【煙氣處理中的脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)3700字（論文）】

煙氣處理中的脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u8009煙氣處理中的脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì) 197231.1脫硝系統(tǒng)簡介 1236951.2低NOx燃燒技術(shù)選擇 222279①對NOx的去除效果 221110②適用范圍 23922③投資費(fèi)用 3154141.3低NOx燃燒器選擇 3307981.1.1煙氣脫硝工藝選擇 4297401.1.2SNCR脫氮工藝 5181291.4SNCR系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6143581.4.1還原劑的選擇 6135271.4.2鍋爐輸入熱量計(jì)算 7267101.4.3實(shí)際化學(xué)當(dāng)量比ASR 7159451.4.4還原劑設(shè)計(jì)計(jì)算 8250991.4.5還原劑儲藏系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8248631.4.6尿素噴射系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8213211.4.7脫硝系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果小結(jié) 8254191.5SNCR反應(yīng)器布置形式 91.1脫硝系統(tǒng)簡介脫硝技術(shù)可分為兩大類：燃燒中脫硝和燃燒后脫硝（即煙氣脫硝），燃燒中脫硝是控制燃燒條件減少NOx生成，主要包括低NOx燃燒器（LNB）、煙氣循環(huán)、空氣分級燃燒器、燃料分級燃燒器等。一般燃燒中脫硝的效率無法滿足發(fā)達(dá)國家嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，并且燃燒中脫硝還存在造成受熱面的腐蝕、鍋爐的燃燒效率下降等問題，故在國外主要以煙氣脫硝技術(shù)為主，燃燒中脫硝技術(shù)作為輔助的補(bǔ)充技術(shù)。煙氣脫硝的效率高，成本較高，易與燃燒裝置配套，受限少的通過技術(shù)手段降低煙氣中已生成的NOx排放，在發(fā)達(dá)國家采用普遍。煙氣脫硝技術(shù)有兩大類：濕法脫硝和干法脫硝，濕法煙氣脫硝是使用液相化學(xué)試劑煙氣中NOx吸收并轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定物質(zhì)再進(jìn)行脫除，方法有高錳酸鉀氧化吸收法，二氧化氯氧化吸收法和臭氧氧化吸收法等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的效果，但該技術(shù)存在如下問題：①產(chǎn)生大量的廢水②生成的亞硝和硝酸鹽需進(jìn)一步處理增加了成本；③NO難溶于水，需要把N0氧化為N02才能吸收，需要較大成本；④凈化后的煙氣溫度過低需要再加熱，濕法脫硝技術(shù)還未成熟。干法脫硝主要包括選擇性非催化還原(SNCR)、選擇性催化還原(SCR)、電子束脫硝和直接催化分解等。1.2低NOx燃燒技術(shù)選擇由于脫硝效率要求為61.72%，因此可先采用低燃燒技術(shù)達(dá)到25%的脫氮要求。由表3-1對三種低燃燒技術(shù)進(jìn)行比較，具體如下所示。表3-1三種低燃燒技術(shù)比較名稱缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)效果低氧燃燒技術(shù)導(dǎo)致飛灰含碳量增加投資最少最多可降低20%氮排放空氣分級燃燒技術(shù)適用范圍不廣，有可能引起爐內(nèi)腐蝕和結(jié)渣，并降低燃燒效率投資低30%燃料分級技術(shù)可能需要第二種燃料的增加，也可能導(dǎo)致飛灰中含碳量的增加，且運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較少適用于新的鍋爐和改造鍋爐，中等投資燃盡風(fēng)能去減少25%的氮排放，加入再燃燃料可將排放控制在60%①對NOx的去除效果低氧燃燒技術(shù)根據(jù)原先的條件，最多達(dá)到20%的去除效果，不能采用。采用燃料分級技術(shù)想要達(dá)到較高效率需要加入第二種燃料，增加系統(tǒng)復(fù)雜性，而空氣分級燃燒技術(shù)最多能去處30%左右。②適用范圍燃料分級（再燃）技術(shù)目前運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較少，實(shí)施過程中可能會出現(xiàn)無法預(yù)料的問題。