【正文】 26 經(jīng)濟分析與評價的基本原理 ............................................................. 26 工程概算 ....................................................................................................... 27 編制依據(jù) ............................................................................................. 27 工程概算 ............................................................................................. 27 技術(shù)經(jīng)濟分析 ............................................................................................... 28 投資總額 ............................................................................................. 28 職工定員 ............................................................................................. 28 生產(chǎn)成本計算 ..................................................................................... 28 運行與維護 ................................................................................................... 29 氨區(qū)的安全規(guī)范 ................................................................................. 29 SCR 系統(tǒng)操作規(guī)程 ............................................................................. 30 安全和環(huán)境保護 ............................................................................................ 29 一般規(guī)定 ............................................................................................. 30 環(huán)境保護 ............................................................................................. 30 結(jié)論 ............................................................................................................................. 31 致 謝 ........................................................................................................................... 32 參考文獻 ..................................................................................................................... 33 ` 1 燃煤電廠 SCR低溫脫硝工藝設計 摘 要 :本文 結(jié)合我國環(huán)境的現(xiàn)實情況 ，對比了各種脫硝技術(shù)的優(yōu)劣， 選擇了 最 佳的脫硝技術(shù)方案 選擇性催化還原法 (SCR)煙氣脫硝工藝。 SCR工藝與其它 的 工藝相比 ， 具有較高的 NOx脫除率 （ 80%以上 ）， 將燃煤電廠煙氣排放NOx控制在較低的濃度 ， 以滿足不斷更新更加嚴格的排放標準 。 本設計針對電廠燃煤鍋爐產(chǎn)生煙氣的排放要求和一些工程實例，根據(jù)工藝參數(shù) ,對 SCR系統(tǒng)的工藝結(jié)構(gòu)進行了設計計算，最后確定反應器的高度為 6m，橫截面積為 ，形狀為正方形，內(nèi)部設置 3層催化劑， 1層為預留層，并設有煙氣整流層，聲波吹灰 器等輔助設施；并對輔助設備進行了選型，確保整個系統(tǒng)在低溫條件下安全、穩(wěn)定的發(fā)生氮氧化物的選擇性催化還原反應。auxiliary equioment for the selection and to ensure the safety under low temperature conditions,the occurrence of stable Nox selective catalytic reduction. Key words： Nitrogen oxide, SCR process, Hypothermia ， catalyst ` 3 1 引言 綜述 選題背景 我國是能源生產(chǎn)與消費的大國 ， 一次能源供應以煤炭為主 ， 石油、天然氣資源短缺。其中氮氧化物的污染不斷加劇 ， 特別是北京、上海、廣州 、天津 等一些大城市 ， 氮氧化物含量超標 ， 局部地區(qū)甚至出現(xiàn)了光化學煙霧。就NOx污染物排放來說 。在國家“十一五”規(guī)劃中，加大了對主要污染物的排放控制 ， 要求在 2021年，全國主要污染物排放總量要比 2021年降低 10％ 。并相繼出臺了大氣污染防治法、排污費征收政策和火電廠脫硫電價補貼政策。 研究意義 目前我國脫硫工作已經(jīng)取得較大進展 ， 但氮氧化物的污染問題尚未得到有效 控制 ， 酸雨類型已經(jīng)從硫酸型向硫酸和硝酸復合型轉(zhuǎn)化。 