.8670.28+11.20.023+1.240.0132+(0.016+0.79) 2.83+0.80.018=3.09 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 标准状态下实际(shj)烟气量式中空气(kngq)过剩系数,取1.4注意(z

24、h y)：标准状态下烟气流量Q以计，因此，设计耗煤量代入3.09 ，2.83，得=3.09+1.0160.44.24则每一个锅炉洗中煤燃烧生成的实际烟气量：=设计耗煤量=4.2415000=63600 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 标准状态下洗中煤燃烧烟气含尘浓度式中排烟中飞灰占不可燃成分的质量分数；煤中不可燃成分的含量；标准状态下实际烟气量，。代入16%,=48%,4.24,得C=0.480.16/4.24=0.018=18000造气炉中掺烧废气进行计算进气温度60，出气温度135。将造气炉中产生的烟气转化为标准状态下，可得每一个锅炉废气产生烟气量：50000273/(27

25、3+60)=40991总烟气量额计算 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 标准状态下实际烟气总量 Q=63600+40991=104591 式（3.5） = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 标准状态下每一个锅炉烟气含尘浓度=10945 式（3.6） = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 工况下烟气量 式（3.7）式中，Q标准状态下实际烟气量， 工况下烟气温度，K T标准状态下烟气(yn q)温度，K代入，Q=104591，=(273+135)K，T=273K可得，工况下每个锅炉的烟气(yn q)流量：=43.4 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT

26、管径和流速(li s)的确定单个锅炉的流量 /3600=43.4 式(3.8） 式中 工况下管内烟气流量，；烟气流速，一般取1525m/s，取15m/s。圆整，取d=2000mm 可得，管道中烟气流速v=13.8m/s自锅炉出来后，接渐缩管，其管径为1500mm。河南城建学院本科毕业设计 4. 脱硝工艺设计与计算 脱硝工艺(gngy)设计与计算(j sun)NOx生成量计算(j sun) 图4.1 NOx生成量与温度之间的关系热力型NOx计算 参照图4.1，在炉膛温度1350时，可知浓度为 燃料型NOx计算燃料燃烧过程中氮氧化物排放量可参考公式计算氮氧化物排放量（千克）=燃料消耗量（吨）排放系

27、数（千克/吨） 式（4.1）排放系数见表4.1 表4.1 燃烧过程中氮氧化物排放系数燃烧种类参考系数燃烧种类参考系数燃烧种类参考系数煤10.4焦炭9.0煤油5.0汽油16.87煤油7.46柴油9.62燃料油5.84天然气20.85煤气9.5计算得核算=1510.1=150.1kg快速型NOx计算 快速型在煤燃烧过程中生成量很少，在本次设计中忽略不计。 综上可得，标准状态下，锅炉燃料燃烧(rnsho)生成的总量为150.1+2.09=152.19kg。 式（4.2）锅炉(gul)原始排放(pi fn)浓度为，由下表知排放标准为脱硝后排放浓度小于，脱硝效率需大于85%。SCR反应器尺寸的估算 SC

28、R反应器横截面积是由锅炉烟气流速和表面速度确定的，典型的流经催化剂表面速度值为，使用这个速度值，催化剂横截面积公式为 式（4.3）式中，为催化剂横截面积；为烟气流速。代入，=43.4，得：=43.4/5=8.68考虑催化剂模块几何形状以及其他状况，SCR反应器横截面积越比催化剂横截面积大15%。 式（4.4）式中，为反应器横截面积。代入，得： SCR的实际尺寸取决于模块在催化剂层的排列。典型的模块横截面积为1m2m，因此，SCR设计尺寸大概为这些尺寸的倍数，根据长度和宽度上模块数量不同，SCR反应器横截面设计成正方形或长方形。在本次设计中取值为88，设计成11（长）8（宽）=88米。催化剂层数

