氨選擇性催化還原處理硝酸廠尾氣的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）氨選擇性催化還原處理硝酸廠尾氣的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 顏 溧 學(xué)生學(xué)號(hào)： 0 院（系）： 生物與化學(xué)工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 環(huán)境工程 指導(dǎo)教師： 伍斌 講師 二一一年六月摘 要NOx的排放對(duì)我國(guó)的環(huán)境造成越來(lái)越大的危害，而選擇性催化還原是使用最廣泛，技術(shù)最成熟的脫硝技術(shù)。故本設(shè)計(jì)根據(jù)硝酸廠排放尾氣的特性，采用氨選擇性催化還原法進(jìn)行處理，以4臺(tái)SCR反應(yīng)器進(jìn)行脫硝處理，并用4臺(tái)換熱器進(jìn)行熱量交換，按每臺(tái)機(jī)組處理量為11560Nm3/h進(jìn)行計(jì)算。首先確定出整個(gè)脫硝過(guò)程的工藝流程，并以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參數(shù)和每小時(shí)尾氣量為依據(jù)，通過(guò)物料衡算和熱量衡算對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，得出SCR反應(yīng)器內(nèi)

2、徑為1000mm，催化劑床層高1500mm；換熱器內(nèi)徑1000mm，有240根直徑38mm長(zhǎng)2800mm的換熱管；開工燃燒爐直徑600mm，高1200mm。同時(shí)本設(shè)計(jì)計(jì)算得出設(shè)備的成本費(fèi)用為16.19萬(wàn)元以及每噸NOx的處理費(fèi)用為1.73萬(wàn)元/t。通過(guò)對(duì)整個(gè)流程的把握及各設(shè)備的計(jì)算選型，最后得出流程圖、SCR反應(yīng)器設(shè)備圖、換熱器設(shè)備圖及處理廠平面布置圖。 關(guān)鍵詞 選擇性催化還原，換熱器，開工燃燒爐，反應(yīng)器ABSTRACTIt is great harmful for the environment by the emission of NOx，while selective catalytic

3、 reduction is the most widely used and the most mature denitration technology.So the design used the ammonia selective catalytic reduction processing by four SCR reactor for denitration processing and four heat exchanger according to the characteristics of nitric acid tail gas that factory discharge

4、d，and each unit had the capacity for 11560Nm3/h.The whole denitration process with the technological process had been identified first，then sizes of each equipment had been caculated through either the material balance or heat balance on the basis of the primary data and the quantity of the exhaust

5、gas per hour with the result of that：the diameter of the SCR reactor which has 1500mm height of catalyst betd was 1000mm；the diameter of the heat exchanger was 1000mm and 240 heat exchange tubes was 2800mm length with the diameter for 38mm；the diameter of the commencement furnace was 600mm and the h

6、eight was 1200mm.Meanwhile the cost of construction was 16.19 million yuan and the operation expenses was 1.73 million yuan per ton of NOx.Through holding the whole process and the calculation of the equipment，the graph paper of flowcharts、SCR reactor equipment、the heat exchanger equipment and plant

7、 layout had been draw out finally.Keywords Selective catalytic reduction，heat exchanger，commencement furnace，the reactor目 錄摘 要IABSTRACTII1緒 論11.1煙氣脫硝研究現(xiàn)狀11.2SCR脫硝反應(yīng)機(jī)理研究31.3SCR脫硝的動(dòng)力學(xué)研究41.4影響SCR法脫硝率的因素51.4.1催化劑特性對(duì)工藝的影響51.4.2SCR反應(yīng)器入口煙氣參數(shù)對(duì)工藝的影響71.4.3SCR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)工藝的影響81.5氨法SCR反應(yīng)器的布置方案81.5.1高粉塵布置的SCR工藝及其特點(diǎn)

8、91.5.2低粉塵布置的SCR工藝及其特點(diǎn)91.5.3末端布置的SCR工藝及其特點(diǎn)101.6本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目的及意義112工藝流程設(shè)計(jì)122.1設(shè)計(jì)任務(wù)書122.2設(shè)計(jì)依據(jù)122.2.1尾氣的性質(zhì)122.2.2當(dāng)?shù)貧夂驐l件122.2.3本設(shè)計(jì)所采用的物化常數(shù)122.2.4相關(guān)環(huán)境法律法規(guī)132.2.5設(shè)計(jì)原則及范圍132.3SCR脫硝工藝方案設(shè)計(jì)142.3.1工藝流程的選擇142.3.2催化劑的選擇152.3.3還原劑的選擇及配置163主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算193.1SCR反應(yīng)器193.1.1SCR反應(yīng)器的物料衡算193.1.2SCR反應(yīng)器的熱量衡算213.1.3SCR反應(yīng)器的尺寸243.2換熱器26

9、3.2.1流程的確定及計(jì)算條件263.2.2換熱器的熱量衡算263.2.3物性參數(shù)的計(jì)算283.2.4換熱器的尺寸333.2.5換熱器核算393.3開工燃燒爐443.3.1混合熱氣流溫度的確定443.3.2混合氣流量的估算443.3.3開工燃燒爐的物料衡算483.3.4開工燃燒爐的尺寸504經(jīng)濟(jì)費(fèi)用概預(yù)算544.1占地面積544.2工作制度及人員編制544.3運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算544.4成本費(fèi)用計(jì)算544.4.1各設(shè)備的用鋼重量計(jì)算554.4.2鋼材成本費(fèi)用計(jì)算584.4.3其他費(fèi)用584.4.4設(shè)備總成本費(fèi)用594.5小結(jié)595結(jié) 論60參考文獻(xiàn)61致 謝63附工程圖紙1 緒 論世界環(huán)境污染日趨嚴(yán)

10、重，尤其對(duì)一次能源消費(fèi)以燃煤為主的中國(guó)來(lái)說(shuō)更加明顯。據(jù)有關(guān)部門發(fā)布的資料顯示1，到2004年為止，全國(guó)氮氧化物排放總量達(dá)到1600萬(wàn)噸左右，如不趕緊采取措施，到2020年NOx排放量為3500萬(wàn)噸。NOx不僅是酸雨形成的主要原因，而且可與碳?xì)浠锏确磻?yīng)形成光化學(xué)煙霧，同時(shí)其對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)還有很多負(fù)面影響。在我國(guó)NOx的排放中，燃煤電站鍋爐排放NOx占了相當(dāng)大的比重，它所造成的大氣污染已成為制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要影響因素。有研究院資料表明2，如果繼續(xù)不加強(qiáng)對(duì)煙氣中氮氧化物的治理，氮氧化物的總量和在大氣污染物中的比重都將上升，并有可能取代二氧化硫成為大氣中的主要污染物。因此對(duì)燃煤

