【正文】 大，會(huì)引起催化劑體積的趨勢(shì)，但不十分顯著。特別又在低負(fù)荷時(shí)，會(huì)影響 SCR 的投運(yùn)可用率，可加裝電暖器加熱稀釋風(fēng)； ○ 3煙溫過(guò)高，會(huì)使催化劑燒結(jié)或使之再結(jié)晶失效； ○ 4 脫硝過(guò)程中 不同溫度 可能發(fā)生以下副反應(yīng)： OH6N23ONH4 2223 ??? 223 H3NNH2 ?? OH6NO4O5NH4 223 ??? (3)煙氣流速 ： 氣體流速較快會(huì)使催化劑顆粒表面的層流層變薄 ， 提高擴(kuò)散性能 ， 但由于流速加快 ， 反應(yīng)氣與催化劑的接觸時(shí)間變短 ， 使得氣固相反應(yīng)不夠充分 ， 按照 SCR 反應(yīng)機(jī)理 ， NH3 首先吸附到催化劑表面酸性位 ， 然后與氣相中的 NO 反應(yīng) ， 該反應(yīng)為慢反應(yīng)屬控制步驟 。為了保護(hù)尾部煙道不受強(qiáng)粘性、強(qiáng)腐蝕性的硫酸氫銨的影響，也造成氨的二次污染。 初始運(yùn)行時(shí)， O2含量可提高到達(dá) %～ %。尾氣中氧含量越高，對(duì) NO 脫除越有 利 ，但會(huì)對(duì)酸的生產(chǎn)負(fù)荷有影響。 SCR 反應(yīng) 器 入口煙氣參數(shù)對(duì)工藝的影響 (1)尾氣中 O2含量的影響 ： 硝酸 尾氣中 NO 的含量約占 總 NOx的 80%～ 90%，要處理 NO 必須在有氧的情況下才能完成 。磨 損 強(qiáng)度與氣流速度 、 飛灰特性 、 撞擊角度及催化劑本身特性有關(guān) 。 可以通過(guò)調(diào)節(jié)氣流分布 ， 選擇合理的催化劑間距和單元空間 ， 并使進(jìn)入 SCR 反應(yīng)器煙氣的溫度維 持在銨鹽沉積溫度之上 ， 以防止催化劑堵塞 。 另外 ， 可在催化劑中加入 MoO3， 以 MoO3 與氣相 As2O3反應(yīng)來(lái)減少 As 中毒 ； ○ 4 鈣的影響 ： 飛灰中游離 CaO 與 SO3反應(yīng)形成的 CaSO4可吸附在催化劑表面 ， 從而阻止了反應(yīng)物向催化劑表面擴(kuò)散并進(jìn)入催化劑內(nèi)部 。 一般來(lái)說(shuō) ， 在干法排渣鍋爐中 ， 由于靜電除塵器后的飛灰再循環(huán) ， 催化劑砷中毒是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題 。 因此 ， 在催化劑設(shè)計(jì)中 ， 應(yīng) 考慮堿金屬對(duì)催化劑的影響 ， 增加設(shè)計(jì)余量 ； ○ 3 砷中毒 ： As 中毒主要是由煙氣中的氣態(tài) As2O3 引起的 。 加入 WO3可最大限度地減少催化劑的燒結(jié) ； ○ 2 堿金屬中毒 ： 如果堿金屬離子 (Na+、 K+等 )直接與催化劑接觸 ， 會(huì)使催化劑活性逐漸降低 。 催化劑的壽命關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用 ， 而多種因素會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低 [26]。絲光沸石與分子篩上負(fù)載 Ce 催化劑 [24]，不僅得到比較高的脫硝效率 ，而且可以把沒(méi)有反應(yīng)完全的 NH3，轉(zhuǎn)化為 N2，減少了 NH3的二次泄漏。 Yoshikawa 等 [22]用瀝青基活性炭纖維負(fù)載錳制備的催化劑在低溫下有高的 NO 脫除率， 但其活性溫度區(qū)間較窄。為此，選擇性催化還原法 (SCR)裝置須安裝在空氣預(yù)熱器之前和省煤器之后，以利用過(guò)程的煙氣溫度 。 催化劑的種類(lèi)有很多 ，根據(jù)原材料、結(jié)構(gòu)、工作溫度、用途等標(biāo)準(zhǔn)可進(jìn)行不同的分類(lèi) [20]，如鉑系列、鈦系列、釩系列及混合型系列催化劑，金屬載體和 陶瓷載體催化劑，高溫型和低溫型催化劑，貴金屬催化劑，金屬氧化物催化劑，分子篩催化劑等。文獻(xiàn) [19]研究認(rèn)為， NH3在催化劑上吸附， NOx不在催化劑上吸附，本文采用 ER 機(jī)理模型，其表面化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)議程為 [19]： 3333NHNHNHNHNOCNO CK1 CKCKR ???? 式中： NOR － NO 的反應(yīng)速率； CK － 化學(xué)反應(yīng)速率系數(shù)；3NHK－ NH3吸附系數(shù)；3NHNO CC 、－ NO 和 NH3的組分濃度。 表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：對(duì)于催化劑表面反應(yīng)過(guò)程，有兩種機(jī)理模型，即 ER 模型假設(shè) NH3吸附在催化劑上，吸附的 NH3與氣體中的 NOx反應(yīng) 。 有效擴(kuò)散系數(shù)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，也可采用平行孔模型、串聯(lián)孔模型或隨機(jī)孔模型求取，但不同模型得到的數(shù)值相差較大，難以精確計(jì)算。 內(nèi)部傳質(zhì)：氣體組分在催化劑微孔內(nèi)的擴(kuò)散與微孔孔徑、長(zhǎng)度、形狀有關(guān)，催化劑微孔的存在為化學(xué)反應(yīng)提供了大量的內(nèi)表面積，有利于催化反應(yīng)的進(jìn)行。 