29、的初始估算值可以由总催化剂量、催化剂横截面积和估算催化剂元件高度来确定。典型的催化剂的额定高度约为1m。催化剂层数一般最少要有两个催化剂层。设计为2层（2用一备）。 催化剂的高度根据估算的催化剂的层数来计算，必须使催化剂层高度在工业标准范围内。 式（4.5） 式中，为催化剂的额定( dng)高度，典型催化剂的额定高度为1m，是考虑到组装模块时催化剂上下需要的空间(kngjin)，一般取0.3m左右。代入得：=1.3m则SCR反应器的高度(god)式中，c为经验常数，取值为0.6m。则催化剂反应器的尺寸为11m(长）8m(宽）4.5m(高)图4.2 催化剂反应器形状SCR设备设计烟道系统 烟气在

30、锅炉出口，进入一个垂直布置的SCR反应器里，即每台锅炉配有一个反应器，在反应器里烟气向下流过均流器、催化剂层，随后进入回转式空气预热器、除尘器、引风机和FGD，最后通过烟囱排入大气。烟道设置足够的测点接管座，便于试运行和运行中进行测量(温度测量和采样)。SCR进口烟道连接锅炉省煤器出口烟道(部件26N464)和反应器入口罩，出口烟道连接反应器出口罩和空预器入口，烟道横截面为矩形。本工程未设置SCR旁路烟道，烟道系统包括必要的膨胀节。 SCR入口烟道下部设计有灰斗，以防止烟道积灰和堵塞。 烟道材料采用碳钢。 烟道(yn do)结构尺寸的设计考虑磨损、防止积灰的方面的影响。烟气系统的阻力尽量最小化

31、，满足合同技术规范的要求。 烟道(yn do)烟气压降设计数据：最大0.436kPa。本工程(gngchng)未设置SCR烟气旁路系统。SCR反应器 SCR反应器安装在独立的金属构架平台上，截面成矩形，并且由起到加强作用的钢板托起，反应器的载荷通过它的侧墙均匀地分布，向下传递，利用它的弹性和滑动轴承垫传到它的支撑结构上。SCR反应器被固定在中心并向外膨胀，使水平膨胀位移量最小。SCR反应器外壁一侧在催化剂层处有检修门，用于将催化剂模块装入催化剂层。每个催化剂层都设有人孔，在机组停运时允许进入检查催化剂模块。 烟气水平地进入反应器的顶部并且垂直向下通过反应器，进口罩使进入的烟气更均匀地分布。栅状

32、均流器安装在进口罩和反应器主体之间的边界上，其最佳几何尺寸、安装形式及设置的必要性通过流体模拟试验方法确定。催化剂层的外部由支承催化剂模块的钢梁组成，反应器横截面和催化剂的层间距设计，符合电厂煤质的特点要求、催化剂的运行要求及脱硝装置运行维护与检修的要求。 表4.2 反应器技术数据表项目数值单位每个模块中的单体数72模块尺寸1000mm长度2000mm宽1000mm高催化剂模块重量1050kg每层模块数44模块布局114反应器内空尺寸1100080004500mm层数2(另有1备用层)截面面积86.6m反应器数量2反应器材料(cilio)：碳钢。反应器压降设计(shj)数据如下：50%脱硝效率

33、(xio l)时：2层催化剂时，压降为0.266kPa3层催化剂时，压降为0.399kPa85%脱硝效率时：2层催化剂时，压降为0.366kPa3层催化剂时，压降为0.549kPa催化剂 催化剂采用蜂窝式催化剂，主要活性成分为Ti和，少量的W。催化剂层按2+1层设计，即2层催化剂设计层加1层催化剂预留层。反应器第一次运行时只填装2层催化剂，当运行一段时间后催化剂的活性降低至设计值时再填装预留层，以后再根据活性衰减的情况逐层更换，采取这样的更换措施可以有效延长催化剂的寿命。 催化剂技术数据见表4.3。 表4.3催化剂技术数据表 保证运行时间24000/36工作小时/月节距8.2mm单体长度800

34、(1100)mm/-4mm每个反应器催化剂体积199.58(274.43).m催化剂总体积(两台机组)798.3(1097.7)m交付时间- 催化剂单体资料见表4.4。 表4.4催化剂单体数据表通道数量1818正方形大体宽度150mm额定值通道大体宽度7.09mm额定值比几何面积408m/m额定值工作率72.4%额定值硬化前端长度25mm额定值催化剂装载(zhungzi)系统 脱硝装置配置有必要的催化剂装填(zhun tin)系统。催化剂装载系统包括蜂窝式催化剂翻转装置、单轨吊车、催化剂搬运器。 催化剂采用(ciyng)塑料密封包装。催化剂模块运到现场后用催化剂翻转装置将模块旋转90后吊至反应