11、電站鍋爐氣中NOx的排放進(jìn)行控制已成為非常緊迫的任務(wù)。世界各國(guó)對(duì)燃煤電廠煙氣、汽車尾氣中的NOx含量制定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。越來(lái)越多的NOx排放控制技術(shù)被應(yīng)用于燃煤電廠的煙氣處理工藝中。1.1 煙氣脫硝研究現(xiàn)狀(1)NOx的種類及形成氮氧化物(NOx)是鍋爐排放氣體中的有害物之一。NOx有6種不同形式：一氧化二氮(N2O)、氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)，其中NO和NO2是重要的大氣污染物。生成NOx的途徑有三個(gè)3：熱力型NOx：它是空氣中氮?dú)庠诟邷叵卵趸傻腘Ox；燃料型NOx：它是燃料中含有的氮化合物在燃燒過(guò)程中

12、熱分解而又接著氧化生成的NOx；快速型NOx：它是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)等反應(yīng)生成的NOx。而煤粉燃燒進(jìn)程中NOx的形成主要取決于燃燒三要素(三“T”原理)，即溫度(Temperature)，時(shí)間(Time)和湍流混合(Turbulence)，即NOx的形成主要取決于燃燒火焰溫度、燃料/空氣混合物在爐內(nèi)高溫火焰區(qū)的停留時(shí)間，以及燃料氮含量與過(guò)量空氣量(氧分壓)等。(2)NOx的治理技術(shù)世界各國(guó)開發(fā)的燃煤煙氣治理技術(shù)種類比較多，按脫除機(jī)理不同，主要分成兩大類，即等離子體過(guò)程治理技術(shù)4和傳統(tǒng)煙氣治理技術(shù)。等離子體過(guò)程煙氣NOx脫除技術(shù)的核心是通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞疆a(chǎn)生等離子體，依靠等離子體內(nèi)

13、部的微觀物理化學(xué)過(guò)程脫除NOx。傳統(tǒng)煙氣治理技術(shù)中應(yīng)用較多的有：低NOx燃燒技術(shù)、選擇性非催化還原法(SNCR) 、選擇性催化還原法(SCR)等。低NOx燃燒技術(shù)5是指通過(guò)燃燒降低NOx的生成量的技術(shù)，其主要途徑有：選用氮含量較低的燃料，包括燃料脫氮；降低過(guò)量空氣系數(shù)，阻止過(guò)濃燃燒，來(lái)降低燃料周圍氧濃度，即降低過(guò)量空氣燃燒；在適宜的過(guò)量空氣條件下，降低溫度峰值，以減少熱力NOx生成；在氧濃度較低的情況下，增加可燃物在火焰前部和反應(yīng)區(qū)中的停留時(shí)間。選擇性非催化還原技術(shù)是指在不使用催化劑的情況下，在爐膛煙氣溫度適宜處(8501050)噴入氨或尿素等含氨基的還原劑，將煙氣中的NOx還原為N2和H2O

14、。SNCR技術(shù)的脫硝率中等，但SNCR法不需要催化劑，運(yùn)行費(fèi)用較低，建設(shè)周期短，適合于中小型鍋爐的改造6。圖1.1SCR反應(yīng)原理簡(jiǎn)圖選擇性催化還原法(SCR)的發(fā)明權(quán)屬于美國(guó)，而日本率先于20世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用7。目前該技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)廣泛的應(yīng)用。日本有93%以上的廢氣脫硝采用SCR，運(yùn)行裝置超過(guò)300套。美國(guó)政府也將SCR技術(shù)作為主要的電廠控制NOx的主要技術(shù)。德國(guó)于20世紀(jì)80年代引進(jìn)該技術(shù)，并規(guī)定發(fā)電量50MW以上的電廠必須配備SCR裝置。臺(tái)灣有100套以上的SCR裝置在運(yùn)行。大慶石化總廠化肥廠、川化集團(tuán)公司、北京燕山石化公司合成橡膠廠和福建漳州電廠等也從國(guó)外引進(jìn)了SCR裝置8

15、。其原理是在催化劑存在的條件下，采用氨、CO或碳?xì)浠衔锏茸鳛檫€原劑，將煙氣中的NO還原為N2。原理如Error! Reference source not found.，選擇性催化劑脫硝法，脫硝裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)副產(chǎn)品、運(yùn)行方便、可靠性高、脫硝效率高，可以用來(lái)處理大量煙氣，脫硝率可達(dá)90%以上，但SCR法也存在一些問(wèn)題9：未反應(yīng)的氨排出系統(tǒng)造成二次污染；燃用高硫煤時(shí)，煙氣中的部分SO2被氧化生成SO3，SO3與NH3進(jìn)一步反應(yīng)生成的氨鹽會(huì)造成催化劑中毒或堵塞；飛灰中的重金屬(主要是AS)或堿性氧化物(主要有MgO、CaO、Na2O、K2O等)的存在會(huì)使催化劑中毒或活性顯著降低；過(guò)量的NH3可能

16、會(huì)和O2反應(yīng)生成N2O，盡管N2O對(duì)人體無(wú)害，但近來(lái)的研究表明，N2O是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體之一。這些問(wèn)題還有待進(jìn)一步的改進(jìn)。1.2 SCR脫硝反應(yīng)機(jī)理研究20世紀(jì)80年代以來(lái)，很多研究者對(duì)釩基催化劑的SCR反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，取得了重要的成果。目前主要存在兩種不同的觀點(diǎn)10：一種觀點(diǎn)認(rèn)為SCR催化反應(yīng)遵從Langmuir-Hinshelwood機(jī)理，反應(yīng)物通過(guò)在催化劑表面相鄰的活性中心上吸附結(jié)合。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為反應(yīng)遵從Eley-Ridal機(jī)理，也是目前比較公認(rèn)的氨法SCR工藝的反應(yīng)機(jī)理，即多相反應(yīng)中吸附在活性中心上的一種反應(yīng)物和氣相中的另一種反應(yīng)物結(jié)合，而不是在相鄰活性中心結(jié)合。Murakam