外部傳質(zhì)：氣體在催化劑孔道內(nèi)主流中的擴(kuò)散符合 Fick 第一傳質(zhì)定律 [16]：? ?iDi Cg radDJ ??? i 其中： DiJ － 氣體組分 i 的質(zhì)流密度； iD － 氣體組分 i 的質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)； iC －為氣體組分 i 的濃度。 V5 +OH N+H 3N H 3V5 +O HV5 +O +H 3 N N ON 2 H 2 O+V5 +O +H 3 N N O H O V4 +V5 +O +H 3 N H O V4 +H O V4 +O V5 +O 2H 2 ON OA c i d R e d o x圖 Topsoe 提出的機(jī)理 SCR 脫硝的動(dòng)力學(xué)研究 SCR 煙氣脫硝反 應(yīng) 是一種氣固非均相催化反應(yīng) ， 以蜂窩狀催化劑為 例 ， 當(dāng)混有 NH3的氣體從催化劑孔道通過(guò)時(shí)，其反應(yīng)步驟是 [15]： ○ 1 反應(yīng)組分 (NO、 NH3)從孔道內(nèi)氣體主流向孔道壁面擴(kuò)散； ○ 2 反應(yīng)組 分 在催化劑壁的微孔內(nèi)擴(kuò)散； ○ 3 反應(yīng)組分在催化劑固體上吸附； ○ 4 反應(yīng)組分在催化劑固體上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； ○ 5 反應(yīng)生成物 (N2和 H2O)從催化劑固體上解吸 ； ○ 6 反應(yīng)生成物在催化劑壁的微孔內(nèi)擴(kuò)散； ○ 7 反應(yīng)生成物從催化劑壁面向孔道內(nèi)氣體主流擴(kuò)散。值得指出的是，這一機(jī)理可以看作是 Ramis等 [14]機(jī)理的改進(jìn)，不同的是 NH3吸附位是 Br246。一旦 NH3被活化，煙氣中的 NO 即與這進(jìn)行反應(yīng)生成中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物最終分解成 N2 和 H2O。 NH3在 Br246。 該模型認(rèn)為催化劑的活性與 NH3吸附的 Br246。酰胺物種繼而與氣相NO 通過(guò)基團(tuán)耦合生成中間產(chǎn)物亞硝胺，此中間產(chǎn)物極易分解成 N2 和 H2O，反應(yīng)過(guò)的催化劑與 O2 進(jìn)行反應(yīng)再生。 NH3被快速?gòu)?qiáng)烈的化學(xué)吸附在催化劑表面上，反應(yīng)速度與 NO 的分壓成正比。nsted 酸性中心形成銨離子，遵從 ER 機(jī)理與氣態(tài) NO 反應(yīng)生成 N H2O 及飽和酸性中心，飽和酸性中心再與 O2反應(yīng)還原為 Br246。 Murakami 等 [11]對(duì)純 V2O5的 DeNOx反應(yīng)進(jìn)行了研究，認(rèn)為反應(yīng)按照 ER 機(jī)理進(jìn)行。目前主要存在兩種不同的觀點(diǎn) [10]：一種觀點(diǎn)認(rèn)為 SCR催化反應(yīng)遵從 LangmuirHinshelwood 機(jī)理 ， 反應(yīng)物通過(guò)在催化劑表面相鄰的活性中心上吸附結(jié)合。 這些問(wèn)題還有待進(jìn)一步的改進(jìn)。其原理是在催化劑存在 的條件下，采用氨、CO 或碳?xì)浠衔锏茸鳛檫€原劑，將煙氣中的 NO 還原為 N2。臺(tái)灣有 100 套以上的 SCR 裝置在運(yùn)行。美國(guó)政府也將 SCR 技術(shù)作為主要的電廠控制 NOx的主要技術(shù) 。 目前該技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)廣泛的應(yīng)用。 SNCR 技術(shù)的脫硝率中等，但 SNCR 法不需要催化劑，運(yùn)行費(fèi)用較低，建設(shè)周期短，適合于中小型鍋爐的改造 [6]。 低 NOx燃燒技術(shù) [5]是指通過(guò)燃燒降低 NOx的生成量的技術(shù)，其主要途徑 有 ： ○ 1 選用 氮 含量較低的燃料，包括燃料脫氮 ； ○ 2 降低過(guò)量空氣系數(shù)， 阻止 過(guò)濃燃燒，來(lái)降低燃料周?chē)鯘舛?，即降低過(guò)量空氣燃燒 ； ○ 3 在適宜的過(guò)量空氣條件下，降低溫度峰值 ， 以減少熱力 NOx生成 ； ○ 4 在氧濃度較低的情況下，增加可燃物在火焰前部和反應(yīng)區(qū)中的停留時(shí)間。 等離子體過(guò)程煙氣 NOx 脫除技術(shù)的核心是通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞疆a(chǎn)生等離子體，攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒 論 2 依靠等離子體內(nèi)部的微 觀物理化學(xué)過(guò)程脫除 NOx。 而 煤粉燃燒進(jìn)程中 NOx 的形成主要取決于燃燒三要素 (三 “ T” 原理 )，即溫度 (Temperature)， 時(shí)間 (Time)和湍流混合 (Turbulence)， 即 NOx的形成主要取決于燃燒火焰溫度、燃料 /空氣混合物在爐內(nèi)高溫火焰區(qū)的停留時(shí)間，以及燃料氮含量與過(guò)量空氣量 (氧分壓 )等。 NOx有 6 種不同形式 ：一氧化二氮 (N2O)、氧化氮 (NO)、二氧化氮 (NO2)、三氧化二氮 (N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮 (N2O5)， 其中 NO 和 NO2 是重要的大氣污染物。