35、器的催化剂装载平台上。使用手推车将催化剂运进反应器内部，再用催化剂搬运器将催化剂模块就位。吹灰器 耙式吹灰器装在每个催化剂层的上方，采用过热蒸汽吹灰，吹掉催化剂上的积灰。催化剂预留层初装时不安装吹灰器，但预留以后安装吹灰器的位置及蒸汽管道接口，方便用户增加备用层催化剂安装吹灰器。 吹灰器的启动根据反应器催化剂层的阻力由DCS控制，设计为一台机组两台吹灰器(每台反应器之一台)同时吹灰。吹灰器的控制为顺序吹灰。 反应器中每层催化剂装备三台吹灰器。 吹灰器由阀门、阀门启闭机构、内管、吹灰枪(耙管)、大梁、跑车(减速箱)及电动机、吹灰器炉外支撑、吹灰器炉内耙管支撑系统、弹性电缆组件、前端托架、接口墙箱

36、、电气控制箱及行程开关等组成。初装时，每台机组脱硝装置共安装12台IK-525SL耙式吹灰器(3耙，吹灰器行程约4000mm，耙宽约4825mm)。 耙式吹灰器的支吊分内部支吊和外部支吊两部分：内部的吹灰器滑行道轨悬吊于上一层催化剂支撑梁下部；外部的吹灰器本体支吊于反应器壳体上。吹灰蒸汽汽源来自锅炉吹灰蒸汽管道减压站之后，吹灰器阀前蒸汽压力为2.5MPa。吹灰器本体尾部应配蒸汽压力调节阀，用于运行时控制蒸汽压力、关断和开启蒸汽流量。 吹扫压力为0.MPa(喷头(pntu)处)，温度350且430，每台吹灰器蒸汽(zhn q)耗量：最大9000kg/h，平均最大5750kg/h。AIG系统(xt

37、ng) 采用先进的带静力混合器AIG系统，布置于SCR入口烟道上。 完整的氨喷射系统，保证氨气和烟气混合均匀，喷射系统设置手动阀和孔板流量系统用于在调试运行期间进行调节，使每个喷嘴的氨流量达到运行要求，一旦调好则固定不变。在每个SCR入口烟道，AIG共分45个区域注入氨/空气混合物。烟道中的每个喷口后面均设有静力混合器。 AIG固定于烟道上，AIG与AIG入口管道间设置有金属膨胀节。氨供应系统设备设计 采用液氨作为还原剂。液氨用罐车运到现场，通过氨卸载装置卸载到液氨贮罐中。贮罐中的液氨送到蒸发器中蒸发产生气态氨，气态氨与被加热后的稀释空气稀释后，经氨注射栅格注入SCR反应器入口前的烟道中。氨卸

38、载系统 氨卸载压缩机满足各种条件下的要求。氨卸载压缩机抽取氨贮罐中的氨气，经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨贮罐中。压缩机排气量已考虑液氨贮罐内液氨的饱和蒸汽压，液氨卸车流量，液氨管道阻力及卸氨时气候温度等。每次卸氨时间不超过6个小时氨蒸发器系统 本工程液氨蒸发采用电加热器来提供热量，加热介质为乙二醇。 蒸发器出口氨气管道上装有压力控制阀和流量调节阀，使进入烟道的氨气压力控制在一定范围。蒸发器上装有压力和温度测量装置，并将测量信号反馈控制系统，控制电加热器，使加热介质的温度维持在一定范围，确保液氨转变为气态。当蒸发器内被加热的液氨超过最高液位时，系统报警并切断液氨进料。蒸发器装有排气阀。压力(yl