17、i等11對(duì)純V2O5的De-NOx反應(yīng)進(jìn)行了研究，認(rèn)為反應(yīng)按照ER機(jī)理進(jìn)行。氨吸附在Brnsted酸性中心形成銨離子，遵從ER機(jī)理與氣態(tài)NO反應(yīng)生成N2、H2O及飽和酸性中心，飽和酸性中心再與O2反應(yīng)還原為Brnsted酸性中心和H2O。NH3被快速?gòu)?qiáng)烈的化學(xué)吸附在催化劑表面上，反應(yīng)速度與NO的分壓成正比。Ramis等12提出了“酰胺-氮化酰胺”原理，認(rèn)為NH3吸附在Lewis酸位從而活化后生成酰胺物種，同時(shí)導(dǎo)致催化劑活性點(diǎn)的減少。酰胺物種繼而與氣相NO通過(guò)基團(tuán)耦合生成中間產(chǎn)物亞硝胺，此中間產(chǎn)物極易分解成N2和H2O，反應(yīng)過(guò)的催化劑與O2進(jìn)行反應(yīng)再生。這一機(jī)理主要基于FTIR研究獲得的，但與公

18、認(rèn)的反應(yīng)機(jī)理特征并不符合，如Error! Reference source not found.所示：圖1.2Ramis提出的機(jī)理最近，Topsoe等13采用在線FTIR分析的方法得出了反應(yīng)機(jī)理模型，如Error! Reference source not found.。該模型認(rèn)為催化劑的活性與NH3吸附的Brnsted酸位V5+-OH有關(guān)，V5+=OH亦與吸附的氨的活性有關(guān)。NH3在Brnsted酸中心上吸附并通過(guò)相鄰的V5+=OH基團(tuán)得到活化，隨后被還原成V4+-OH。一旦NH3被活化，煙氣中的NO即與這進(jìn)行反應(yīng)生成中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物最終分解成N2和H2O。通過(guò)與煙氣中的O2反應(yīng)將V4+-

19、OH氧化為V5+=O而再生。值得指出的是，這一機(jī)理可以看作是Ramis等14機(jī)理的改進(jìn)，不同的是NH3吸附位是Brnsted酸位，而非Lewis酸位。圖1.3Topsoe提出的機(jī)理1.3 SCR脫硝的動(dòng)力學(xué)研究SCR煙氣脫硝反應(yīng)是一種氣固非均相催化反應(yīng)，以蜂窩狀催化劑為例，當(dāng)混有NH3的氣體從催化劑孔道通過(guò)時(shí)，其反應(yīng)步驟是15：反應(yīng)組分(NO、NH3)從孔道內(nèi)氣體主流向孔道壁面擴(kuò)散；反應(yīng)組分在催化劑壁的微孔內(nèi)擴(kuò)散；反應(yīng)組分在催化劑固體上吸附；反應(yīng)組分在催化劑固體上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；反應(yīng)生成物(N2和H2O)從催化劑固體上解吸；反應(yīng)生成物在催化劑壁的微孔內(nèi)擴(kuò)散；反應(yīng)生成物從催化劑壁面向孔道內(nèi)氣體主流

20、擴(kuò)散。其中，步驟、稱為外傳質(zhì)過(guò)程，步驟、稱為內(nèi)傳質(zhì)過(guò)程，步驟統(tǒng)稱為表面化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。外部傳質(zhì)：氣體在催化劑孔道內(nèi)主流中的擴(kuò)散符合Fick第一傳質(zhì)定律16：其中：氣體組分i的質(zhì)流密度；氣體組分i的質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)；為氣體組分i的濃度。質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)采用Fuller-Schettler-Giddings方程和Blanc定律計(jì)算17。內(nèi)部傳質(zhì)：氣體組分在催化劑微孔內(nèi)的擴(kuò)散與微孔孔徑、長(zhǎng)度、形狀有關(guān)，催化劑微孔的存在為化學(xué)反應(yīng)提供了大量的內(nèi)表面積，有利于催化反應(yīng)的進(jìn)行。催化劑微孔的結(jié)構(gòu)和分布十分復(fù)雜，為了便于催化劑內(nèi)部傳質(zhì)的量化處理，仿照Fick傳質(zhì)定律，引進(jìn)有效擴(kuò)散系數(shù)的概念，其定義式是18：其中：氣體組

21、分i在催化劑內(nèi)部的質(zhì)流密度；氣體組分i的有效擴(kuò)散系數(shù)；為氣體組分i的濃度。有效擴(kuò)散系數(shù)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，也可采用平行孔模型、串聯(lián)孔模型或隨機(jī)孔模型求取，但不同模型得到的數(shù)值相差較大，難以精確計(jì)算。對(duì)于常用的脫硝催化劑，當(dāng)氣體溫度為200400時(shí)，采用各種模型得到的計(jì)算結(jié)果均表明有效擴(kuò)散系數(shù)處于10-310-2cm2/s的范圍內(nèi)，并隨著溫度的升高而增加。表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：對(duì)于催化劑表面反應(yīng)過(guò)程，有兩種機(jī)理模型，即ER模型假設(shè)NH3吸附在催化劑上，吸附的NH3與氣體中的NOx反應(yīng)。LH模型假設(shè)NH3和NOx均吸附在催化劑上，吸附的NH3與吸附的NOx進(jìn)行反應(yīng)。文獻(xiàn)19研究認(rèn)為，NH3在催化劑上吸附，

22、NOx不在催化劑上吸附，本文采用ER機(jī)理模型，其表面化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)議程為19：式中：NO的反應(yīng)速率；化學(xué)反應(yīng)速率系數(shù)；NH3吸附系數(shù)；NO和NH3的組分濃度。1.4 影響SCR法脫硝率的因素1.4.1 催化劑特性對(duì)工藝的影響脫硝催化劑是SCR系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，其類型、結(jié)構(gòu)和表面積對(duì)脫除NOx效果都有很大影響。催化劑的種類有很多，根據(jù)原材料、結(jié)構(gòu)、工作溫度、用途等標(biāo)準(zhǔn)可進(jìn)行不同的分類20，如鉑系列、鈦系列、釩系列及混合型系列催化劑，金屬載體和陶瓷載體催化劑，高溫型和低溫型催化劑，貴金屬催化劑，金屬氧化物催化劑，分子篩催化劑等。工業(yè)中常用的催化劑主要是V2O5/TiO2或V2O5-WO3/TiO

23、2，在300400表現(xiàn)出高的NO脫除率。為此，選擇性催化還原法(SCR)裝置須安裝在空氣預(yù)熱器之前和省煤器之后，以利用過(guò)程的煙氣溫度。CuO/AC21在以NH3為還原劑的SCR反應(yīng)中，可以達(dá)到90%以上的脫硝效率，但銅的氧化物對(duì)煙氣中的二氧化硫比較敏感。Yo-shikawa等22用瀝青基活性炭纖維負(fù)載錳制備的催化劑在低溫下有高的NO脫除率，但其活性溫度區(qū)間較窄。Singoredjo等23將錳負(fù)載在氧化鋁制備的低溫催化劑在150以下有高的氮選擇性，但觀察到有副產(chǎn)物N2O形成，并且由于存在醋酸鹽與氧化鋁載體之間的交互作用使得該催化劑對(duì)二氧化硫比較敏感。絲光沸石與分子篩上負(fù)載Ce催化劑24，不僅得到

