SCR反應(yīng)器設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書題目中石化南陽煤粉爐煙氣脫硫脫硝除塵改造工程——SCR反應(yīng)器設(shè)計,本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日日期：期：本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。簽名：日期：I``學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。簽名：導(dǎo)師簽名：日期：年日期：年月月日日II``注意事項1.設(shè)計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要求：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它III``摘要：近年來，在經(jīng)濟快速發(fā)展的帶動下，污染物氮氧化物的排放量也在急速增加。生態(tài)環(huán)境受到了嚴重的污染，人類健康也遭到了極大的危害，減少和控制火電廠氮氧化物的排放已迫在眉睫。在1970年代后期，應(yīng)用在燃煤鍋爐煙氣脫硝的首先是選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)。由于其成熟的脫硝技術(shù)，高效的脫硝效率等特點。在世界范圍內(nèi)得到了十分廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)被公認為煙氣脫硝的主流技術(shù)。包括反應(yīng)器尺寸、催化劑的尺寸、進出口煙道尺寸等，結(jié)構(gòu)設(shè)計包括導(dǎo)流板設(shè)計、人孔門選型、梁的剛度校核、反應(yīng)器的強度校核等。通過對中石化南陽煤粉爐進行煙氣脫硝改造，使得鍋爐煙氣的脫硝率達到煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，從而減少對大氣的污染。關(guān)鍵詞：氮氧化物（NO）；反應(yīng)器；催化劑；導(dǎo)流板；剛度、強度校核xIV``DenitrificationAbstract:Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofeconomy,theemissionsofnitrogenoxidepollutionisincreasingrapidly.Theecologicalenvironmenthasbeenpollutedseriously,thehumanhealthhasalsobeenagreatdealofharm,itisimminenttoreduceandtakecontroloftheemissionsofnitrogenoxidesfromthethermalpowerplant.SCR（selectivecatalyticreductionfluegasdenitrificationtechnology,itisthefirsttimethathasbeenappliedtothecoal-firedboilerDe-NOdenitration（thefluegasdenitrification）inthelate1970s,duextoitsmaturedenitrationtechnology,highefficiencyandothercharacteristics,thedenitrationratecanreachmorethan95%.Ithasbeenveryusedwidelyintheworld,nowithasbeenxThedesignofselectivecatalyticreductionreactorisdividedintotheprocessdesignandthestructuraldesignandthestrengthcheck,theprocessdesignincludesthesizeofthereactor,thesizeofthecatalyst,thesizeoftheimportandexportflue,etc.,thestructuraldesignincludesthedesignofguideplates,theselectionofmanholedoor,thestiffnesscheckofthebeamsandthestrengthcheckofthereactor,etc.,BycarringoutthetransformationofSinopecNanyangpulverizedcoalfiredfluegasdenitration,tomaketherateoftheDe-NOxdenitrationreachedemissionstandardsandreducethepollutiontotheatmosphere.Keywords:NODe-NOdenitrationSCRreactorguideplatesstrengthcheckstiffnessxxV``目錄1緒論1111233本文主要工作3基本設(shè)計參數(shù)44熱力計算555還原劑消耗量估算5稀釋風(fēng)量估算66x77789設(shè)計條件圖93厚度計算反應(yīng)器壁厚計算催化劑的布置加固設(shè)計導(dǎo)流板的設(shè)計整流器的設(shè)計人孔門的設(shè)計反應(yīng)器的強度校核45VI``6結(jié)束語參考文獻致謝VII``術(shù)語表qm；q；33fluegasmNH3L；Vm；3airAcatalystm；q2m/h；33VNH3NOA；xxin3；NOVm；x3xout；catalystspecific3m；23xNOxS；KNcatalystm；SCRA2layer和；；HQ3xh；layerC1；P；；C；d2；t；C3xNOxiq；；HO；C2HO；O；S；2Am；Am；2212a；；b；V；3VIII``；g；m3d；l；i；I；4W；m3abmF；P；Sm；22；l；maxq；i；Di；fieiq；l；i20KK第ii2i；30；iMIInW；IX``常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）1緒論1.1SCR國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢近年來國家環(huán)保總局已批復(fù)了20個左右的電廠要求其安裝煙氣脫硝裝置，常用的煙氣脫硝技術(shù)有：選擇性催化還原(簡稱SCR)、選擇性非催化還原(簡稱SNCR)和SNCR+SCR組合，但使用較多的仍為SCR法。我國的電力行業(yè)具有高效率、大容量機組增長速度較快，煤耗有所降低的特點，大多數(shù)單位都采用了先進的技術(shù)，低氮燃燒技術(shù)，使氮氧化物的排放水平有下降的趨勢。就目前來看,國內(nèi)SCR工程基本上是使用[1]全套的進口,,福建漳州電廠是日立技術(shù)的引入。例如，（FuelTech）公司的技術(shù)；廣東臺山電廠引進的是粘膠纖維生產(chǎn)廢氣（）技術(shù)；廈門篙嶼電廠引進的是日本石川島播磨重工業(yè)（）技術(shù)；廣東恒運發(fā)電廠引進的是德國魯奇能捷斯技術(shù)；江蘇太倉電廠引進的是日立技術(shù)。SCR技術(shù)的自主研發(fā)[2]硝控制技術(shù)，相輔相成，起到綜合防治的效果。1.2SCR國外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢目前全球各個發(fā)達國家對煙氣進行脫硝都采用的是SCR技術(shù)，但是SCR技術(shù)也存在一定的缺點，例如投資成本和運營成本相對較高，催化劑的壽命較短，且價格昂貴。近年來，隨著人們對環(huán)保的意識逐漸增強，在我國，新建的燃煤機組都必須按照規(guī)范，合理采用低NOx合考慮我國電力企業(yè)的承受能力和經(jīng)濟發(fā)展水平，今后將繼續(xù)推廣和使用低碳燃燒技術(shù)，并且在原先的基礎(chǔ)上研究出經(jīng)濟性更好、效率更高的燃燒技術(shù)。低碳燃燒技術(shù)的[3]過程中NO的最終的排放量1984至198660多座電站開始進行采[4]x用不同的方法進行脫硝試驗，結(jié)果顯示最好的方法還是SCR法。到90年代，德國采用SCR法的電站達到140多座，總?cè)萘靠拷?0000MW。到目前為止，全球燃煤鍋爐采用SCR煙氣脫硝技術(shù)的總?cè)萘考和黄屏?00000MW。這其中，日本擁有的容量約為23.1GW，美國具有的容量超過了100GW。1.3SCR的原理與分類一、SCR的原理SCR）是指在催化劑的作用下，在鍋爐排放的煙氣中均勻地噴入氨氣，從而將煙氣中的NO還原生成N和H。SCR是一個連續(xù)的化學(xué)工藝過程，x22其中含氮還原劑例（如氨氣或尿素）被連續(xù)加入到包含NO的煙氣中。[5]x主要的化學(xué)反應(yīng)如下：第1頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）4NO4NHO4N6HO………………（1-1）32226NO8NH7N12HO…………………（1-2）2322煙氣中的NO主要是由NO和NONO總量的95％為5％x2x基本上為NO。所以脫硝反應(yīng)的主要化學(xué)反應(yīng)方程式是（1-1），它的反應(yīng)特性如下：2NH和NO的反應(yīng)摩爾比為1；①②③3脫硝反應(yīng)中離不開O的參與；2最為典型的反應(yīng)溫度窗口：300℃～400℃；除了以上提及的化學(xué)反應(yīng)方程式，其實脫硝反應(yīng)中還存在著有害反應(yīng)，具體如下：SO被氧化成SO的反應(yīng)：232O2223NH的氧化反應(yīng)：34NHO4NO6HO3224NHO2N6HO3222催化劑的選擇性成分為NO的還原反應(yīng)提供了很高的催化活性。x氮氣和水是脫硝反應(yīng)的主要產(chǎn)物，進行脫硝反應(yīng)需要氧氣源源不斷不斷的供應(yīng)。SCR技術(shù)需要的反應(yīng)溫度窗口為300℃～400℃。在反應(yīng)溫度較高的情況下，會導(dǎo)致催化劑產(chǎn)生結(jié)晶或著燒結(jié)等現(xiàn)象；在反應(yīng)溫度較低的情況下，硫酸銨在催化劑表面凝結(jié)，催化劑的微孔被堵塞，催化劑的活性會降低。SCR技術(shù)具有脫硝效率高，氨消耗少、脫硝性能穩(wěn)定、運行平穩(wěn)、成熟等優(yōu)點，是世界公認的煙氣脫硝主流技術(shù)。二、SCR的分類在廢氣治理的工程中，主要采用的是固定床和流化床兩大類催化反應(yīng)器。其中，流化床反應(yīng)器與固定床反應(yīng)器相比具有溫度分布均勻、傳熱效率高、傳質(zhì)速率高、氣固接觸面積大等優(yōu)點，但動力消耗卻相對較大，催化劑也容易磨損流失，因此在實際整個治理工程中應(yīng)用并不是很多，目前所廣泛采用的還是固定床反應(yīng)器。換熱式的主要類型，管式反應(yīng)器又因為催化劑裝填部位的不同分成列管式和多管式。絕熱式反應(yīng)器分為單段式和多段式。不同種類的化石燃料煙氣脫硝反應(yīng)裝置，包括所使用的催化劑結(jié)構(gòu)形式，常見的不同燃料反應(yīng)器分為豎式反應(yīng)器、立式反應(yīng)器和臥式反應(yīng)器這三種。[6]1.4研究目的及其意義NO不僅容易造成酸雨，而且在陽光照射下與汽車尾氣結(jié)合會形成光化學(xué)煙霧。