39、)控制与流量控制系统 氨蒸发器出口配有气态氨压力控制阀和流量(liling)控制系统。 气态氨的流量控制根据SCR脱硝工艺系统的要求，采用闭环控制系统控制。流量控制阀安装(nzhung)于氨空气混合器入口管路上。稀释空气系统 喷入反应器烟道的氨气为空气稀释后的不超过5%氨气的混合气体。本工程所配稀 释风机满足脱除烟气中N最大值的要求，并留有10%的余量。 稀释风机应按每台机组三台100%容量(其中一台备用，容量按一台脱硝反应装置)设置。两台机组共设置6台稀释空气风机。 本工程稀释空气风机风量6250m/h，风机压头3500Pa。设计选用中压离心风机。氨/空气混合器 本工程按每台SCR装置设置一

40、台静力式氨/空气混合器，两台机组共设置四台混合器。氨供应区域人员安全设备 液氨储存及供应系统周边设有氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时，在机组控制室会发出警报，操作人员采取必要的措施，以防止氨气泄漏的异常情况发生。在氨供应区的储罐区域、蒸发区域和卸载区域均布置有氨气泄漏检测器 包括氨卸载(xi zi)与贮存区域、氨蒸发器区域的洗眼与淋浴设备、氨泄漏检测和声光报警设备、卸压系统、水喷淋系统、排放系统。排放系统和 本工程在氨制备区设有排放系统，氨系统的安全阀的排放采用高空排放；氨罐冷却喷淋水，事故状态(zhungti)下废氨水排放至废水池，再经由废水

41、泵送到废水处理站。氮气(dn q)吹扫系统 液氨储存及供应系统保持系统的严密性，防止氨气泄漏与空气混合造成爆炸。我公司对提供的氨系统配有氮气吹扫管线，在液氨卸料之前或系统阀门仪表检修之前，通过氮气吹扫管线对管道系统进行彻底吹扫，清除管道内残余的空气或氨，防止氨气和空气混合造成危险。 配置两个氨气瓶，每个容量40dm，压力15MPa，每次卸载需要氮气量3m，平均每两周卸载一次，两个氮气瓶可用约一个月。脱硝装置性能N脱除率、氨的逃逸率、S/S转化率 在设计煤条件下，对N脱除率、氨的逃逸率、S/S转化率同时进行考核：脱硝装置在性能考核试验时的N脱除率不小于52%，脱硝装置出口N含量不大于100mg/

42、Nm，氨的逃逸率不大于3ppm，S/S转化率小于0.9%。(含氧量6%)脱硝装置在保证的催化剂化学寿命期内，即备用层催化剂投运前，N脱除率不小于50%(终期98%)，氨的逃逸率不大于3ppm，S/S转化率小于1%。(含氧量6%)压力损失 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 从脱硝系统入口到出口之间的系统压力损失(省煤器出口至空预器进口)在性能考核试验并按脱硝效率50%时不大于710Pa；按脱硝效率85%时不大于810Pa(设计煤种，100%BMCR工况，不考虑附加催化剂层投运后增加的阻力)。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 从脱硝系统入口(r ku)到出口之间的系统

43、压力损失(省煤器出口至空预器进口)按脱硝效率50%时不大于835Pa；按脱硝效率85%时不大于985Pa(设计煤种，100%BMCR工况，并考虑附加催化剂层投运后增加的阻力)。 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 化学寿命期内，对于SCR反应器内的每一层催化剂，由于(yuy)粘污和堵塞等原因导致的压力损失应保证增幅不超过20%，初始的压力损失数据在试运行的时候确定。脱硝装置(zhungzh)可用率 在质保期内，脱硝整套装置的可用率在最终验收前不低于85%，在燃用校核煤种时，保证脱硝装置安全运行。催化剂寿命 从脱硝装置投入商业运行开始到更换或加装新的催化剂之前，催化剂的运行小时数作为

44、催化剂化学寿命(N脱除率不低于性能保证要求，氨的逃逸率不高于3ppm)。 DBC保证催化剂的化学寿命不少于24000小时。 DBC保证催化剂的机械寿命不少于50000小时。系统连续运行温度 在满足N脱除率、氨的逃逸率及S/S转化率的性能保证条件下，DBC保证SCR系统具有正常运行能力。 最低连续运行烟温310。 最高连续运行烟温430。氨耗量 在100%BMCR至45%BMCR负荷，且原烟气中N含量为650mg/Nm时(干基，含氧量6%)，DBC保证系统氨耗量。BMCR工况，50%脱硝效率条件下，两台机组最大氨耗量不超过473kg/h。此消耗值为性能考核期间48小时的平均值。河南城建学院本科毕