24、比較高的脫硝效率，而且可以把沒(méi)有反應(yīng)完全的NH3，轉(zhuǎn)化為 N2，減少了NH3的二次泄漏。還有報(bào)道25 ACF先經(jīng)濃酸預(yù)氧化，然后再負(fù)載CeO催化劑，在120240，負(fù)載量10%時(shí)NO脫除率為85%以上且比較平穩(wěn)，具有較寬的高活性溫度區(qū)間。催化劑的壽命關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，而多種因素會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低26。燒結(jié)：長(zhǎng)時(shí)間暴露于450以上的高溫環(huán)境中可引起催化劑燒結(jié)，導(dǎo)致催化劑中TiO2晶形發(fā)生變化，顆粒增大、表面積減小，活性降低。加入WO3可最大限度地減少催化劑的燒結(jié)；堿金屬中毒：如果堿金屬離子(Na+、K+等)直接與催化劑接觸，會(huì)使催化劑活性逐漸降低。其機(jī)理是吸附在催化劑活性位置上的堿金

25、屬離子占據(jù)了催化劑表面酸性位，降低了催化劑活性。因此，在催化劑設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮堿金屬對(duì)催化劑的影響，增加設(shè)計(jì)余量；砷中毒：As中毒主要是由煙氣中的氣態(tài)As2O3引起的。擴(kuò)散進(jìn)入催化劑內(nèi)部孔道中，并在催化劑的毛細(xì)孔中發(fā)生毛細(xì)凝結(jié)，或者與催化劑的活性位發(fā)生反應(yīng)從而引起催化劑活性降低。一般來(lái)說(shuō)，在干法排渣鍋爐中，由于靜電除塵器后的飛灰再循環(huán)，催化劑砷中毒是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。因此，在催化劑制備進(jìn)程中，應(yīng)采用控制催化劑孔分布的方法使催化劑內(nèi)孔分布均勻，以控制毛細(xì)孔分布數(shù)量來(lái)減少“毛細(xì)冷凝”。另外，可在催化劑中加入MoO3，以MoO3與氣相As2O3反應(yīng)來(lái)減少As中毒；鈣的影響：飛灰中游離CaO與SO3反應(yīng)形

26、成的CaSO4可吸附在催化劑表面，從而阻止了反應(yīng)物向催化劑表面擴(kuò)散并進(jìn)入催化劑內(nèi)部。催化劑制造商多通過(guò)控制催化劑內(nèi)部孔徑分布和采用適當(dāng)節(jié)距等方法來(lái)減少CaSO4對(duì)催化劑的影響；催化劑堵塞：催化劑的堵塞主要是由于銨鹽及飛灰的小顆粒沉積在催化劑小孔中，阻礙NOx、NH3、O2到達(dá)催化劑活性表面，引起催化劑鈍化。可以通過(guò)調(diào)節(jié)氣流分布，選擇合理的催化劑間距和單元空間，并使進(jìn)入SCR反應(yīng)器煙氣的溫度維持在銨鹽沉積溫度之上，以防止催化劑堵塞。對(duì)于高灰段SCR工藝，為了確保催化劑通道通暢，應(yīng)安裝吹灰器；飛灰侵蝕：催化劑的侵蝕，磨損主要是由于飛灰撞擊在催化劑表面造成的。磨損強(qiáng)度與氣流速度、飛灰特性、撞擊角度及

27、催化劑本身特性有關(guān)。降低磨損的措施：一是采用耐腐蝕催化劑材料，對(duì)催化劑頂端進(jìn)行處理從而提高催化劑邊緣硬度；二是利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)流動(dòng)模型優(yōu)化氣流分布；三是在垂直催化劑床層安裝氣流調(diào)節(jié)裝置等方法來(lái)解決。1.4.2 SCR反應(yīng)器入口煙氣參數(shù)對(duì)工藝的影響(1)尾氣中O2含量的影響：硝酸尾氣中NO的含量約占總NOx的80%90%，要處理NO必須在有氧的情況下才能完成。在尾氣流量、NOx濃度和尾氣溫度給定的情況下，通過(guò)改變二次空氣量來(lái)調(diào)整尾氣中的氧含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)O2含量對(duì)NOx脫除效率有較大影響。尾氣中氧含量越高，對(duì)NO脫除越有利，但會(huì)對(duì)酸的生產(chǎn)負(fù)荷有影響。因此，最好是維持O2含量在1.5%1.8%。初

28、始運(yùn)行時(shí)，O2含量可提高到達(dá)2.0%2.5%。(2)煙氣溫度：SCR催化劑對(duì)溫度敏感性比較大，當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)過(guò)大，低于合適的反應(yīng)溫度時(shí)，將使尾部氨逃逸濃度升高。為了保護(hù)尾部煙道不受強(qiáng)粘性、強(qiáng)腐蝕性的硫酸氫銨的影響，也造成氨的二次污染?？偘桃话阋笤诘陀谝欢囟认峦Ｖ箛姲?；冬季時(shí)，稀釋的溫度較低，會(huì)降低空預(yù)器入口的煙氣溫度。特別又在低負(fù)荷時(shí)，會(huì)影響SCR的投運(yùn)可用率，可加裝電暖器加熱稀釋風(fēng)；煙溫過(guò)高，會(huì)使催化劑燒結(jié)或使之再結(jié)晶失效；脫硝過(guò)程中不同溫度可能發(fā)生以下副反應(yīng)： (3)煙氣流速：氣體流速較快會(huì)使催化劑顆粒表面的層流層變薄，提高擴(kuò)散性能，但由于流速加快，反應(yīng)氣與催化劑的接觸時(shí)間變短，使得氣固