另xNOx第2頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的想象NONO污染已[7]XX迫在眉睫?！秶摇笆晃濉币?guī)劃綱要》提出2010年全國主要污染物的排放總量相比2005年要降低10％，由此可見國家對污染物排放量加大了的控制。在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)日益嚴格的情況下，脫硝技術(shù)將會成為電力環(huán)保企業(yè)的主導(dǎo)方案。在工業(yè)鍋爐產(chǎn)業(yè)中，煙氣[8]脫硝工程能減少NO對環(huán)境的污染，在改善中國空氣質(zhì)量的同時并能控制酸雨的污染，x因此工業(yè)鍋爐煙氣脫硝的工程勢在必行。綜上所述，我們十分有必要研究這種處理氮[9]氧化物的煙氣脫硝技術(shù)，改善生態(tài)環(huán)境，以便于我們明天更好的生活。[10]1.5項目背景及主要設(shè)計內(nèi)容一、項目背景鍋爐NOx+SCR75t/h環(huán)境的污染。二、主要設(shè)計內(nèi)容⑴熟悉SCR反應(yīng)器煙氣脫硝的工藝過程；⑵對SCR反應(yīng)器設(shè)計計算，包括：①催化劑的設(shè)計和選型；②反應(yīng)器的尺寸計算；③反應(yīng)器的人孔門計算；④反應(yīng)器人孔門及安裝門計算；⑤反應(yīng)器輔助設(shè)備選型；⑶反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度校核計算：①反應(yīng)器總體結(jié)構(gòu)及零部件進行設(shè)計；②對主要受壓元件進行強度校核計算；⑷完成裝配圖和主要零部件圖的繪制；⑸完成完整的畢業(yè)設(shè)計說明書1.5.1項目來源及研究目標(biāo)項目來源：中石化南陽煤粉爐煙氣脫硫脫硝除塵改造工程。鍋爐目前NO的排放濃度約為460mg/Nm，已經(jīng)超過《火電廠大氣污染物排放標(biāo)3x準(zhǔn)》中燃煤鍋爐氮氧化物最高排放濃度100mg/Nm的要求。本工程采用選擇性催化劑3SCR）工藝，脫除鍋爐燃燒后煙氣中的氮氧化物，使煙氣能夠達標(biāo)排放。脫硝工程投運后，鍋爐排放煙氣中的NO排放濃度不高于100mg/Nm，SCR脫硝效率≥80%，3x對環(huán)境的污染大大減小。1.5.2本文主要工作本文主要介紹了SCR反應(yīng)器煙氣脫硝的工藝過程、SCR反應(yīng)器的工藝設(shè)計計算以及SCR反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算及校核。工藝設(shè)計計算包括：熱力計算、SCR尺寸計算第3頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）估算、煙氣進出口尺寸的確定等；結(jié)構(gòu)設(shè)計計算及校核包括：厚度計算、催化劑的選型計算、催化劑的布置、SCR反應(yīng)器布置、導(dǎo)流板的設(shè)計、整流器的設(shè)計、催化劑安裝門的設(shè)、人孔門的設(shè)計、剛度、強度校核、焊后熱處理等。對SCR反應(yīng)器的制造、檢驗、驗收和SCR反應(yīng)器安裝、試車、維護進行了相關(guān)的說明。2.1基本設(shè)計參數(shù)按照團隊組長給定的設(shè)計任務(wù)書，本設(shè)計的基本設(shè)計參數(shù)如表2.1所示。表2℃2272.2煤質(zhì)資料、脫硝入口處煙氣物性參數(shù)（1）裝置燃煤設(shè)計基準(zhǔn)原煤為平頂山煙煤，其煤質(zhì)特性見表2.2所示。表項目)符號單位%%%%%%%%（2）脫硝入口煙氣參數(shù)見表2.3所示。表）32222HO233x2）3第4頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文））32333℃2.3熱力計算2.3.1SCR反應(yīng)器中的物料平衡根據(jù)實驗研究，在SCR脫硝工藝中，（NO和NO）、、NO和NH反應(yīng)時的223順序為：（NO和NO>NO>NO。由于NO的含量在SCR工藝中占整個NO的95%22x左右，所以式（2-1）是主要的反應(yīng),相同摩爾數(shù)的NO和NO與NH反應(yīng)按照式（2-3）23進行。當(dāng)NO與NH按相同的摩爾數(shù)反應(yīng)時，化學(xué)方程式為34NO4NHO4N6HO……………（2-1）3222當(dāng)NO與NH按3：4的摩爾比反應(yīng)時，化學(xué)方程式為36NO8NH7N12HO…………………（2-2）2322當(dāng)NO與NO的混合氣體（NO≥NO）和NH按1：1的摩爾比反應(yīng)時，化學(xué)方程223式為NONO2NH2N3HO………………（2-3）23222.3.2SCR反應(yīng)器的能量平衡理論上，當(dāng)SCR系統(tǒng)運行正常時，、NO被NH還原反應(yīng)都是反應(yīng)熱。23（1）NO還原：13NONHONHO………………（2-4）423222反應(yīng)熱約為Q=97kcal/mol(NO)（2）NO+NO還原：2NONO2NH2N3HO………………（2-5）2322反應(yīng)熱為Q=83kcal/mol（NO+NO）2（3）NO還原：273NO4NHN6HO…………………（2-6）22322反應(yīng)熱為Q=122kcal/mol（NO）22.3.3還原劑消耗量估算第5頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）影響SCR煙氣脫硝設(shè)計的主要因素之一是還原劑的選擇，目前世界上常用的還原劑有兩種：液氨和尿素。