且并不是所有的爐膛都適合空氣分級燃燒技術(shù)，可能會導(dǎo)致爐內(nèi)的腐蝕和結(jié)渣，可根據(jù)本技術(shù)和具體情況選擇合適的爐膛。③投資費(fèi)用低氧燃燒技術(shù)需要的投資費(fèi)用最少，空氣分級燃燒技術(shù)投資低，燃料分級技術(shù)屬于中等投資。綜上所述，空氣分級燃燒技術(shù)符合對NOx的去除的要求效果，投資費(fèi)用少，且是目前應(yīng)用較為廣泛的低NOx燃燒技術(shù)。綜合以上各低燃燒技術(shù)的比較，本設(shè)計(jì)最終采用空氣分級燃燒技術(shù)。1.3低NOx燃燒器選擇表3-2燃燒器選擇燃燒器類型缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)適用范圍爐膛內(nèi)整體空氣分級的低燃燒器需要確定燃盡風(fēng)噴口與最上層煤粉噴口最適合的距離；燃盡風(fēng)需要適當(dāng)且有足夠高的流速?？蓽p少20%~60%的排放，一些新型的方法能獲得更好的去除效果。大型工業(yè)鍋爐和電站鍋爐空氣分級的低旋流燃燒器局部易出現(xiàn)火焰峰值區(qū)，導(dǎo)致排放量高。可控制熱力型和燃料型生成，燃燒效率較高，可達(dá)60%。大型工業(yè)鍋爐和電站鍋爐空氣/燃料分級低燃燒器燃燒產(chǎn)物在還原區(qū)的停留時(shí)間受燃料反應(yīng)活性影響，挑選還原燃料時(shí)應(yīng)采用氮含量低、揮發(fā)分高的燃料在有效地降低排放的同時(shí)能最大限度的提高燃燒效率。電站鍋爐和大型工業(yè)鍋爐由上表可得，綜合這三種低NOx燃燒器，空氣分級的低旋流燃燒器會出現(xiàn)局部火焰峰值，使NO的排放量過高，可能會影響去除效果，空氣/燃料分級低NOx燃燒器對還原燃料的選擇條件苛刻，可能會增加運(yùn)行成本。綜上所述，在去除效果及成本方面考慮最終選擇爐膛內(nèi)整體空氣分級的低NOx燃燒器。1.1.1煙氣脫硝工藝選擇低NOx燃燒化物技術(shù)可降低約25%氮氧化物，通過計(jì)算剩余51.63%的脫硝要求通過煙氣脫硝技術(shù)達(dá)到。（3-1）式中：C——NOx排放濃度，mg/m3；C0——NOx排放的標(biāo)準(zhǔn)濃度，mg/m3；——低NOx脫除效率，%。選取三種煙氣脫硝工藝列表進(jìn)行比較：表3-3煙氣脫硝工藝比較脫硝工藝優(yōu)缺點(diǎn)脫硝率投資適用范圍SCR二次污染小，凈化效率高，技術(shù)成熟；設(shè)備的投資較高，關(guān)鍵技術(shù)難度大80%~90%較高適合排氣量大的連續(xù)排放源SNCR設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用少，無需催化劑，有二次污染，反應(yīng)溫度和停留時(shí)間較難控制30%~60%較低適合排氣量大的連續(xù)排放源電子束法能同時(shí)脫硫脫硝，無二次污染，運(yùn)行費(fèi)用高，關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)含量高85%高適用范圍較大①適用性。電子束法適用范圍較大。②脫硝效率及二次污染。SCR及電子束法脫硝效率較高二次污染小及無污染，但SNCR會造成二次污染，且反應(yīng)溫度和停留時(shí)間較難控制，脫硝效率30%~60%，適用于本設(shè)計(jì)脫硝目標(biāo)。③運(yùn)行及投資費(fèi)用。SNCR運(yùn)行及投資費(fèi)用少，SCR及電子束法投資費(fèi)用高。綜上所述，考慮到經(jīng)濟(jì)因素及脫硝率，因此選擇SNCR作為本設(shè)計(jì)的脫硝工藝最佳。1.1.2SNCR脫氮工藝溫度范圍在850～1100℃，無需催化劑，將含有氨基的還原劑（如氨水，尿素溶液等）噴入爐內(nèi)，煙氣中的NOx被還原劑還原成水和氮?dú)獠⒚摮?。系統(tǒng)組成如下圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)組成圖1—還原劑貯槽；2—燃燒器；3—鍋爐；4—空氣加熱器技術(shù)特點(diǎn)：

①系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。②系統(tǒng)投資小。系統(tǒng)簡單且在運(yùn)行當(dāng)中不用添加催化劑，投資費(fèi)用少。③阻力小。無需改造鍋爐的排風(fēng)系統(tǒng)。且系統(tǒng)的占地面積小。④可優(yōu)化?？梢酝ㄟ^更精確的NOx的測量技術(shù)，有效的霧化控制模式，能更好控制還原劑的噴入量和混合程度，使系統(tǒng)效率更高更穩(wěn)定⑤

