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年产4.4万吨过硫酸铵联产8万吨液态二氧化碳项目—SCR反应器设计书

齐齐哈尔大学小宇宙团队

目录TOC\o1-3\h\z\u

1.概述 1

1.1设计说明 1

1.2 注意的问题 1

1.3主要反应机理及动力学 2

1.4反应参数确定 3

1.5煤质资料、脱硝入口处烟气物性参数 3

2.反应器计算（R0201） 4

2.1反应器物料及能量衡算 4

2.1.1SCR反应器中的物料平衡 7

2.1.2SCR反应器的能量平衡 7

2.2.1还原剂消耗量估算 8

2.2.2稀释风量估算 8

2.2.3NOx脱除效率 9

2.3反应器尺寸计算 9

2.3.1横截面积尺寸计算 9

2.3.2催化剂体积计算 10

2.3.3催化剂层数计算 10

2.3.4催化剂高度计算 11

2.4烟气进出口尺寸的确定 11

2.5SCR反应器工艺计算结果汇总 11

2.6设计条件图 12

3.结构设计及强度计算 13

3.1厚度计算 13

3.1.1反应器壁厚计算 13

3.1.2进出口烟道壁厚计算 13

4.催化剂的选型计算 14

4.1按材料分类 14

4.2按工作温度分类 14

4.3按结构分类 15

4.4催化剂的布置 17

4.5反应器布置 17

4.6加固设计 18

5.强度校核 18

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齐齐哈尔大学小宇宙团队

1.概述

1.1设计说明

近年来，在经济快速发展的带动下，污染物氮氧化物的排放量也在急速增加。生态环境受到了严重的污染，人类健康也遭到了极大的危害，减少和控制火电厂氮氧化物的排放已迫在眉睫。在1970年代后期，应用在燃煤锅炉烟气脱硝的首先是选择性催化还原烟气脱硝技术。由于其成熟的脱硝技术，高效的脱硝效率等特点。在世界范围内得到了十分广泛的应用，现在已经被公认为烟气脱硝的主流技术。

选择性催化还原反应器的设计主要分为工艺设计和结构设计及强度校核，工艺设计包括反应器尺寸、催化剂的尺寸、进出口烟道尺寸等，结构设计包括导流板设计、人孔门选型、梁的刚度校核、反应器的强度校核等。

图1-1SCR反应器示意图

注意的问题

该反应器为SCR选择性催化还原脱硝反应器，反应压力为1kpa，反应温度为380oC,反应类型为气固催化反应，进料烟气中含有灰尘，故在反应器的设计过程中需要考虑一下因素：

1.严格控制反应器压降

2.严格控制氨逃逸浓度

3.确保脱硝运行处于设计参数范围内：入口浓度、烟温、烟气成分等

4.硫份直接影响脱硝性能保证值中的SO2/SO3转化率与NH3逃逸指标以及空预器改造方案中的冷端镀搪瓷换热元件高度。

5.灰分直接影响催化剂选型（蜂窝/平板）与吹灰器选型（声波/蒸汽）。

1.3主要反应机理及动力学

选择性催化还原法（SCR）脱硝技术是指在催化剂的作用下，还原剂（液氨）与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的NOx。选择性是指还原剂NH3和烟气中的NOx发生还原反应，而不与烟气中的氧气发生反应。反应器内主要反应如下：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（1-1）

6NO+4NH3→5N2+6H2O（1-2）

6NO2+8NH3→7N2+12H2O（1-3）

2NO2+4O2+NH3→3N2+6H2O（1-4）

该反应过程原理图如下所示：

图1-2脱硝反应过程示例图

反应动力学方程如下：

1.4反应参数确定

本项目设计采用的原料烟气直接来自省煤器的出口烟气，其气压力为1kpa。SCR脱硝反应温度控制在240—380oC时，催化剂的活性最高，反应速率较快，考虑到设备投资和经济问题，最终确定该反应温度为380oC。

1.5煤质资料、脱硝入口处烟气物性参数

本项目总厂选址为山西大唐国际临汾热电公司，其所用煤质特性见下表所示。

表1-1煤质成分分析表

名称

符号

分子量

含量/%

收到基碳分

Car

12

56.37

收到基氢分

Har

1

3.5

收到基氧分

Oar

16

4.38

收到基氮分

Nar

14

0.99

收到基硫分

Sar

32

1.32

收到基水分

Mt

18

0.89

收到基灰分

Aar

-

32.55

大唐临汾热电公司