45、业设计 5. 静电除尘器的设计与计算静电除尘器的设计(shj)与计算静电除尘器设计计算(j sun)数据 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 每天产生(chnshng)的烟尘量为:104591mg/h; = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 烟尘的浓度为：10945mg/m3; = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 烟气排放标准 30mg/m静电除尘器的捕集效率 在实际中一般多应用有效驱进速度p来计算。即以正在运行的电除尘器所测得的除尘效率、烟气流量和已知的集尘板面积，经过如下式反算出值 =1-c0/ci=1-exp(-(A/Q) 式（5.1） 表5.1 某些工

46、业窑炉电除尘器的电场风速和有效驱进速度主要工业窑炉的电除尘器/(m/s)/(m/s)热电站锅炉飞灰1.22.45.015纸浆和造纸工业黒液回收锅炉0.91.86.010钢铁工业烧结机1.21.52.311.5高炉2.73.69.711.3吹氧平炉1.01.57.09.5碱性氧气顶吹转炉1.01.57.09.0焦炭炉0.61.26.716.1水泥工业湿法窑0.91.28.011.5立波尔窑0.81.06.58.6干法窑增湿0.71.06.012不增湿0.40.74.06.0烘干机0.81.21012磨机0.70.9910熟料箅式冷却机1.01.21113.5都市垃圾焚烧炉1.11.44.012接

47、触分解过程3.011.8铝煅烧炉8.212.4铜焙烧炉3.64.2有色金属转炉0.67.3冲天炉（灰口铁）153.03.6已知出口(ch ku)浓度C0为2mg/m3，进口烟尘(ynchn)浓度为96.96mg/m3，因此(ync)除尘器的除尘效率为： =1-c0/ci=1-（2/82.69）=97.58%98%有效驱进速度就是根据某一除尘器实际测定的除尘效率和它的集尘极总面积A、气体流量V，利用公式倒算出驱进速度，并记为。 在工业电除尘器中，有效驱进速度大致在0.020.2m/s的范围。取值0.1m/s。上表4.1中列出了某些工业窑炉电除尘器的电场风速和有效驱进速度。静电除尘器的计算 对于平

48、板式静电除尘器，其设计计算主要根据需要处理的含尘气体流量和净化要求，确定集尘面积、电场段面积、电场长度、集尘极和电晕极的数量等。集尘极面积 A=(Q/p)ln(1/1-) 式（5.2）式中 A集尘极面积，； 集尘效率；（已求得=99.8%）Q处理气量，m3/s;（43.40m3/s） p粉尘的有效驱进速度，m/s.(驱进速度取0.10m/s) 故集尘极的面积为（43.4/0.10）ln（1/1-0.98）=2521m2电场段面面积Ac=Q/ 式（5.3） 式中 Ac电场段面面积，；气体平均流速，m/s；取1.02m/s 对于一定结构的电除尘器，当气体流速增加时，除尘效率降低，因此气体流速不宜过

49、大；但如其过小，又会使除尘器体积增加，造价提高。故一般=1.0m/s左右。 故电场断面面积Ac=Q/=43.4/1.02=42.5m2集尘极与放电极(dinj)的间距和排数集尘极与放电极的间距对电除尘器的电气性能及除尘效率均有很大的影响。如果间距过小，由于振打引起的位移、加工(ji gng)安装的误差和积尘等对工作电压的影响大。如果间距太大，要求工作电压高，往往受到变压器、整流设备、绝缘材料的容许电压的限制。目前，一般集尘极的间距2b采用200300mm，即放电极与集尘极之间的距离b为100150mm。放电(fng din)极间的间距对放电强度也有很大的影响，间距太大，会减弱放电强度；但电晕线

50、太密，也会因屏蔽作用而使其放电强度降低。考虑与集尘极的间距相对应，放电间距一般也采用200300。 集尘极的排数可以根据电场段面宽度和集尘极的间距确定 N=(B/B)+1 式（5.4） 式中 N集尘极的排数； B电场段面宽度，m ； B集尘极板间距，m；而B=2b.则放电极的排数为n-1,通道数（每两块集尘极之间为一个通道）为n-1，取 B=2b=300mm=0.30m，B为5.1m。 故N=(B/B)+1=(5.1/0.3)1=18电场长度 根据净化要求、有效驱进速度和气体流量，可以计算出集尘极的总面积，再根据集尘极排数和电场高度算出必要的电场长度。在计算集尘极板面积时，靠近电除尘器壳体壁面

