燃煤电厂SCR脱硝工艺的设计.docx

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1、我国是能源生产与消费的大国，一次能源供应以煤炭为主，石油、天然气资源短缺。然而我国污染物排放总量长期居高不下，远远超过环境自净能力。其中，氮氧化物的污染不断加剧，特别是北京、上海、广州等一些大城市，氮氧化物含量超标。SCR工艺与其它工艺相比，具有较高的NOx脱除率（80%以上），将燃煤电厂烟气排放NOx控制在较低的浓度，以满足不断更新的更加严格的排放标准。而且该工艺无副产物，不形成二次污染，装置结构简单，运营可靠，便于维护。本设计针对电厂燃煤锅炉产生烟气的排放要求和一些工程实例，对SCR系统的工艺结构进行了设计计算，并对催化剂及辅助设备进行了选型。关键词：氮氧化物，SCR工艺，催化剂，结构设计

2、AbstractOur country is the energy production and the expense great nation, an energysupply by the coal, the petroleum, and the natural gas resource is primarily short.Therefore our country pollutant discharge total quantity stays at a high level for a longtime, goes far beyond the environment automa

3、tic depuration ability. The nitrogenoxide pollution intensifies unceasingly, nitrogen oxide content exceeding the allowedfigure specially Beijing, Shanghai, Guangzhou and other some big cities.The SCR craft compares with other crafts, has the high NOx removing rate (above80%), will burn coal the pow

4、er plant haze to discharge the NOx control in the lowdensity, and satisfies the stricter emission standard which renews unceasingly.Moreover this craft does not have the by-product, does not form secondary pollution, theinstallment structure is simple, the operation is reliable, is advantageous for

5、themaintenance.This design has the haze nature and the emissions request in view of the powerplant coal-fired boiler, has carried on the design calculation to the SCR systemequipments structure, and carries on the shaping to the catalyst and the supportingfacility.Key words： Nitrogen oxide, SCR proc

6、ess, catalyst, structural design摘 要IABSTRACTII第一章前 言11.1 综述11.1.1 选题背景11.1.2 研究意义11.2 NOx的特性、来源和危害21.2.1 NOx 的特性21.2.2 NOx 的来源21.2.3 NOx 的危害31.2.4 燃煤电站NOx的产生51.3 环保政策法规51.4 NOx污染的治理61.4.1 我国燃煤NOx排放现状61.4.2 常规处理6143燃烧后控制8L5SCR脱硝工艺111.5.1 SCR基本原理111.5.2 典型SCR系统组成131.5.3 SCR工艺流程13154 SCR工艺系统布置分类141.6 催

7、化剂161.7 还原剂原料191.7.1 液氨191.7.2 氨水191.7.3 尿素19L8SCR反应器201.9喷氨格栅221.10 吹灰器1.11 影响SCR脱硝性能的几个关键因素1.11.1 催化剂1.11.2 反应温度1.11.3 适当的氨气输入量及与烟气的均匀混合第二章SCR系统的设计与计算2.1 项目执行标准2.2 原始参数2.3 SCR反应器设计计算2.3.1 SCR反应器尺寸计算2.3.2 塔的设计计算233催化剂的选型2.3.4 喷氨系统喷射管设计2.3.5 氨气/烟气静态混合器2.3.6 吹灰器设计第三章SCR辅助设备选型3.1 供氨装置3.1.1 卸氨压缩机3.1.2

8、液氨储罐3.1.3 液氨蒸发器3.1.4 氨气缓冲罐3.1.5 氨气稀释槽3.1.6 氨/空气混合器3.1.7 废水泵3.2 液氨提升泵的选型3.3 省煤器旁路3.4 进出口烟道232424252526262626272933333435373737383940414142424243第四章经济分析与工程概算444.1 经济分析与评价的意义和基本原理4.1.1 经济分析与评价的意义.44444.1.2经济分析与评价的基本原理444.2 工程概算454.2.1 编制依据454.2.2 工程概算454.3 技术经济分析464.3.1 投资总额464.3.2 职工定员464.3.3 生产成本计算46

9、4.4 运行与维护484.4.1 氨区的安全规范484.4.2 SCR系统操作规程484.5 安全和环境保护484.5.1 一般规定484.5.2 环境保护49第五章结论与建议505.1 结论505.2 建议50参考文献51致谢53声 明54ZrA-第一早刖 百1.1 综述1.1.1 选题背景我国是能源生产与消费的大国，一次能源供应以煤炭为主，石油、天然气资源短缺。然而我国污染物排放总量长期居高不下，远远超过环境自净能力。其中，氮氧化物的污染不断加剧，特别是北京、上海、广州等一些大城市，氮氧化物含量超标，局部地区甚至出现了光化学烟雾。以煤炭为主的一次能源生产和消费结构带来了严重的环境污染问题，