29、相反應(yīng)不夠充分，按照SCR反應(yīng)機(jī)理，NH3首先吸附到催化劑表面酸性位，然后與氣相中的NO反應(yīng)，該反應(yīng)為慢反應(yīng)屬控制步驟。氣體流速增大不利于反應(yīng)氣在催化劑微孔內(nèi)的擴(kuò)散、吸附以及反應(yīng)氣和產(chǎn)物氣的解吸、擴(kuò)散過(guò)程。所以煙氣流速增大，會(huì)引起催化劑體積的趨勢(shì)，但不十分顯著。(4)NH3/NOx摩爾比：氨是還原劑，當(dāng)沒(méi)有氨噴射時(shí)NOx不會(huì)被轉(zhuǎn)化，而NOx出口和進(jìn)口濃度相等。通過(guò)增加氨噴射流量來(lái)提高反應(yīng)器進(jìn)口的NH3/NOx比率，從而提高NOx脫除效率。理論上該脫除效率可以提高到非常高的比率(99%以上)，但將導(dǎo)致氨的消耗增加。且研究表明27出口的NOx含量與出口的氨逸出量成反比，通過(guò)增加氨量來(lái)降低出口的NO

30、x含量必將導(dǎo)致較高的氨逸出。SCR氨逃逸會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)嚴(yán)重的危害：生成硫酸銨鹽造成催化劑與空預(yù)器堵塞與腐蝕，煙氣阻力損失增大；FGD廢水及空預(yù)器清洗的氨含量增大；飛灰中的NH3化合物含量增大，影響飛灰質(zhì)量；與煙氣中的SO3生成硫酸銨鹽(NH4HSO4與(NH4)2SO4)硫酸銨鹽具有腐蝕性和粘結(jié)性。因此燃煤機(jī)組一般將NH3的排放控制在210-6以下，以減少對(duì)飛灰資源化利用的影響和減少對(duì)后續(xù)裝置的堵塞。燃油燃?xì)鈾C(jī)組SCR裝置的氨逃逸濃度可適當(dāng)放寬到510-628。(5)飛灰濃度：飛灰量高，極易導(dǎo)致堵塞，風(fēng)機(jī)壓損增加；飛灰量高，飛灰所含有毒物質(zhì)量高，對(duì)催化劑的毒害機(jī)率大大增加；催化劑價(jià)格大幅上升。催化

31、劑價(jià)格上升由幾個(gè)原因構(gòu)成，第一：灰量大，催化劑易腐蝕、堵塞，要解決因灰量造成堵塞和壓降問(wèn)題，唯一有效的辦法就是增加催化劑的孔徑，孔徑大，同樣的有效催化面積條件下的催化劑總體積隨之增大，這種由于孔徑增大導(dǎo)致的體積增加往往是非?？捎^的；第二：灰量大，在吹灰間隔中，大部分的催化劑被灰覆蓋，這樣，為了保證惡劣情況下的脫硝率和氨逃逸率，就必須增加催化劑體積，以保證隨時(shí)有足夠的催化劑表面裸露在外面以供吸附NOx、NH3；第三：灰量大，催化劑受到?jīng)_刷和腐蝕機(jī)率大大增加，煙氣流速也大，對(duì)催化劑沖刷也厲害。沖刷腐蝕造成的催化劑失效快，只要增加初始的催化劑體積或加快催化劑的更換速度，才能保證同樣的脫硝率和氨逃逸率

32、；第四：液態(tài)排渣爐的灰粘性更強(qiáng)，堵塞程度更嚴(yán)重；積聚的飛灰復(fù)燃可能造成催化劑燒結(jié)損失。1.4.3 SCR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)工藝的影響SCR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素主要有：煙氣流速、催化劑層數(shù)、導(dǎo)流葉片的設(shè)置、噴氨格柵的設(shè)計(jì)28及空塔速度(SV)等。其中空塔速度是SCR的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，這是煙氣體積流量(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的濕煙氣)與SCR反應(yīng)塔中催化劑體積的比值，反映了煙氣在SCR反應(yīng)塔內(nèi)的停留時(shí)間的大小，它在某種程度上也決定反應(yīng)物是否完全反應(yīng)，同時(shí)也決定著反應(yīng)器催化劑骨架的沖刷和煙氣的沿程阻力?？臻g速度大，煙氣在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間短，則反應(yīng)有可能不完全，這樣氨的逃逸量就大，同時(shí)煙氣對(duì)催化劑骨架的沖刷也大。

33、空塔速度通常是根據(jù)SCR反應(yīng)塔的布置、脫硝效率、煙氣溫度、允許的氨逃逸量以及粉塵濃度來(lái)確定。對(duì)于固態(tài)排渣高灰段布置的SCR反應(yīng)器，空間速度選擇一般為25003500h-129。1.5 氨法SCR反應(yīng)器的布置方案根據(jù)鍋爐煙氣系統(tǒng)和SCR脫硝的溫度要求，SCR系統(tǒng)通常有3種布置方式：位于空氣預(yù)熱器和靜電除塵器之前；位于靜電除塵器之前和空氣預(yù)熱器之后；位于空氣預(yù)熱器和靜電除塵器之后。目前工程大多采用第1種布置方式。這種方式不需要對(duì)煙氣進(jìn)行再加熱，可減少熱效損失。各工藝的特點(diǎn)如下 3、30：1.5.1 高粉塵布置的SCR工藝及其特點(diǎn)高粉塵布置的SCR工藝是將SCR反應(yīng)器置于空氣預(yù)熱器和靜電除塵器之前，

34、如Error! Reference source not found.。高粉塵布置的SCR工藝的優(yōu)點(diǎn)是：由于反應(yīng)溫度較高，可選擇的催化劑的種類較多。相對(duì)于低粉塵布置和末端布置來(lái)說(shuō)省去了煙氣再熱系統(tǒng)，從而節(jié)省了投資和運(yùn)行成本。早已完成工業(yè)化運(yùn)用，并且已有20年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，是目前火電廠煙氣脫硝廣泛采取的工藝。其缺點(diǎn)是：由于粉塵濃度較高，所以粉塵對(duì)催化劑的沖刺和磨損較大。省煤器是與鍋爐本體相連的，對(duì)于大型的機(jī)組而言，SCR反應(yīng)器的重量是比較大的，所以一般要設(shè)置獨(dú)立的SCR反應(yīng)器的支撐鋼架，這就涉及到鍋爐的重新調(diào)整和負(fù)荷的重新計(jì)算的問(wèn)題。煙氣中含有大量的SO2，催化劑可以使部分SO2氧化，生成難以處理