實際脫硝工程中，還原劑及其稀釋風(fēng)量可以通過成熟的物料[11]NO是NO的主要含量，一臺鍋爐脫硝還原劑的消耗量可以進行估x算，公式如下，即[12]a6Cqq)108)…（2-7）HO2mNH317215.252167.5110030.84601.210)10)884410017kg/h式中：M-------摩爾比，通常為SCR系統(tǒng)的脫硝效率；M=80%C-----NOx含量（標(biāo)態(tài)、干基、6%O），mg/Nm；3NOx2q------煙氣流速（標(biāo)態(tài)、濕基），m/h；3VgC-----煙氣中HO的含量，；2HOβ----------氨的逃逸率，ppm；α----------實際O含量，；2q------NH的流量，；3mNH310-------單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。-82.3.4稀釋風(fēng)量估算，3）NH含量小于5%3公式為。[12]111722m3/h………………（2-8）qVNH30.771q0.77195mNH395Vq(BMCR)22418m3/h……………（2-9）55airVNH3式中：----標(biāo)態(tài)下NH流量，m/h；q33VNH3V-----標(biāo)態(tài)下稀釋空氣比率，m/h。3air2.3.5NO脫除效率x《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求燃煤電廠對NOx排放限量由200mg/Nm降至3100mg/Nm。脫硝效率是反應(yīng)器脫硝系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一。在實際工程中，通過3[13]分析儀表測量反應(yīng)器進出口的NOx濃度，經(jīng)過DCS系統(tǒng)計算比較后將信號反饋給氨流量調(diào)節(jié)閥，從而來控制噴入煙道的氨量，使得脫硝效率得到保證。[12]第6頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）100%…………（2-10）100%80%式中：NO----反應(yīng)器入口處NO的含量，標(biāo)態(tài)，mg/Nm；3xinxNO----反應(yīng)器入口處NO的含量，標(biāo)態(tài)，mg/Nm；3xoutx---------NO百分比脫除效率。xNOx2.4SCR尺寸計算估算2.4.1SCR反應(yīng)器橫截面積尺寸估算SCR表面速度一般為5~6m/s，在實際工程中對催化劑面積進行估算時可以用公式，即[12]Q=117500Nm/h(標(biāo)況)3qVfluegas=337662Nm/h(實際測量數(shù)值)3q33766218.759m2…………(2-11)AcatalystVfluegas3600L36005式中：L--------煙氣線速度，m/s；?qVfluegas--鍋爐煙氣流量，m/h；33600-----單位換算系數(shù)；catalyst--催化劑層截面積，m。2SCR截面積大15%左右。A1.15A1.1518.75921.6m2………（2-12）取整即A=20m。2SCR2.4.2SCR橫截面估算一、催化劑體積估算在工程中，催典型燃煤鍋爐SCR法脫硝催化劑層一般按照2+1層布置方式，即[12]一般催化劑至少安裝兩層，其中催化劑體積的估算公式為：[12]q)M………（2-13）VK第7頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）0.8337662)1.044m318685式中：M----------NH和NO的摩爾比；32catalyst----催化劑活性常數(shù)，catalyst=18由廠家提供；βspecific----催化劑比表面積，m/m；一般為427~860m/m；2323catalyst---催化劑估算體積，m。3（2）催化劑層數(shù)估算在確定了催化劑層的截面積和催化劑的體積后，根據(jù)實際工程煙氣流量等參數(shù)，則可估算出催化劑的層數(shù)，計算公式為：[12]V44N1.9………（2-14）catalysthAlayercatalyst1.218.759layer式中：h------催化劑模塊的高度，暫定為1200mm；layercatalyst----催化劑層截面積，m；2catalyst----催化劑估算體積，m；3N------催化劑層數(shù)；layer根據(jù)公式（）計算結(jié)果，不包括后期需要安裝的備用層，通常需要調(diào)整催化劑模塊的高度，是催化劑層數(shù)接近整數(shù)，當(dāng)hlayer=1160mm時，N接近2。layer（3）催化劑高度估算SCR空間和整流層安裝高度等因素確定。則反應(yīng)器的高度估算公式為：[12]H(N(1h)C2…………………（2-15）layer(2(3.21.16)0.313.25m式中：N+1-------催化劑的層數(shù)；C1---------支撐、安裝催化劑所需高度，m；C1=3.2m（經(jīng)驗值）C2---------整理層安裝所需高度，m；C2=0.3m（經(jīng)驗值）H----------反應(yīng)器的高度，m；2.5煙氣進出口尺寸的確定煙氣在煙道中流速一般為5~6m/s，煙氣流量為337662m3/h。進口煙道的橫截面積為Q117500A5.25m2……………（2-15）3600536006根據(jù)原先鍋爐出口煙道部分形狀以及改造現(xiàn)場的實際情況，將煙道橫截面設(shè)計為矩形，尺寸為5000mm×1050mm。出口接入低溫省煤器，根據(jù)省煤器廠家提供尺寸，煙道出口第8頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）尺寸為5000mm×2100mm。