10、并损害了可持续发展的经济和环境基础。目前，火电厂氮氧化物的排放量约占全国氮氧化物排放总量的一半，火电厂的数量仍然在不断增加。控制氮氧化物排放量已成为火电厂继烟气除尘、脱硫之后的第三项污染重点治理工作。国家和地方环保部门对电厂污染物的排放和总量有了较严格的控制。北京和天津的地方排放标准比国家标准要求更高。北京DB11/139-2007锅炉大气污染物排放标准中，08年的第n时段比07年第I时段的排放要求高，以后逐渐更加严格。单纯的低氮燃烧技术已无法满足氮氧化物的排放标准，目前应用最广最有效的烟气脱硝主流技术是SCR技术，能达到90%以上的脱硝效率。在201()年12月3H结束的“十二五”中国精细化

11、工产业发展研讨会上，中国化工经济技术发展中心副总工程师、全国精细化工原料及中间体行业协作组副理事长徐京生透露，由于新增氮氧化物控制指标，“十二五”期间，有关化肥企业的脱硝将成为节能减排新的着力点，我国脱硝市场也将快速启动。国家将在“十二五”期间像强制脱硫一样实施强制脱硝。据介绍，目前，国内绝大多数企业采用的脱硝技术尚处于引进、消化吸收和初步应用阶段。环保领域在“十二五”期间的投资需求非常巨大,脱硝成为最值得关注的部分，预计“十二五和“十三五”期间，国家在这一领域的投资需求将高达万亿元。在脱硫、除尘之后，脱硝毫无疑问将成为“十二五”节能减排的重中之重。1.1.2 研究意义目前我国脱硫工作已经取得

12、较大进展，但氮氧化物的污染问题尚未得到有效控制，酸雨类型已经从硫酸型向硫酸和硝酸复合型转化。火电厂是氮氧化物的主要排放源，因此，对火电厂进行“脱硝”迫在眉睫。最新颁布的火电厂大气污染物排放标准与2009年发布的初稿相比，无论是“脱硝”完成时间要求，还是减排力度，都有明显提高。该标准计划从2012年开始实施，其中，从2012年1月1日开始，所有新建火电机组NOx排放量要达到10（）mg/m3；从2014年1月1日开始，重点地区所有火电投运机组NOx排放量要达到100mg/m3,而非重点地区2003年以前投产的机组达到200 mg/m3o而环保部2009年7月份发布的第一次征求意见稿则要求在201

13、5年1月1日前完成现役机组“脱硝L 其中，重点地区NOx排放量达到200mg/m3,非重点地区达到40（）mg/m除了比2009年初稿要求更高之外，新标准也比欧盟相关规定要求更高。SCR烟气脱硝这一技术在欧洲、日本、美国等发达国家和地区已得到了广泛的应用。我国SCR技术的研究始于2（）世纪90年代，国内绝大多数企业采用的脱硝技术尚处于引进、消化吸收和初步应用阶段。因此，对SCR工艺进行深入研究，对我国脱硝技术的发展有着重要意义。L2NOx的特性、来源和危害1.1.1 NOx的特性NOx即氮氧化物，氮氧化物包含多种化合物，如一氧化氮（NO）、一氧化二氮（N2O）、二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（

14、N2O3）和四氧化二氮（N2O4）等。除NCh外，其余NOx均不稳定，条件变化时，如遇光、热、湿会变成NO2及NO,而NO又变成NO2。常规职业环境中接触的是几种气体混合物，常称为硝烟，主要为NCh和NO, NO2为主。一氧化氮（NO）性质不稳定，无色，在空气中易氧化成NO2。溶于乙醇、二氧化碳，微溶于水和硫酸。熔点163.6,沸点.151.5,蒸气压力10L31kPa（-151.7） o二氧化氮（NCh）性质较稳定，溶于碱、二氧化碳和氯仿。在以下时为无色固体；在21.1C以下时，暗褐色液体；21.1C时，红棕色气体，气味刺鼻。熔点-11.2,沸点21.2C,蒸气压力 10L31kPa （21）。1.1.2 NOx的来源大气中NOx污染物来源于两个方面：一是自然源，二是人为源。自然源的NOx主要来自微生物活动、生物体氧化分解、火山喷发、雷电、平流层光化学过程、壤和海洋中的光解释放等。自然源产生的NOx数量比较稳定，且相对基本平衡，变化大的是人为源。人为源的NOx由人类的生活和生产活动产生并排放进入大气。产生的NOx的人类活动主要有：(