35、的SO3，并可能與NH3生成腐蝕性更強(qiáng)的硫酸銨鹽物質(zhì)。由于流程較長(zhǎng)，容易發(fā)生NH3的泄露，從而生成腐蝕性更強(qiáng)的硫酸銨鹽物質(zhì)，所以容易腐蝕后續(xù)的空氣預(yù)熱器和靜電除塵器。圖1.4高粉塵布置的SCR工藝流程圖1.5.2 低粉塵布置的SCR工藝及其特點(diǎn)低粉塵布置的SCR工藝是將SCR反應(yīng)器置于靜電除塵器之前和空氣預(yù)熱器之后，如Error! Reference source not found.。低粉塵布置的SCR工藝的優(yōu)點(diǎn)是：鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)靜電除塵器之后，粉塵濃度較低，可延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。與鍋爐本體獨(dú)立，不影響鍋爐的正常運(yùn)行。NH3的泄漏量比高粉塵布置方式的泄漏量要少。其缺點(diǎn)是：高粉塵布置一樣，煙氣

36、中含有大量的SO2，催化劑可以使部分SO2氧化，生成難以處理的SO3，并可能與NH3生成腐蝕性更強(qiáng)的硫酸銨鹽物質(zhì)。由于煙氣溫度低(大概在160左右)，可供選擇的催化劑的種類較少。國(guó)內(nèi)沒(méi)有運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，并且國(guó)外可供參考的工程實(shí)例也較少。圖1.5低粉塵布置的SCR工藝流程圖1.5.3 末端布置的SCR工藝及其特點(diǎn)末端布置的SCR工藝是將SCR反應(yīng)器置于靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之后，如Error! Reference source not found.圖1.6末端塵布置的SCR工藝流程圖末端布置SCR工藝的優(yōu)點(diǎn)是：鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)除塵脫硫后，可以采用更大的煙氣流速和空速，從而使催化劑的消耗量大大的減少。NH3

37、的逃逸量是最少的，并且不會(huì)腐蝕構(gòu)筑物(煙囪采用防腐煙囪)。不會(huì)產(chǎn)生SO3，防止二次污染。其缺點(diǎn)是：一定要設(shè)置煙氣再熱系統(tǒng)，增加了投資和運(yùn)行成本。很難找到符合反應(yīng)條件的催化劑(已工業(yè)化運(yùn)用或中試)。1.6 本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目的及意義氮氧化物(NOx)是空氣中的N2和O2在高溫高壓下的反應(yīng)產(chǎn)物，它能在陽(yáng)光的作用下產(chǎn)生二次大氣污染光化學(xué)煙霧。NOx主要是NO和NO2。NO雖然毒性不大，但是高濃度的NO會(huì)引起神經(jīng)中樞障礙，而且它很容易轉(zhuǎn)化為劇毒的NO2。NO2是棕色氣體，有特殊的刺激性臭味，被吸入肺后能與肺部的水分結(jié)合成可溶性硝酸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起肺氣腫。在大氣中的氮氧化合物達(dá)到100150ppm的高濃度時(shí)，

38、人連續(xù)呼吸3060min便會(huì)中毒。隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的加快及人口的迅猛膨脹，人類賴以生存的地球正承受著越來(lái)越沉重的壓力。近幾十年來(lái)，各類環(huán)境問(wèn)題日益突出，已嚴(yán)重制約著人類社會(huì)的有序發(fā)展，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至人類的生存提出了嚴(yán)厲挑戰(zhàn)。因此，正確處理環(huán)境與發(fā)展之間的關(guān)系是人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵所在。煤炭是儲(chǔ)量最豐富、來(lái)源最廣泛、使用最廉價(jià)的一種能源，是現(xiàn)今世界各國(guó)的主要能源之一。我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消耗國(guó)，煤燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的SO2和NOx等污染物，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。有研究資料表明，如果繼續(xù)不加強(qiáng)對(duì)煙氣中氮氧化物的治理，氮氧化物的總量和在大氣污染物中的比重都將上升，并

39、有可能取代二氧化硫成為大氣中的主要污染物。因此對(duì)尾氣中NOx的排放進(jìn)行控制已成為非常緊迫的任務(wù)。選擇性催化還原法是當(dāng)前火電廠廣泛采用的煙氣脫硝技術(shù)，尤其是在西歐和日本，也是最為成熟的脫硝技術(shù)。其原理是在催化劑存在的條件下，采用氨、CO或碳?xì)浠衔锏茸鳛檫€原劑，將煙氣中的NO還原為N2。選擇性催化劑脫硝法，脫硝裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)副產(chǎn)品、運(yùn)行方便、可靠性高、脫硝效率高，可以用來(lái)處理大量煙氣，脫硝率可達(dá)90%以上。通過(guò)選擇性催化還原法處理硝酸廠尾氣能有效的控制NOx的排放，從而減少硝酸廠尾氣對(duì)環(huán)境的影響。2 工藝流程設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書某廠采用綜合法生產(chǎn)硝酸，共有4套機(jī)組，每套機(jī)組的能力為30000

40、t/a。每噸硝酸(按100%計(jì))的尾氣量為3400Nm3/h。尾氣組成如Error! Reference source not found.所示。表2.1綜合法生產(chǎn)硝酸產(chǎn)生的尾氣組成成 分NONO2O2H2ON2合計(jì)含量 %0.250.154.00.695100該廠自投產(chǎn)以來(lái)，硝酸尾氣不經(jīng)處理直接排放，嚴(yán)重污染了當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境。選擇性催化還原法是當(dāng)前采用的煙氣脫硝技術(shù)，也是最為成熟的脫硝技術(shù)。而由于硝酸廠排放的尾氣中不含SO和大量粉塵，這對(duì)催化劑的影響較小，故用選擇性催化還原處理硝酸廠尾氣是可行的。為改善該廠周圍的大氣環(huán)境質(zhì)量，本設(shè)計(jì)采用氨選擇性催化還原法處理硝酸尾氣中的NOx。2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

41、2.2.1 尾氣的性質(zhì)(1)尾氣量：每噸硝酸(按100%計(jì))的尾氣量為3400Nm3/h。一套30000t/a綜合法硝酸機(jī)組每小時(shí)產(chǎn)HNO3為3.4t，則每套機(jī)組每小時(shí)的尾氣量為11560Nm3/h。(2)尾氣溫度與壓力：尾氣出吸收塔平均溫度為30，經(jīng)兩臺(tái)尾氣預(yù)熱到140后進(jìn)入本體設(shè)計(jì)系統(tǒng)，壓力為2.5kg/cm2(表壓)。(3)尾氣的組成如Error! Reference source not found.所示。2.2.2 當(dāng)?shù)貧夂驐l件(1)年平均氣溫20(2)年平均相對(duì)濕度57%(3)年平均氣壓88370Pa2.2.3 本設(shè)計(jì)所采用的物化常數(shù)(1)熱容方程：Cp=a+bT+cT2+dT3查