2.6SCR反應(yīng)器工藝計算結(jié)果匯總表Nm/h3376623CMPa3x3x%xm/h3232m2.7設(shè)計條件圖第9頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）表bSCR弱，反應(yīng)器的壁厚對承載能力的影響不大，取6mm[14]，主要依靠內(nèi)部和外部加固梁柱承受負荷，從而保證了設(shè)備的強度和剛度。根據(jù)《火電廠煙氣煤粉管道設(shè)計規(guī)程》第5.1.1條，煙道壁厚一般為5mm，可根據(jù)6mm電廠煙氣煤粉管道設(shè)計規(guī)程》第5.2.1SCR反應(yīng)器煙道采用Q345低合金作為材料。常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）3TiO為載體，通常載體的主要功能是提供一種結(jié)構(gòu)，表面積大，與SCR反應(yīng)活性很小。2SCR脫硝工藝按反應(yīng)溫度可分成高溫、中溫和低溫。大于400℃為高溫，300~400300℃為低溫。根據(jù)催化劑種類的選擇，反應(yīng)器溫度一般在280~420℃。目前已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用的催化劑及其使用溫度見表3-1。表223（）(c)圖常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）表高高中中高高中低中中高高高低低低高低高低中低中中中中高23抗催化劑在SCR脫硝技術(shù)中的地位至關(guān)重要，脫硝過程中大部分費用都來自還原劑40%~60%[16]產(chǎn)權(quán)的SCR脫硝催化劑，這對我國煙氣脫硝的發(fā)展意義十分重大，我國主要SCR脫硝催化劑生產(chǎn)商及產(chǎn)能表如表3-3所示。[17]表·a3-1綜上所述，最終選擇蜂窩式催化劑，由東方凱特瑞生產(chǎn)商提供。DKCRTiO），主要活性2物是五氧化二釩（VO）。催化劑示意圖如圖3.2所示，節(jié)距P與煙氣流通孔徑d、板25第12頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）ii常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）圖2(b)(c)圖和除塵器裝置的上游，所以采用的是高溫高塵布置方式。常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）道體橫向加固放失穩(wěn)用。彎頭1、收縮急轉(zhuǎn)彎頭時裝設(shè)導(dǎo)向葉片，導(dǎo)bbb數(shù)NN常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）SS2n1112SSS1S12132n12132n121A的擴散彎頭，21A的211二、導(dǎo)流板2緩急轉(zhuǎn)彎頭，當(dāng)煙道的兩鄰邊之比為a/b1.3時宜設(shè)導(dǎo)流板。當(dāng)a/b0.8時，設(shè)置1~3片導(dǎo)流板；當(dāng)a/b0.8~1.3時，設(shè)置1片導(dǎo)流板。圖12NWb10508651200mm……(3-1)222212常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）nS/r1200/4502.7…………………(3-2)N所以取整n=3式中：n--葉片數(shù)；2S2Smm…………(3-3)13(3n式中：S---內(nèi)邊第一邊距，m；1SSSmm…………………(3-4)1321n式中：S-S--間距差值，m；21SSmm……………(3-5)21式中：S--內(nèi)邊第二邊距，m；2SS6626666332mm……………(3-6)32式中：S--內(nèi)邊第三邊距，m；3SS6633266398mm……………(3-7)43式中：S--內(nèi)邊第四邊距，m；4Aabm2………(3-8)111式中：A--煙道進口橫截面積，m；21Aabm………(3-9)2222式中：A--煙道出口橫截面積，m；22A20.8，比值接近1，導(dǎo)向葉片中心角為1參考《火電廠煙氣煤粉管道設(shè)計規(guī)程》第5.2.4條，煤粉煙道的彎頭和其他易磨件的防磨材料，可采用耐磨鑄鐵、耐磨鑄鋼和其他耐磨外護或者內(nèi)襯材料。根據(jù)初步計算，得出的導(dǎo)流板如圖3.7所示。第17頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）圖入口煙氣進一步調(diào)增，從而保證煙氣流場均勻性。結(jié)合工程實例初步設(shè)計出整流器，整流器有三個模塊拼接組成，兩個模塊A尺寸為3940mm×1500mm×300mm，模塊B尺寸為3940mm×1660mm×300mm，每個模塊的主框架（主肋）采用4mm厚300mm高的鋼板制作，中間采用4mm厚300mm高的鋼板（分隔肋）均勻分割成無數(shù)個矩形網(wǎng)格，模塊與模塊之間間隙為140mm，通過槽鋼焊接形成最終的整理器，具體如圖3.8所示。常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）圖圖根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HG/T21514~21535-2005中垂直吊蓋板式平焊法蘭人孔進行設(shè)計[20]，第三層催化劑層高為3450mm，催化劑安裝門的凈尺寸為2750mm1200mm，下端距下橫梁中心線300mm，上端距上橫梁中心線400mm，上、下、左、右端螺栓中心線距安裝門常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）凈尺寸都為35mm，上下端橫向螺栓中心線之間的距離為2820mm，左右端軸向螺栓中心線之間的距離為1270mm，催化劑安裝門框架選用槽鋼[18a，安裝門蓋板尺寸為2900mm1350mm，蓋板是6mm厚鋼板。