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SCR烟气脱硝还原剂耗量计算方法的探讨

上传者:安莹
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上传时间:2015-05-10
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SCR烟气脱硝还原剂耗量计算方法的探讨

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SCR烟气脱硝还原剂耗量计算方法的探讨

付智明,邓云耀,张红燕,魏岩岩

浙江环龙环境保护有限公司,浙江杭州 310012

[摘   要]氨气的制备通常采用液氨、氨水、碳酸氢铵和CR脱硝系统一般采用氨气作为还原剂, S

尿素等原料。介绍了分别以液氨、氨水、碳酸氢铵和尿素为脱硝还原剂时其耗量的计算但在储运过程存在方法及使用的安全性。液氨和氨水作为还原剂储运制备成本较低,

一定的危险性;尿素安全性较好,但制备氨气成本较高且分解难度大;碳酸氢铵可采用热解和水解2种方法制备氨气,其价格也较尿素便宜。

[关 键 词]还原剂;耗量计算;水解;热解 脱硝;[中图分类号]773 X[文献标识码] A

[()文章编号]0023364201204004002 1---

[/DOI编号]0.3969.issn.10023364.2012.04.040 1-j

CALCULATION METHODOFREDUCTANTCONSUMPTIONINSCR     FLUEGASDENITRIFICATIONFORCOALFIREDPOWERPLANT    -  

,,FUZhiminDENG YunaoZHANG Honan,WEIYanan  gygyy

,,ZheianHuanlonEvironmentProtectionCoLtdHanzhou310012,ZheianProvincePRC    jgggjg   

:reAbstractTheammoniaiscommonlusedasreductantinSCRdenitrificationsstem,whichcanbe            -pyy 

,,,,aredfrom materialssuchasliuidammoniaammoniawaterammoniumbicarbonateandureaetc..        pqThecalculationmethodofconsumtionforusinaboveentionedmaterialsresectivelasreductant      -m   pgpy  inSCRdenitrificationandtheirsafetinutilizationhavebeenresented.Whenusinliuidammonia           ypgq  

,,,,andammoniawaterasreductantthecostinstoraetransortationandrearationislowerbutcer           -gppp;,;;taindanerexsiststhesafetofureaisbetterbutthecostishiheranditsdecomositionisdifficult              gygp 

,,theammoniumbicarbonatecanbebusintwomethodsi.e.rolsisandhdrolsisanditsreared          ygpyyyypp  riseisalsocheaerthanurea.     pp

:;;;;Kewordsdenitrificationreductantcalculationofconsumtionhdrolsissisrol  pyypyyy 

1 氨气耗量

/GBT21509—2008中假设烟气的NO x浓度与

1]

:则氨氮摩尔比n为[NO2浓度相同,

MNO2()1×MNH3x式中:标准CNOx为SCR反应器入口烟气中NOx浓度(

,/;干基,过量空气系数为1.状况,4)mmMNO2为g

n=

,作者简介:男,高级工程师,从事热能工程的环保技术研究。19641983年毕业于郑州轻工业学院化学工程系精细化工专业, 付智明(-)

:E-mailzm646890@163.com f

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NO2的摩尔质量,

g/mol;MNH3为NH3的摩尔质量,反应会随之发生。HJ 562-2010中指出尿素水解反应g/mol;n为氨氮摩尔比;CslipNH3

为氨逃逸量(标准状过程主要取决于反应温度、水解气中NH3和CO2的

况,干基,过量空气系数为1.4),mg/m3

;η为脱硝

浓度、尿素浓度以及停留时间等。尿素热解反应会产效率,%。

生难溶于水的缩二脲和有机聚合物,易引起脱硝系统氨气耗量Q为:

管道和喷嘴堵塞。为了保证脱硝尿素水解反应快速Q=VCNOx

m×F×

6性,同时有效抑制缩二脲等的产生,水解反应温度应为

M(NO×n×1

02)2190℃[3]

。另外,

在设计尿素水解工艺流程时还应考式中:Q为氨气耗量,m3/h;Vm为标准状况下气体摩虑尿素的潮解,

以及尿素溶液中的甲醛和尿素添加剂尔体积,取22.4L/mol;F为锅炉烟气流量(

标准状在制氨过程中产生沉淀和腐蚀。长期使用尿素添加剂况,干基,过量空气系数为1.4),m3

/h。

对SCR催化剂寿命会产生影响。

2 液氨耗量

4 氨水耗量

液氨在运输和储存过程中均存在一定的危险

工业氨水的浓度一般为20%~30%,其运输和储性[2]