最新頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》與 2021年發(fā)布的初稿相比 ， 無論是“脫硝”完成時間要求還是減排力度都有明顯提高。而環(huán)保部 2021年 7月份發(fā)布的第一次征求意見稿則要求在 2021年 1月 1日前完成現(xiàn)役機組“脫硝”其中 ， 重點地區(qū) NOx排放量達到 200 mg/m3非重點地區(qū)達到 400mg/m3[2]。 SCR煙氣脫硝這一技術(shù)在歐洲、日本、美國等發(fā)達國家和地區(qū)已得到了廣泛的應 ` 4 用。因此 ， 對 SCR工藝進行深入研究 ， 對我國 ， 脫硝技術(shù)的發(fā)展有著重要意義。除 NO2外 ， 其余 NOx均不穩(wěn)定 ， 條件變化時 ， 如遇光、熱、濕會變成 NO2及 NO而 NO又變成 NO2[7]。 一氧化氮性質(zhì)不穩(wěn)定 ， 無色 ， 在空氣中易氧化成 NO2。熔點 ℃ ， 沸點 ℃ ， 蒸氣壓力 （ ℃ ） 。在 11℃以下時為無色固體 ，在 ℃以下時 ， 暗褐色液體 ， ℃時 ， 紅棕色氣體 ， 氣味刺鼻。 NOx 的來源 大氣中 NOx污染物來源于兩個方面 ， 一是自然源 ， 二是人為源。自然源產(chǎn)生的 NOx數(shù)量比較穩(wěn)定 ， 且相對基本平衡變化大的是人為源。產(chǎn)生的 NOx的人類活動主要有 ： （ 1） 燃煤電站、交通車船和飛機等化石燃料燃燒過程產(chǎn)生的 NOx； （ 2） 硝酸生產(chǎn)、冶煉等生產(chǎn)產(chǎn)品過程產(chǎn)生的 NOx； （ 3） 垃圾和污泥焚燒等處理廢物過程產(chǎn)生的 NOx。 目前的三大環(huán)境問題是 ： （ 1） 溫室效應 ； ` 5 （ 2） 酸雨 ； （ 3） 臭氧層破壞。 NOx具有很強的毒性 ， 是形成光化學煙霧、形成硝酸型酸雨、破壞臭氧層的主要物質(zhì)之一 [9]。 NOx 的危害 各種污染源產(chǎn)生的氮氧化物中 ， 絕大部分為 NO， 毒性不是很大 ， 但 NO 在大氣中被氧化成 NO2。 NO2 是一種紅棕色有毒的惡臭氣體 ， 空氣中只要有 (1ppm=1μ L/L)濃度就可聞到 ， 14ppm 即有惡臭 ， 25ppm 就惡臭難聞了。 NO2 對人類和動植物的危害很大。如在 20 世紀 70年代初 ， 日本東京發(fā)生的一起光化學煙霧 ， 使上萬人喉頭發(fā)炎 ， 眼鼻受到刺激甚至昏倒。如臭氧、過氧乙酰硝酸酯 ， PAN、過氧基硝酸酯 ， PBN以及過氧硝基丙酰 ， PPN等 [1]。造成區(qū)域性的氧化劑污染和細顆粒物污染 ， 使區(qū)域空氣質(zhì)量退化 ， 太陽輻射減少 ， 氣候發(fā)生變化 ， 對生態(tài)系統(tǒng)造成損害 使農(nóng)作物減產(chǎn)。 由于大氣的氧化性 ， NO在大氣中可形成硝酸和硝酸鹽細顆粒物 ， 同硫酸和硫酸細顆粒物一起 ， 發(fā)生遠距離傳輸 ， 加速了區(qū)域性酸雨的惡化。 大氣中的 NOx也破壞著臭氧層 ， 臭氧層對大氣的循環(huán)以及大氣的溫度分布起著重要的作用。紫外線的 UVB段輻射增強會引起皮膚病、白內(nèi)障及免疫系統(tǒng)的疾病等 [2]。 燃煤電站 NOx 的產(chǎn)生 煤燃燒 產(chǎn)生的氮氧化物主要來自兩個方面 ， 一是燃燒時空氣帶進來的氮 ， 在高溫下與氧反應所生成的 NO， 二是來自燃料中固有的氮化合物經(jīng)過復雜的化學反應所生成的氮的氧化物 ， 這兩部分氮的氧化物的形成機理是不同的 [1]。對催化劑的要求是活性高、壽命長、經(jīng)濟性好和不產(chǎn)生二次污染。 SCR 法的優(yōu)點有 ：使用了催化劑 ， 反應溫度較低 ， 凈化率高 ， 可達 85%以上 ， 工藝設備緊湊 ， 運 行可靠 ，還原后的氮氣放空 ， 無二次污染。 SCR反應的基本原理： 選擇性催化還原 （ SCR） 脫硝原理是在一定的溫度和催化劑的作用下 ， 還原劑有選擇地把煙氣中的 NOx 還原為無毒無污染的 N2 和 H2O。 若無催化劑 ， 反應溫度較高 （ 980℃左右 ）， 超出了電廠溫度范圍。 實際中液氨的使用最多，其 反應如下。在反應過程中 ， NH3 可以選擇性地和 NOx 反應生成 N2 和 H2O而不是被 O2 所氧化 [14]， 其基本原理如圖 所示 : 圖 SCR基本反應原理 典型 SCR 系統(tǒng)組成 典型的 SCR低溫脫硝流程如圖 。液氨存儲和供應系統(tǒng)有液氨卸料壓縮機、液氨儲槽、液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽、氨氣稀釋槽、廢水泵和廢水池等 [2]。 SCR 的基本操作運行主要包含以下幾個步驟 : (1)氨的準備與儲存 ； (2)氨的蒸發(fā)并與預混空氣相混合 ； (3)氨與空氣的混合氣體在反應器的適當位置噴入煙氣系統(tǒng)中 ,其位置通常在反應器入口附近的煙氣管路內(nèi) ； (4)噴入的混合氣體與煙氣的混 合 ； (5)各反應物向催化劑表面的擴散并進行反應。 低溫低塵布置的優(yōu)點 ：（ 1） 煙氣經(jīng)過了除塵脫硫 ， 可采用更大的流速 ， 使催化劑消耗量減少 ；（ 2） 氨逃逸量與其它布置方式相比是最少的 ；（ 3） 不會產(chǎn)生 SO3防止二次污染 [2]。 ` 9 催化劑 選擇優(yōu)良的催化劑是 SCR技術(shù)的關鍵。常用的金屬基催化劑為錳 鐵氧化物作為催化劑，用介孔二氧化硅作為支撐，容易將堿性的 NH3捕捉到催化劑表面，其特定的氧化優(yōu)勢有利于將氨和 NOx轉(zhuǎn)化為 氮氣 和水，并且工作溫度較低能在富氧環(huán)境下工作，抗中毒能力較強 [5]。蜂窩式催化劑采用介孔二氧化硅作骨架材料，具有模塊化、相對質(zhì) 量比較輕長度易于控制、比表面積大、回收利用率高等優(yōu)點。 SCR 反應器設計計算 SCR 反應器的物料恒算 在燃煤電站 SCR 工藝中由于 NO 的含量占整個 NOx 的 95%左右，所以 OHNONHNO 2223 6444 ????是主要反應 。 NH3in= NH3反應 + NH3逃逸 =+ =所以噴入氨速率為： O2,N2,H2O的濃度增量為： O2out = O2in O2反應 = 105/4 = 103mol/m3 N2out= 105 mol/m3 H2O(g)out= H2O(g)in+ H2O(g)反應 = 103+ 105 = 103 mol/m3 ： ` 12 為了系統(tǒng)的安全性和保障你好和延期有效混合，一般需要在 NH3進入煙氣之前，先和一定量的空氣混合。 管道的選型： 根據(jù)氣體的流速大約為： 10m/s。 稀釋空氣體積流量為： Vai