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脱硝工程设备厂家:scr脱硝耗费的氨水用量如何计算?(一)
编辑:  来源: /bhhj/n881.html   发布时间:2017-12-06

1 前言

SCR工艺的基本原理为:在催化剂作用下,向适当温度(约280~420℃ )的烟气中喷入氨,氨与烟气中NOX发生化学反应,将NOX还原成N2和H20,达到脱硝的目的,制备氨的脱硝还原剂有尿素、纯氨和氨水3种。本文所讨论的耗氨量计算公式仅适用于以纯液氨作为还原剂的SCR脱硝系统。

电站锅炉排放的烟气中的氮氧化物统称为NOX,主要成分为NO站95%和NO2占5%,其他氮氧化物含量很少并且极不稳定[1],遇光、热、湿变成NO和NO2,NO氧化变成NO2,所以燃煤锅炉对大气造成污染的氮氧化物主要是指NO2。通常情况下,核定氮氧化物的排放标准为NOX含量mg/Nm3(标准状态,6%O2,以NO2计,干烟气),本文所引用的相关计算公式所涉及的保证值以NO2计。

2 氨耗量计算公式

SCR选择性催化还原法脱硝技术以NH3作为还原剂时,液氨耗量的计算公式如下[2]

Wa=(Vq×Cno×17/(30×106)+Vq×Cno2×17×2/(46×106))×m

本公式的应用条件为:SCR选择性催化还原法、以NH3(纯液氨)作为还原剂时、标准状态、干基(干烟气)、实际含氧量(实际过量空气系数)、NOX保证值NO2计。

   在实际计算中,所提供的参数数据都应该转化到上述条件下进行计算。对公式中的参数作以下说明:

2.1 Wa的相关说明

Wa是纯氨的小时耗量kg/h,工程中是在机组满负荷下SCR脱硝系统的实际最大喷氨量。纯氨的实际耗量是SCR脱硝系统设计中的一个关键数据,系统中的一些主要设备的参数都是通过纯氨耗量来设计确定的。

1)  液氨储罐的容量的选择。通过Wa可以计算出液氨储罐的容量,液氨储罐的容量宜按照全厂脱硝系统设计工况下连续运行3-5天(每天24小时)所需要的氨气用量设计,且要求储罐实际液氨储量不能超过罐体容积的50%。

V=Wa×24×d/ρ×2

V:液氨储罐容积;d3-5天;ρ:液氨密度。

2)  液氨蒸发器选型。液氨蒸发器蒸发量设计中,蒸发量为大于Wa的一个标准规格即可,若Wa=300kg/h,蒸发器量选择350kg/h标准。

3)  稀释风机流量选择中,稀释空气量应按照机组满负荷下SCR脱硝系统的实际喷氨量稀释后混合气体中氨气的体积浓度不高于5%来计算,稀释风机的流量在设计值基础上加10%的余量。

4)  氨空混合器的混合量设计即稀释风量加上喷氨量。

5)  在对催化剂的选择中,催化剂的有效体积或数量是以满足Wa减去逃逸部分的氨气能够完全反应的前提下设计的。

2.2 Vq Nm3/h(标准状态、干态、实际含氧量)的相关说明

 Vq是锅炉满负荷下反应器进口的最大烟气流量Nm3/h(标准状态、干态、实际含氧量)。

1)  Nm3/h中的N表示标准状态,即温度0℃(T0=273K)、压强为101.325Ka(1标准大气压),气体摩尔体积22.4。工况下(实际状态下)的干烟气流量V可以通过P0Vq/T0=PV/T转换成标准状态下的干烟气流量Vq.

Vq=V湿×(1q%)。

2) 干态即干烟气,实际测量的烟气是含有一定的水分的湿烟气V湿(标态,含水量为q%)。                                                 

3)  实际含氧量为实际测量烟气中的氧气的体积百分率,含氧量与过量空气系数α相对应,二者可以互相计算,公式如下:

α=20.9%/(20.9%-O2实测值)

其中:20.9%为O2在环境空气中的含量;O2实测值为仪器测量烟道中的O2含量。

4)  标态下,实际氧量下的干烟气量与6%O2下的干烟气量转换关系如下:

Vq6%O2=Vq×(20.9%-O2实测值)/(20.9%-6%)

或Vq6%O2=Vq×1.4/α实测值

6%O2对应α=1.4过量空气系数与烟气量成正比

5)  SCR反应器通常布置在锅炉省煤器出口、空预器入口之间,所以V q为锅炉省煤器出口的干烟气量。有的锅炉的烟气流量测量位置为引风机入口即空预器出口,工作人员随即将这个烟气流量作为脱硝设计参数提供给设计单位,这样是错误的,因为空预器通常存在10%左右的漏风率,所以引风机入口的烟气流量会比省煤器出口烟气量大很多,不能作为SCR设计参数。

2.3 C no2C no的相关说明

C no2,C no分别为反应器进口烟气中NO2、NO浓度, mg /N m 3 (标准状态,实际含氧量下的干烟气)。

1)工程设计中所提供的氮氧化物排放含量通常为mg/Nm3(标准状态,6%O2,以NO2计,干烟气),这就需要把氮氧化物排放转化到实际氧量下的含量。转换关系为:

C nox 6%O2 = C nox(20.9%-6%)/ (20.9%-O2

实测值),

    或C nox 6%O2 = C nox×α实测值/1.4

氮氧化物含量与过量空气系数α成反比。

2)反应器入口实际氧量、标态、干烟气中NO和NO2浓度的计算如下:

C no = C nox /2.05×0.95×1.34

C no2 = C nox×0.05

式中:0.95、0.05分别为NO、NO2在反应器入口烟气中占NOx的体积比例;1.34、2.05分别为NO、NO2体积分率(ppmv)转化为质量浓度(mg/Nm3)的系数μ,即μ=气体分子量/气体摩尔体积22.4,质量浓度(mg/Nm3)=体积分率(ppmv)×μ;Ppmv是按体积的百万分之一。

2.4 公式中一些数字的相关说明

耗氨量计算公式中出现的17、30、46、106数字说明如下:

SCR反应器中NH3与氮氧化物的主要反应为[3]

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O

2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O

NH3的分子量17,NO的分子量30 ,NO2的分子量46,NH3与NO的反应比例是1:1,NH3与NO2的反应比例是2:1,耗氨量计算公式中将mg转化为kg(1kg=106 mg)

2.5 m的相关说明

m是实际脱硝效率及氨逃逸后的氨消耗量与100%脱硝效率时理论氨消耗量的比值。

m =ηnox /100+γ a/22.4/(C no/30+C no2×2/46) 式中:ηnox为脱硝效率,%;γ a为氨的逃逸率,ppmv(标准状态,实际含氧量下的干烟气)。


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