51、的集尘极，其集尘面积按单面计算；其余集尘极按双面计算。故电场长度的计算公式为 L=A/2(n-1)H 式(5.5) 式中 L电场长度，；H电场高度，；(取H为6m)故电场长度为L=A/2(-1)H=2521/（2176）=12m 当确定有效驱进速度值有困难时，也可以按照含尘气体在电场内的停留时间用下式估算长度L=式中,气体在电场内的停留时间，可取310s。 目前常用的单一电场(din chng)长度是24m，过长会使构造庞大。如实际要求的电场长度超过4m，可设计成若干串联电场。工作电压根据实际经验，一般(ybn)可按下式计算工作电压=250B 式（5.6）式中 U工作电压，kv.故工作电压为=

52、250B=2500.3=75kv 工作(gngzu)电流工作电流可按下式计算：I=Ai 式（5.7）式中 I工作电流，A；集尘极电流密度，可取0.0005A/。故工作电流为I=A=1630.140.0005=0.815A压力损失 电除尘器的压力损失P=200500pa，本设计采用电除尘器的压力损失为400Pa.选择电除尘器的型号和规格 型号：SHWB型电除尘器（40m2） 有效断面面积：40.6m2; 生产能力：146000183000m3/h; 电场风速：11.25m/s； 正负极距离为150mm； 电场长度：7.2m； 沉淀极板总面积1982m2； 沉淀极板振打方式：挠臂锤机械振打； 电晕

53、(din yn)线型式：星形或螺旋线； 电场(din chng)内烟气压力：2002000pa; 允许(ynx)最高温度：300 设计效率：99.5%； 硅整流装置规格：GGZ 0.4A/72kv 设备外形尺寸：9500mm14510mm14980mm;静电除尘器的主要结构部件与装置 在工业电除尘器中，最广泛采用的是卧式的板式电除尘器，。它是由本体和供电原源两部分组成。本体包括除尘器壳体、灰斗、放电极、集尘极、气流分布装置、振打清灰装置、绝缘子及保温箱等等。下面介绍除尘器的主要部件。 图5.1 静电除尘器样式图集尘极对集尘极板的基本要求 1)板面场强分布和板面电流分布要尽可能均匀； 2)防止二

54、次场尘的性能好。在气流速度较高或振打清灰时产生的二次场少； 3）振打性能好。在较小的振打力作用(zuyng)下，在板面各点能获得足够的振打加速度，且分布较均匀 4)机械强度好（主要是刚度）、耐高温和腐蚀(fsh)。具有足够的刚度才能保证极板间距及极板与极线的间距的准度; 5)容纳粉尘(fnchn)量大，消耗钢材少。集尘极板的结构形式 极板用厚度为1.22.0mm的钢板在专用轧机上轧制而成，为了增大容纳粉尘量大，通常将集尘极做成各种断面形状。常用的断面形状如下图5.2。该设计采用的是Z形集尘板。极板高度一般为215m。每个电场的有效电场长度一般为34.5m，由多块极板拼装而成。常规电除尘器的集尘

55、极板的间距通常采用300mm。图5.2 常见集尘极断面形式电晕极（放电极）对放电极的基本要求 1)放电性能好（起晕电压低、击穿电压高、电晕电流强）； 2)机械强度(qingd)高、耐腐蚀、耐高温、不易断线； 3)清灰性能好；振打时，粉尘(fnchn)易于脱落，不产生结瘤和肥大现象。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 电晕(din yn)极的结构形式。放电极的形式很多，常见的形式如图5.3所示。 a圆形 采用直径1.52.5mm的高度镍铬合金制作，上部悬挂在框架上，下部用重锤保持其垂直位置。圆线也可作成螺旋弹簧形，上、下部都固定在框架上，由于导线保持一定的张力，放电线处于绷紧状态。