安裝門蓋板螺栓孔應(yīng)同安裝門框架槽鋼一同鉆孔，從而減小誤差。螺栓共有60個，基本均勻分布在上下左右螺栓中心線上。螺栓選擇的是A級8.8級普通螺栓，型號為M1640。第二層催化劑層高為3300mm，除了下端距橫梁中心線250mm300mm為了保證密封性，催化劑備用層暫且不考慮，具體如圖3.10所示。圖蓋板體積為：Vab=290013506=23490000mm3=23490cm3………………(3-10)3蓋板的質(zhì)量為：常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）mV=7.8523490=184400g3m--蓋板的質(zhì)量，。10000kg選用承重吊耳A型，如圖3.11所示。圖A反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度約為420℃左右，采用石棉橡膠密封板，型號為，規(guī)格為2810mm1260mm3mm。蘭蓋板），尺寸為940mm790mm6mm，蓋板選用Q345材料，蓋板上開有32個14表34pl200A常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）B鋼sA級用于、l或lBl或l螺紋規(guī)格d=M12、公稱長度=80mm、性能等級為8.8級、表面氧化、產(chǎn)品等級為lA級的六角頭螺栓的標(biāo)記：螺栓GB/T5782M12×80根據(jù)GB/T6170-2000表3-6選擇螺母，型號為M12，性能等級為8級。[22]表Idp234csem螺紋規(guī)格D=M12、性能等級為8級、不經(jīng)表面處理、產(chǎn)品等級為A級的型六角I螺母的標(biāo)記：螺母GB/T6170M12根據(jù)GB/T97.2-1985表3-7選擇墊圈，墊圈型號為12，材料為300HV。[23]表級12h）15628鋼A第22頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）根據(jù)GB/T702-2008[24]表3-816，材料為Q345；把手為10，材料為Q345，如圖3.12所示；吊鉤為16，材料為Q345，如圖3.13所示；吊柱為45，材料為Q345，如圖3.14所示。表89常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）圖常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）圖圖根據(jù)GB/T3274-2007選擇吊耳，如圖3.16所示。常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）根據(jù)GB/T3274-2007選擇吊柱支撐板t=12，如圖3.17所示。根據(jù)GB/T3274-2007選擇法蘭t=12，側(cè)板尺寸分別為788mm188mm6mm、640mm188mm6mm，底板尺寸為630mm790mm6mm選用Q345材料，反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度約為420℃左右，采用石棉橡膠密封板，型號為，寬度為30mm，厚度為3mm。具體如圖3.18所示。常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）圖[26]4表XXY窄2圖常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）m……………(3-11)22催化劑層橫梁受力：式中：F--催化劑支撐層梁的受力，；P--催化劑重量，KN/m；22梁上的均勻載荷：q7KN/m………(3-13)l55754430.01m………………(3-14)2.181lmax3.9.2反應(yīng)器的強度校核SCR反應(yīng)器第i段所受的水平風(fēng)力由下式計算KKfqlD12ii0iei式中：P---設(shè)備中第i段的水平風(fēng)力，N；ieiiq---各地區(qū)基本風(fēng)壓，N/m；20常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）l--設(shè)備各計算段的高度，m；iK--體形系數(shù)；iK--第i段的風(fēng)振系數(shù)。2i基本風(fēng)壓q0①11……………(3-15)q1.25106.25N/m222020式中q--基本風(fēng)壓，N/m；20--空氣密度，隨當(dāng)?shù)馗叨群蜐穸榷?，kg/m；3--基本風(fēng)速，隨地區(qū)、季節(jié)和離地面高度而異，m/s；0中國設(shè)計規(guī)范，對空氣密度，統(tǒng)一采用一個大氣壓下10℃時的干空氣密度，即=1.25kg/m；基本風(fēng)速采用10min時所得的平均最大風(fēng)速。30高度變化系數(shù)②風(fēng)速、風(fēng)壓隨地面的高度發(fā)生變化，在一定的高度范圍內(nèi)，風(fēng)速沿著高度的變化會q和高度變化系數(shù)f0i高度變化系數(shù)f見表3-10。i表itABCD5注：A類指近海面或者海岸、海島、湖岸及沙漠地區(qū)；B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。風(fēng)壓③風(fēng)壓計算，對于10m以下的設(shè)備按一段計算；對于高度超過10m的設(shè)備，可分段計算，每10m為一段，剩余的最后一段取實際的高度。