42、手冊(cè)，列出各組分a、b、c、d數(shù)據(jù)如Error! Reference source not found.所示。(2)標(biāo)態(tài)下氣體的摩爾體積：22.4L/mol(3)絕對(duì)溫度：0K=-273.15表2.2氣體摩爾定壓熱容與溫度關(guān)系式中的常數(shù)值分子式分子量狀態(tài)ab102c105d109溫度范圍(K)NH317.03g6.58460.612510.23663-1.59832731500NO30.01g7.008-0.022440.2328-1.0002731500NO246.01g5.4801.365-0.8411.8802731500O232.00g6.0850.3631-0.17090.31332

43、731800H2O18.016g7.7000.045940.2521-0.85872731800N228.02g6.903-0.037530.1930-0.68612731800CO244.01g5.3161.4285-0.83621.7842731800CH416.04g4.7501.2000.3030-2.6302731800C2H630.07g1.6484.124-1.5301.7402731800空氣29.00g6.7130.046970.1147-0.469627318002.2.4 相關(guān)環(huán)境法律法規(guī)本設(shè)計(jì)中參考相關(guān)的法律法規(guī)如下：(1)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB3095-1982(2)

44、環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB3095-1996(3)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB13223-1996(4)20092010年全國(guó)污染防治工作要點(diǎn)(5)硝酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB26131-20102.2.5 設(shè)計(jì)原則及范圍(1)設(shè)計(jì)原則工藝設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、質(zhì)量第一、經(jīng)濟(jì)合理的原則，本設(shè)計(jì)中主要包括以下幾項(xiàng)：積極貫徹執(zhí)行國(guó)家基本建設(shè)的方針政策, 嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家和項(xiàng)目所在省、市頒布的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)定，使設(shè)計(jì)做到切合實(shí)際，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全適用。重視優(yōu)化設(shè)計(jì)方案工作，提高設(shè)計(jì)水平和降低工程投資額；治理工藝要落實(shí)可靠，排出物必須符合國(guó)家及地方的“三廢”排放標(biāo)準(zhǔn)，并盡可能做到綜合利用

45、；在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)采用能耗小、物耗小，污染物產(chǎn)生量少的清潔生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)工業(yè)污染防治從末端治理向生產(chǎn)全過(guò)程控制的轉(zhuǎn)變。設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以最小的經(jīng)濟(jì)代價(jià)實(shí)現(xiàn)治理目標(biāo)。節(jié)能與降耗并重，做好工藝余熱的回收和水的重復(fù)利用，提高水的循環(huán)利用率。(2)設(shè)計(jì)范圍根據(jù)該廠的尾氣排放情況，具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：SCR反應(yīng)器主體設(shè)備及附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，換熱器主體設(shè)備及附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，開工燃燒爐的設(shè)計(jì)以及對(duì)這些設(shè)備的成本費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算。由于個(gè)人的知識(shí)水平和能力有限，設(shè)計(jì)中不包含操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)。2.3 SCR脫硝工藝方案設(shè)計(jì)2.3.1 工藝流程的選擇硝酸尾氣處理一般分為兩種工藝，一種是綜合法處理硝酸廠尾氣，

46、即幾套機(jī)組的尾氣分別經(jīng)透平機(jī)回收能量后，集中在一套SCR反應(yīng)器處理，如Error! Reference source not found.。由于尾氣經(jīng)透平機(jī)回收能量后溫度已從140降至70左右，遠(yuǎn)離SCR反應(yīng)器所需的180，因此流程中需設(shè)置燃煤爐，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中自始至終都需要燃煤一定量燃料氣，以產(chǎn)生高溫燃?xì)馀c尾氣混合，使之達(dá)到催化反應(yīng)所需的溫度。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是一次投資小，但因全過(guò)程不僅消耗大量燃料氣，而且提供燃煤爐助燃空氣的羅茨風(fēng)機(jī)也必須連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成運(yùn)行費(fèi)用升高。另一種工藝是單機(jī)組綜合法處理硝酸廠尾氣，即各機(jī)組的SCR系統(tǒng)分別安裝在該機(jī)組透平膨脹機(jī)之前，為將尾氣溫度從尾氣預(yù)熱器出口的140

47、升高到180進(jìn)入SCR反應(yīng)器，流程中設(shè)置了一臺(tái)尾氣換熱器和開工鍋爐，在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，利用反應(yīng)器出口的熱凈化氣將尾氣溫度從140升高到180；開工時(shí)則用高溫燃?xì)鈱⑽矚鉁囟葟?40加熱到180該工藝因每套機(jī)組都需安裝一套SCR系統(tǒng)，一次投資較大，但利用催化反應(yīng)放出的熱量對(duì)尾氣加熱，運(yùn)行費(fèi)用低，如Error! Reference source not found.。圖2.1綜合法硝酸尾氣處理工藝 本設(shè)計(jì)采用單機(jī)組尾氣處理工藝，各機(jī)組的SCR系統(tǒng)分別安裝在該機(jī)組透平膨脹機(jī)之前，為將尾氣溫度從尾氣預(yù)熱器出口的140升高到180進(jìn)入SCR反應(yīng)器，流程中設(shè)置了尾氣換熱器，在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，可利用反

48、應(yīng)器出口的熱凈化氣將尾氣溫度從140加熱到180；為減少投資，開工時(shí)則用開工燃燒爐產(chǎn)生的熱凈化氣將尾氣溫度從140加熱到180，反應(yīng)器正常運(yùn)行后，停止開工燃燒爐的運(yùn)行。該廠四套機(jī)組可共用一臺(tái)開工燃燒爐。這樣，SCR系統(tǒng)的一次投資將減少，運(yùn)行費(fèi)用低。流程如Error! Reference source not found.所示：圖2.2單機(jī)組綜合法處理工藝2.3.2 催化劑的選擇SCR系統(tǒng)中的重要組成部分是催化劑，當(dāng)前流行的成熟催化劑有蜂窩式、波紋狀和平板式等。平板式催化劑一般是以不銹鋼金屬網(wǎng)格為基材負(fù)載上含有活性成份的載體壓制而成，蜂窩式催化劑一般是把載體和活性成份混合物整體擠壓成型；波紋狀催

49、化劑外形如起伏的波紋，從而形成小孔。表2.3國(guó)內(nèi)幾種催化劑的性能催化劑型號(hào)750148209810848013粒度/mm圓柱578球粒36圓柱4.568球粒56比表面/(m2/g)150150180200孔容/(mL/g)0.40.50.3堆比重/(g/cm3)0.870.970.820.850.9機(jī)械強(qiáng)度側(cè)壓68kg/顆 正壓4050kg/顆總壓23kg/顆側(cè)壓8.7kg/顆總壓5.5kg/顆反應(yīng)溫度范圍/250350230330190220190230反應(yīng)器進(jìn)氣溫度/220240210220160190160180NH3/NOx摩爾比1.01.41.41.61.01.021.01.02空間