越來(lái)越多的 NOx 排放 控制 技術(shù)被應(yīng)用于燃煤電廠的煙氣處理工藝中 。因此對(duì)燃煤電站鍋爐氣中 NOx 的排放進(jìn)行控制已成為非常緊迫的任務(wù)。 在 我國(guó) NOx的排放中，燃煤電站鍋爐排放 NOx占了相當(dāng)大的比重 ， 它所造成的大氣污染已成為制 約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要影響因素 。據(jù)有關(guān)部門(mén)發(fā)布的資料顯示 [1]， 到 2020 年為止 ， 全國(guó)氮氧化物排放總量達(dá)到 1600 萬(wàn)噸左右 ，如不趕緊采取措施，到 2020 年 NOx排放量為 3500 萬(wàn)噸。 通過(guò)對(duì)整個(gè)流程 的 把握及各設(shè)備的計(jì)算選型，最后得出流程圖、 SCR 反應(yīng)器設(shè)備圖、換熱器設(shè)備圖及處理廠平面布置圖。首先 確定 出整個(gè)脫硝過(guò)程的 工藝流程 ，并 以 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參數(shù)和 每小時(shí) 尾氣 量為依據(jù)，通過(guò)物料衡算和熱量衡算 對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，得出 SCR 反應(yīng)器 內(nèi)徑為 1000mm，催化劑床層高 1500mm；換熱器內(nèi)徑 1000mm， 有 240 根直徑 38mm 長(zhǎng) 2800mm 的 換熱管；開(kāi)工燃燒爐直徑 600mm，高 1200mm。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 氨選擇性催化還原處理硝酸廠 尾氣的設(shè)計(jì) 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 I 摘 要 NOx 的排放對(duì)我國(guó)的環(huán)境造成越來(lái)越大的危害，而選擇性催化還原 是使用最廣泛，技術(shù)最成熟的脫硝技術(shù)。故 本 設(shè)計(jì) 根據(jù)硝酸廠 排放 尾氣的特性 ，采用 氨選擇性催化還原法 進(jìn)行 處理 ， 以 4 臺(tái) SCR 反應(yīng)器 進(jìn)行 脫硝 處理， 并用 4 臺(tái)換熱器進(jìn)行熱量交換， 按每臺(tái)機(jī)組處理量為 11560Nm3/h 進(jìn)行計(jì)算。 同時(shí) 本設(shè)計(jì)計(jì)算得出設(shè)備的成本費(fèi)用為 萬(wàn)元 以及每噸 NOx 的處理費(fèi)用為 萬(wàn)元 /t。 關(guān)鍵詞 選擇性催化還原 ， 換熱器 ， 開(kāi)工燃燒爐， 反應(yīng)器 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ABSTRACT II ABSTRACT It is great harmful for the environment by the emission of NOx， while selective catalytic reduction is the most widely used and the most mature denitration the design used the ammonia selective catalytic reduction processing by four SCR reactor for denitration processing and four heat exchanger according to the characteristics of nitric acid tail gas that factory discharged， and each unit had the capacity for 11560Nm3/ whole denitration process with the technological process had been identified first， then sizes of each equipment had been caculated through either the material balance or heat balance on the basis of the primary data and the quantity of the exhaust gas per hour with the result of that： the diameter of the SCR reactor which has 1500mm height of catalyst betd was 1000mm； the diameter of the heat exchanger was 1000mm and 240 heat exchange tubes was 2800mm length with the diameter for 38mm； the diameter of the mencement furnace was 600mm and the height was the cost of construction was million yuan and the operation expenses was million yuan per ton of NOx. Through holding the whole process and the calculation of the equipment， the graph pa