反應(yīng)器h=13.25m，任意段的風(fēng)壓為：qfq1.146.257.13N/m3i………………(3-16)i0式中q--第i段風(fēng)壓，N/m。2i體型系數(shù)1④在同樣的風(fēng)速下，風(fēng)壓在不同體型的結(jié)構(gòu)表面分布是不同的。一般K=0.7。1風(fēng)振系數(shù)2i④風(fēng)振系數(shù)K是考慮風(fēng)載荷的脈動性質(zhì)和設(shè)備動力特性的折算系數(shù)。對Hm的2i第29頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)備，K=1.70。2i設(shè)備迎風(fēng)面的有效直徑ei⑤反應(yīng)器是矩形截面，所以有效的迎風(fēng)尺寸為5000mm。（2）風(fēng)彎矩計算水平風(fēng)力在第i段設(shè)備截面I-I處的風(fēng)彎矩為：lll2…(3-17)MPPlPllIIi1in22Wii1inii1PKKfqlD0.71.716.25105372N/m2112ii01PKKfqlD0.71.71.146.2510)5138N/m2212ii02103.252N/mM3721380)3464.25II2W（3）地震力計算根據(jù)廠區(qū)提供的相關(guān)資料，地震基本設(shè)防烈度6度（0.05g），根據(jù)，對于6度的抗震設(shè)烈度，結(jié)構(gòu)最高21m，設(shè)備高度為13.25m<21m，滿足要求。[28]4SCR的制造、檢驗與驗收4.1SCR類別的判定在廢氣治理的工程中主要采用的催化反應(yīng)器分為固定床和流化床兩大類。根據(jù)換熱方式的不同，固定床反應(yīng)器可以分為絕熱式和換熱式兩大類。不同種類的化石燃料煙氣脫硝反應(yīng)裝置，包括所使用的催化劑結(jié)構(gòu)形式，分為臥式反應(yīng)器、豎式反應(yīng)器和立式反應(yīng)器三種。本次設(shè)計的為豎式反應(yīng)器。[6]4.2SCR的制造1.反應(yīng)器有條件情況下盡可能在加工廠預(yù)制，保證組裝焊縫質(zhì)量并做相應(yīng)檢驗。2.反應(yīng)器壁板尺寸的允許偏差按NB/T47003.1-2009的要求。[29]3.反應(yīng)器結(jié)構(gòu)型鋼尺寸外形允許偏差及制造要求應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收規(guī)范》及相應(yīng)規(guī)范的要求。[30]4.下料前，應(yīng)檢查鋼材是否失真，如果不滿足規(guī)范要求，應(yīng)予以糾正和機械矯直方法校正（機，平和型鋼矯直機）和火焰校正，合格后方可使用。火焰矯正的溫度應(yīng)控制在600-800，但不應(yīng)超過900，并應(yīng)緩慢冷卻，若溫度不能降低到室溫，不能錘擊。鋼鐵材料表面修正后不應(yīng)有明顯的凹痕和損傷，損傷不超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。調(diào)整后的鋼的允許偏差應(yīng)符合的鋼結(jié)構(gòu)工程驗收規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。5.反應(yīng)器焊縫質(zhì)量等級：除注明對接焊縫要求全焊透，質(zhì)量等級不低于二級；角焊縫焊接外觀檢查質(zhì)量等級不低于二級。反應(yīng)器柱及環(huán)梁拼接處對接焊縫需100%超聲波檢數(shù)量。焊縫表面不得有裂紋、未熔合、氣孔、夾渣等缺陷。焊縫周圍的母材料不得有過燒現(xiàn)象，焊縫局部咬內(nèi)深度應(yīng)小于0.5mm且連續(xù)長度應(yīng)小于100mm。第30頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）6.鋼板坡口加工需符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-2002中的相關(guān)要求[31]，必須保證坡口角度、鈍邊及平滑。其他焊縫坡口宜采用機械加工或自動、半自動火焰切割加工。7.坡口表面應(yīng)平滑。火焰切割坡口產(chǎn)生的表面硬化層應(yīng)磨除。8.反應(yīng)器壁板下料后尺寸的允許偏差，應(yīng)符合表4-1規(guī)定。面板材料，經(jīng)嚴格檢查的幾何形狀和光滑度，準(zhǔn)備標(biāo)記在輪胎倉儲運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，防止變形。表1.52.031.01.5211224.3SCR的檢驗與驗收1.反應(yīng)器竣工后，建設(shè)單位應(yīng)按設(shè)計文件和本規(guī)范對工程質(zhì)量進行全面檢查和驗收。2.施工單位所提交的竣工資料，應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）反應(yīng)器交工驗收說明書；（6）焊縫探傷報告；（7）焊縫返修記錄；（8）強度及嚴密性實驗報告。5SCR的安裝、試車與維護1.反應(yīng)器的安裝首先應(yīng)滿足圖紙要求；2.反應(yīng)器安裝時應(yīng)特別注意其重量偏心影響，應(yīng)做好相應(yīng)的防護措施；34.反應(yīng)器結(jié)構(gòu)單元及逐次安裝過程中，應(yīng)及時調(diào)整消除累計偏差，使總安裝偏差最小以符合設(shè)計要求。任何安裝孔均不得隨意割擴，不得更改螺栓直徑；5求；第31頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）6.