兼容性?？膳c低氮燃燒技術(shù)兼容使用，提高脫硝效率。⑥周期短。SNCR建設(shè)周期短節(jié)省投資和人力。1.4SNCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.4.1還原劑的選擇表3-4三種還原劑性能比較項(xiàng)目液氨氨水尿素反應(yīng)劑費(fèi)用便宜較貴最貴生成1氨氣需要的原料量1.01(99%)氨4(25%氨）1.76運(yùn)輸費(fèi)用便宜貴便宜安全性有毒有害無害存儲條件高壓常壓常壓存儲方式儲罐，液態(tài)儲罐，液態(tài)料倉，微粒狀初投資費(fèi)用便宜貴貴運(yùn)行費(fèi)用便宜貴貴設(shè)備安全要求有法律要求需要不需要還原劑的種類有很多，本設(shè)計(jì)選用了三種常用的還原劑進(jìn)行分析比較。由表可得，液氨是三種還原劑中最便宜的，運(yùn)行費(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用也是最低的，但是液氨有毒性，存在安全隱患，不選擇；尿素雖然費(fèi)用高，但是它是三種還原劑中最安全的，并且是固體，運(yùn)輸和儲存最方便，故本設(shè)計(jì)選用尿素作為還原劑最佳。反應(yīng)式如下：H2NCONH2+NOx+02→N2+CO2+H201.4.2鍋爐輸入熱量計(jì)算（3-2）式中：Qe——鍋爐輸入熱量，MJ；HHV——煤的輸入熱量；M——三臺鍋爐燃煤量，kg/h。此設(shè)計(jì)中，燃煤按標(biāo)準(zhǔn)煤進(jìn)行計(jì)算，煤的標(biāo)準(zhǔn)熱值時(shí)29308J/kg。兩臺鍋爐燃煤量為3924kg/h，代入式（3-1）得：（3-3）1.4.3實(shí)際化學(xué)當(dāng)量比ASRNSR=（3-4）式中：NOx——氮氧化物的摩爾量；——理論所需脫銷率，%；NSR——實(shí)際化學(xué)當(dāng)量。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，當(dāng)?shù)趸锏拿摮蚀笥?.5時(shí)，氮氧化物的脫除率趨于穩(wěn)定不再變大，所以將理論所需的化學(xué)當(dāng)量調(diào)整到1.5，噴入試劑中尿素的當(dāng)量系數(shù)為1.0。（3-5）式中：——噴入試劑中尿素的當(dāng)量系數(shù)；ASR——實(shí)際所需化學(xué)當(dāng)量比；NSR——實(shí)際化學(xué)當(dāng)量。1.4.4還原劑設(shè)計(jì)計(jì)算還原劑利用率（3-6）式中：U——還原劑利用率；——氮氧化物的理論所需去除率；還原劑噴入量（3-7）式中：m——還原劑噴入量，mg/h；M——尿素的摩爾質(zhì)量，mol/kg；——氮氧化物的理論所需去除率；q——工況下實(shí)際煙氣流量，m3/h;MNOx——氮氧化物的摩爾質(zhì)量，mol/kg。。1.還原劑的流量（3-8）式中：Qh——還原劑流量，m3/h；——尿素密度，g/cm3。1.4.5還原劑儲藏系統(tǒng)設(shè)計(jì)還原劑的尿素固體以袋裝的形式儲存在倉庫中，并進(jìn)行避光儲藏。使用時(shí)，將其倒入罐中，配成尿素溶液，濃度40%~50%，再將配好的溶液送入尿素溶液儲罐，由噴射器噴入鍋內(nèi)的溫度適宜區(qū)域。1.4.6尿素噴射系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用3個雙流體噴嘴。尿素溶液通過壓縮空氣，霧化成了極小的液滴，繼而被噴入爐膛內(nèi)并發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到對煙氣中氮氧化物的去處效果，完成脫硝。而噴氨量得多少則是由氮氧化物和氨氣的濃度決定，為了隨時(shí)能調(diào)整噴氨量需要在鍋爐上安裝氮氧化物和氨氣的濃度在線監(jiān)測儀。1.4.7脫硝系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果小結(jié)表3-5脫硝系統(tǒng)小結(jié)序號項(xiàng)目數(shù)值1鍋爐輸入熱量Qe115005MJ2實(shí)際化學(xué)當(dāng)量比ASR1.53還原劑利用率U0.34424還原劑噴入量m1.091×108mg/h5還原劑的流量Qh651.2933m3/h6煙氣中NOX濃度827mg/m37脫硝效率61.72%8脫硝處理后NOX濃度300mg/m31.5SNCR反應(yīng)器布置形式熱段/低灰布置：反應(yīng)器在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，煙氣溫度為300～400℃，先后進(jìn)入電除塵器和催化劑反應(yīng)器，防止因?yàn)闊煔庵酗w灰對催化劑污染和造成反應(yīng)器磨損或堵塞現(xiàn)象，但煙氣中SO3始終存在。缺點(diǎn)是靜電除塵器300～400℃的溫度下無法正常工作，故很少采用。（2）冷段布置：反應(yīng)器布置在煙氣脫硫裝置（FGD）之后，這樣催化劑可在無塵、無SO2的煙氣中，不會造