50、速度/h-15000700010000140005000700010000轉(zhuǎn)化率/%90959595國(guó)內(nèi)幾種硝酸尾氣SCR催化劑的性能列于Error! Reference source not found.中。根據(jù)對(duì)比本設(shè)計(jì)選擇8013型號(hào)作為催化劑，所選催化劑的性能和所采用的數(shù)據(jù)見(jiàn)Error! Reference source not found.表2.4本設(shè)計(jì)選用8013型催化劑的性能和所采用的數(shù)據(jù)項(xiàng)目中試或生產(chǎn)資料本設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)反應(yīng)溫度范圍/190230180230反應(yīng)器進(jìn)氣溫度/160180180NH3/NOx摩爾比1.01.021.0空間速度/h-11000010000進(jìn)氣NOx體積

51、分?jǐn)?shù)/10-64000排氣NOx體積分?jǐn)?shù)/10-6198.9排氣NH3體積分?jǐn)?shù)/10-6159.2NOx轉(zhuǎn)化率/%95952.3.3 還原劑的選擇及配置(1)SCR脫硝還原劑的類型及特點(diǎn)(液氨、尿素、氨水)比較見(jiàn)Error! Reference source not found.表2.5不同還原劑性能比較項(xiàng)目液氨氨水尿素反應(yīng)劑費(fèi)用便宜較貴最貴運(yùn)輸費(fèi)用便宜貴便宜安全生有毒有害無(wú)害存儲(chǔ)條件高壓常壓常壓，干態(tài)存儲(chǔ)方式液態(tài)液態(tài)微粒狀初投資費(fèi)用便宜貴貴運(yùn)行費(fèi)用便宜貴，需要高熱量蒸發(fā)蒸餾水和氨貴，需要高熱量水解尿素和蒸發(fā)氨設(shè)備安全要求有法律規(guī)定需要基本不需要本設(shè)計(jì)根據(jù)SCR脫硝還原劑的安全性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)

52、成熟性等方面進(jìn)行考慮，選擇液氨做為還原劑。(2)液氨的管理制度液氨及氣氨儲(chǔ)存與輸送系統(tǒng)，應(yīng)保持系統(tǒng)有良好的密封性；儲(chǔ)存及輸送區(qū)域內(nèi)不應(yīng)有火源，所有的管線及相關(guān)設(shè)備必須接地，供氨站必須符合消防的規(guī)定；儲(chǔ)存及輸送區(qū)域內(nèi)應(yīng)遠(yuǎn)離能夠產(chǎn)生腐蝕物質(zhì)的地點(diǎn)；供氨站內(nèi)和其他裝有氨氣的設(shè)備附近均必須嚴(yán)禁煙火，并應(yīng)設(shè)“嚴(yán)禁煙火”、“嚴(yán)禁放置易燃易爆品”的警示牌，貯氨區(qū)周圍(10m以內(nèi))應(yīng)設(shè)有圍欄，在貯氨區(qū)應(yīng)備有必要的消防設(shè)備、消防器材，圍欄上設(shè)置必要數(shù)量的警示牌；液氨存儲(chǔ)溫度不可高于52；存儲(chǔ)區(qū)域應(yīng)遠(yuǎn)離頻繁交通區(qū)域和緊急出口；嚴(yán)禁用明火或其他臨近的熱源加熱液氨儲(chǔ)存罐的任何部分；在液氨卸車結(jié)束后，必須保證足夠的吹掃

53、時(shí)間，以防止液體殘留在封閉的系統(tǒng)內(nèi)；對(duì)輸送管路進(jìn)行檢修工作前，必須使用氮?dú)膺M(jìn)行吹掃。通過(guò)手持式檢漏儀檢測(cè)氨氣濃度在允許范圍內(nèi)之后，方可形如工作；氨區(qū)設(shè)專人值班，值班人員必須經(jīng)過(guò)勞動(dòng)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局特種設(shè)備培訓(xùn)合格后上崗；非值班人員進(jìn)入供氨站，必須經(jīng)過(guò)值班人員許可，進(jìn)入貯氨區(qū)應(yīng)交出火種，并進(jìn)行登記；禁止讓與工作無(wú)關(guān)人員進(jìn)入供氨站；禁止在供氨站內(nèi)進(jìn)行帶火作業(yè)或能產(chǎn)生火花的工作，氨氣系統(tǒng)進(jìn)行檢修、運(yùn)行操作時(shí)，嚴(yán)禁使用可能產(chǎn)生火花的工器具，應(yīng)使用銅制工器具。工作人員不準(zhǔn)穿有釘?shù)男?，如必須在供氨站?nèi)進(jìn)行焊接或動(dòng)火的工作，應(yīng)事先進(jìn)行氨量測(cè)定，證實(shí)工作區(qū)內(nèi)空氣中氨氣含量小于50ppm，并辦理一級(jí)明火工作票

54、后方可工作；儲(chǔ)氨設(shè)備(包括管道系統(tǒng))進(jìn)行檢修前，必須將檢修部分與連接部分可靠隔斷，加裝嚴(yán)密的堵板，并用氮?dú)膺M(jìn)行置換；控制儲(chǔ)存及充裝時(shí)壓力在規(guī)定范圍內(nèi)；儲(chǔ)氨罐最大允許存儲(chǔ)容積為儲(chǔ)氨罐容積的85%，嚴(yán)禁超容積進(jìn)行充裝；儲(chǔ)氨區(qū)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，不得進(jìn)行任何檢修工作，若必須檢修，則需要先停止設(shè)備運(yùn)行，然后根據(jù)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢修工作；(3)還原劑的配置液氨由槽車運(yùn)送到液氨儲(chǔ)罐，液氨儲(chǔ)罐輸出的液氨在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，并將氨氣加熱到常溫后送到氨氣緩沖罐儲(chǔ)存?zhèn)溆?，氨氣緩沖罐的氨氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后通過(guò)噴氨格柵的噴嘴噴入煙氣中與煙氣充分混合，再經(jīng)靜態(tài)混合器充分混合后進(jìn)入催化反應(yīng)器反應(yīng)，在一定溫度范圍內(nèi)，在催化劑的作用下，氨氣與NOx發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)，將NOx還原成N2和H2O，如Error! Reference source not found.所示。圖2.3脫硝系