所有壁板的內(nèi)表面應(yīng)齊平，壁厚小于等于8mm時，內(nèi)表面的焊縫錯邊量不應(yīng)大于1.5mm，壁板厚度大于8mm時，內(nèi)表面的焊縫錯邊量不應(yīng)大于2mm；7.反應(yīng)器內(nèi)外支撐在安裝完畢后測量標(biāo)高允差±3mm；8.反應(yīng)器內(nèi)承重梁上表面標(biāo)高允許偏差為±10mm，水平度允許偏差為±5mm。同層支承梁水平間距允許偏差為±5mm；.反應(yīng)器中催化劑密封應(yīng)嚴格按照催化劑供應(yīng)商的要求安裝，供應(yīng)商無要求的按施工圖紙進行加工制造，密封交縫處應(yīng)嚴格焊接密封。12.固肋，并具有一定厚度，使其保溫效果滿足規(guī)范規(guī)定的溫度值。必要時可采用更高效的保溫板和隔熱降溫方式。遇人孔安裝門處，應(yīng)進行有效的外保溫。特別注意，勿將（土建）結(jié)構(gòu)鋼架支撐梁包裹在內(nèi)。反應(yīng)器頂部及側(cè)壁保溫外護彩鋼板固定及做法見工藝保,防止雨水侵入。5.2SCR的試車（一）檢查和準(zhǔn)備工作[6]雖然在分別調(diào)試前，系統(tǒng)都進行了檢查，但在SCR系統(tǒng)的啟動前，還需要檢查所有設(shè)備，煙道，管道和電力設(shè)施的SCR系統(tǒng)，確定其有無障礙狀態(tài)的能力。（1）SCR反應(yīng)器：1）確認了反應(yīng)器的形狀不變形或損壞，并且沒有任何雜物堆放。2）確認催化劑之間沒有堆積物或積灰。如果發(fā)現(xiàn)灰塵積累過多，需用干空氣吹灰。（2）氨蒸發(fā)器：確保內(nèi)部蒸發(fā)器不腐蝕或淤泥堵塞，氨水噴嘴，檢查液位計是否有滲漏。（3）NH3稀釋管：確保試管稀釋無雜物，腐蝕和淤泥堆積，檢查以確保水工藝等多種噴嘴暢通。（4）煙道：確保沒有灰塵的過度積累的每一個部分的煙道，沒有任何大的變形，檢查檢測管堵塞。此外，應(yīng)注重現(xiàn)場檢查確保適當(dāng)?shù)臒崤蛎浹a償器，煙道。（5）管道系統(tǒng)：確保無松動在法蘭和接頭，每個閥門可以打開或關(guān)閉。（6）儀器：精度和各儀表的安裝位置，確保每個設(shè)置和鏈系統(tǒng)測試完成，并且每個儀器保持在工作狀態(tài)。（7）氨和水的供應(yīng)：確保在氨氣儲罐有足夠的氨；確認供水，控制裝置，空氣和水蒸汽也準(zhǔn)備好了現(xiàn)成的。（8）確保所有的汽車都受到功率和測試是正常的，相關(guān)的系統(tǒng)以及接地防雷接地。檢查中禁止和預(yù)防事項。項：（1）所有人員負責(zé)操作和維護應(yīng)配備合適的工作服和安全設(shè)備。第32頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）（2）在檢查里面的SCR反應(yīng)器過程中禁止走在催化劑體，避免步行荷載直接作用在催化劑，隨著平臺或腳手架的援助；和屏蔽檢查孔，以避免雨水進入檢查孔表面與催化劑接觸。（3）在一個SCR反應(yīng)器，檢查或維修的情況下輸送管，水箱，等，必須嚴格遵守以下要求：1）事先要徹底地使設(shè)備內(nèi)部通風(fēng)，保證氧濃度始終大于18%。2）必須將NH、N、易燃氣體和其他危險的流體完全與設(shè)備隔離。323）至少兩個人一組工作，一個人作為觀察者留在外面。5.3SCR的維護SCR錄檢查和維護結(jié)果。主要的維護工作如下：（1）催化劑層的檢查。（2）氨噴嘴的檢查。（3）檢查脫硝裝置入口和出口的煙道。（4）檢查催化劑表面的污垢，如有需要，用真空吸塵器或者用無油無水的空氣進行清潔。（5）校準(zhǔn)所有熱工儀表設(shè)備。（6）檢查氨的稀釋風(fēng)機。（7）NH蒸發(fā)器的維護工作。36結(jié)束語本科期間參與的研究項目中石化南陽煤粉爐煙氣脫硫脫硝除塵改造工程——SCR主要包括了SCR反應(yīng)器煙氣脫硝的工藝過程、SCR反應(yīng)器的工藝設(shè)計計算以及SCR反SCR尺寸計算估算、煙氣進出口尺寸的確定等；結(jié)構(gòu)設(shè)計計算及校核包括：厚度計算、催化劑的選型計算、催化劑的布置、SCR反應(yīng)器布置、導(dǎo)流板的設(shè)計、整流器的設(shè)計、催化劑安裝門的設(shè)、人孔門的設(shè)計、剛度、強度校核、焊后熱處理等。對SCR反應(yīng)器的制造、檢驗、驗收和SCR反應(yīng)器安裝、試車、維護進行了相關(guān)的說明。在進行設(shè)計時，不僅要查閱大量資料，還要結(jié)合在中石化南陽分公司的實習(xí)經(jīng)驗，要充分利用理論和實踐相結(jié)合，才順利完成了此次設(shè)計。本設(shè)計分為三大部分，第一部分就是SCR反應(yīng)器煙氣脫硝的工藝過程。工藝流程是整個設(shè)計中最主要的部分，它貫穿于整個設(shè)計中，是設(shè)計的精髓。在查閱資料，以及實習(xí)經(jīng)驗，對整個工藝過程有一個較好的掌握度。這樣在接下來的設(shè)計中，會更加的得心應(yīng)手。第二部分就是SCR反應(yīng)第33頁共36頁常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）才能確定器材使用的尺寸，才能使整個流程正常運作。一旦在計算中，稍有不慎，可能就是整個流程的一個大型的錯誤，也可能就導(dǎo)致整個設(shè)計要重新來過，所以在設(shè)計中，來不得半點馬虎，尤其是在計算過程中。第三部分就是SCR反應(yīng)器校核、驗收。這部分是設(shè)計的收尾工作，可以檢查出設(shè)計中是否有問題存在，也可以看出整個的工藝過程是否設(shè)計合理，是否可以生產(chǎn)生活中使用。在設(shè)計的過程中，也遇到不少的難題，在通過翻閱大量的參考資料，以及老師的耐心指