56、 b星形 它是用46mm的圆钢冷拉成星形断面的导线。它利用极线全长的四个尖角放电，放电效果比光线式好。星形线容易粘灰，适用于含尘浓度低的烟气。 c锯齿形 用薄钢条（厚约1.5mm）制作，在其两侧冲出锯齿，形成锯齿形电极。锯齿形的放电强度高，是应用较多的一种放电极。 d芒刺式 芒刺型电晕线是依靠芒刺的尖端进行放电。形成芒刺的方式很多，RS是目前采用较多的一种。它是以直径为20mm的圆管作支撑，两侧伸出交叉的芒刺。这种线的机械强度高，放电强。芒刺式采用点放电代替极线全长的放电，芒刺式的电晕电流要比星形线大，有利于捕集高浓度的微小尘粒。芒刺式电晕极的刺尖会产生强烈的离子流，增大了电除尘器的电风（由于

57、离子流对气体分子的作用，气体向集尘极的运动称为电风），有利于减少电晕闭塞。 芒刺式电晕极适用于含尘浓度高的烟气，因此，有的电除尘器在第一、二电场采用芒刺式，在第三电场采用光线或星形线。芒刺式电晕极尖端应避免积尘，以免影响放电。（a）圆形（b）星形（c）锯齿形（d）芒刺(mn c)式（e）扭麻花(mhu)星形线 （f ）R-S线图5.3 常见的电晕极结构(jigu)形式振打清灰装置 沉积在电晕极和集尘极上的粉尘必须通过振打及时清除，电晕极上积灰过多，会影响放电。集尘极上积灰过多，会影响尘粒的驱进速度，对于高比电阻粉尘还会引起反电晕。及时清灰是防止电晕的措施之一。该设计采用的振打方式是锤击振打。图

58、5.4 锤击震打方式 振打频率(pnl)和振打强度必须在运行过程中调整。振打频率高、强度大，积聚在极板上的粉尘层薄，振打后粉尘会以粉末状下落，容易产生二次飞扬。振打频率低、强度弱，极板上积聚的粉尘层较厚，大块粉尖会因自重高速下落，也会造成二次飞扬。振打强度还与粉尘的比电阻有关，高比电阻粉尘应采用较高的振打强度。气流(qli)分布装置电除尘器中气流分布的均匀性对除尘效率有较大影响。除尘效率与气流速度成反比，当气流速度分布不均匀时，流速低处增加的除尘效率远不足以弥补(mb)流速高处效率的下降，因而总的效率是下降的。 气流分布的均匀程度与除尘器进出口的管道形式及气流分布装置的结构有密切关系。在电除尘

59、器的安装位置不受限制时，气流经渐扩管进入除尘器，然后再经12块平行的气流分布板进入除尘器电场。在这种情况下，气流分布的均匀程度取决于扩散角和分布板结构。除尘器安装位置受到限制，需要采用直角入口时，可在气流转弯处加设导流叶片，然后再经分布板进入除尘器。 气流分布板有多种型式，常用的是圆孔形气流分布板，采用35mm钢板制作，孔径约为4060mm，开孔率为50%65%。电除尘器的供电装置供电装置包括三部分：升压变压器；它是将工频380V或220V交流电压升到除尘器所需的高电压，通常工作电压为5060kV。增大极板间距，要求的电压也相应增高。 整流器； 它将高压交流电变为直流电，目前都采用半导体硅整流

60、器。控制装置电除尘器中烟气的温度、湿度、烟气量、烟气成份及含尘浓度等工况条件是经常变化的，这些变化直接影响到电压、电流的稳定性。因而要求供电装置随着烟气工况的改变而自动调整电压的高、低（称之为自动调压），使工作电压始终在接近于击穿电压下工作，从而保证除尘器的高效稳定运行。目前采用的自动调压的方式有：火花频率(pnl)控制，火花积分值控制，平均电压控制，定电流控制等。静电除尘器烟气流速(li s)的校正，校正流速为 式（5.1）该流速在电除尘器的流速范围之内，符合设计(shj)的要求。河南城建学院本科毕业设计 6. 烟囱设计烟囱(yncng)设计烟囱(yncng)高度的确定首先确定共用一个烟囱的