。以液氨作为SCR法脱硝还原剂,

其耗量为:存较液氨安全,但运输成本比较高。氨水易挥发,并具Q×F×CNOx

有毒性和腐蚀性。以氨水作为SCR法脱硝还原剂,其1=MNH-

63ρM()NO×n×1

032

耗量为:

式中:Q1为液氨耗量,m3/h;ρ为液氨密度,

kg/m3。Q×CNOx

3=MNH-

63×FρC()NH×n×1

053MNO23 尿素耗量

式中:Q3为氨水耗量,m3/h;ρ为氨水的密度,kg/m3;CNH3为氨水的浓度,%。若采用氨废水作为SCR法脱

以尿素作为SCR法脱硝还原剂,

其耗量为:硝还原剂,

可根据输送距离和运输成本选用浓度为QCNOx

2=MNH-

62CONH2×F×2 M()10%~30%的氨水。

NO×n×1

042式中:Q2为尿素耗量,kg/h;MNH2CONH2为尿素的摩尔5质量, 碳酸氢铵(NH4HCO3)

耗量g

/mol。尿素的热稳定性较差,在被加热到120~130℃碳酸氢铵(NH4HCO3)具有强烈的吸湿性和结块时,固体尿素直接成为气体,继续升温超过尿素的熔点性,其水溶液的pH值为6.25。碳酸氢铵活化能约为就可能因热解而产生缩合反应。尿素热解反应式为:91 

450J/mol,其热分解反应可在室温下进行。以碳2NH2CONH2→NH2CONHCONH2+NH3

酸氢铵(NH4HCO3)作为SCR法脱硝还原剂,其耗量NH2CONHCONH2+NH2CONH2→为:

NH2CONHCONHCONH2+NH3

NH2CONH2+2H2O→(NH4)2CO3

QCNOx

4=MNH-

64HCO3×F×

MNO×n×1

0(6)2

→CO2+2NH3+H2O式中:Q4为碳酸氢铵的耗量,kg/

h;MNH4HCO3为碳酸氢NH2CONHCONHCONH2→(HCNO)3+NH3

铵的摩尔质量,g

/mol。  尿素在8

0℃时1h可以水解0.5%,110℃时增采用碳酸氢铵作为SCR法脱硝还原剂时,理论上加到3%,在145℃以上尿素的水解速度剧增。尿素可以用热解法和水解法2种方法制备氨气。华北电力水解反应式为:

大学刘东旭在碳酸氢铵热解模拟试验装置上的热解温

NH2CONH2+H2O →NH4C

OONH2度为260℃[4]

,建议工业热解装置的碳酸氢铵热解温→2NH3+CO2

度不宜超过200℃。

  随着尿素水解反应温度的升高,

尿素的热解综合(下转第45页)

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膜表面易堆积静电荷。静电荷产生的流动电位使钠含口表为主的蒸汽在线钠表能够满足蒸汽中痕量钠离子量的测量结果偏离纯水水样的真实值,流速越大,静电准确监测的技术要求。为保证在线钠表测量的准确荷所产生的误差越大[9]。性,应保证仪表的最佳工作条件如水样的流速、pH

改变测量流量,对同一家公司生产的4台蒸汽在值、温度等,严格按照电厂在线化学仪表检验规程进行线钠表的流速附加误差进行测定,结果见表2。可见定期检验,保持电极最佳的响应性能。

流量增大时,测定值略有增大,但在3.0~6.0L/h厂

家要求的控制范围,所产生的误差在允许范围内。[参 考 文 献]

[1] GB/T 12145—2008,火力发电机组及蒸汽动力设备水其

表2 在线钠表流速附加误差检验结果质量[S].

钠表流量检测值流速附加误差[2] 王涛英,徐军锋,郭包生,等.600MW汽轮机在首次大修序号/L·h-1/μg·L-1δL/%FS中的积盐检查[J].华北电力技术,2009,增刊(1).

13.5 0.723[

5.53] 0.8660.143 李永生,杨莉玲,星成霞.电厂水汽中痕量钠离子自动快

速测定法的研究[J].中国电力,2004,37(3).

23.6 1.289

5.8 1.5720.283[4] 钟云泰.二阶微分火焰光谱法在痕量钠测定中的应用

33.7 0.089[J].东北电力技术,2004,25(9).

5.8 0.1090.020[5] 田利,李敬业,史庆琳,等.高纯水中痕量钠离子检测技术

43.5 0.465

5.6 0.6360.171的研究[J].热力发电,2003(2).

[6] 曹顺安,谢学军,等.离子色谱测试技术在火电厂水汽化

在线钠表的测量准确性还受到碱化剂浓度、仪表学监督中的应用与进展[J].华中电力,2001,16(2).接地情况、外界干扰等因素的影响。对钠表进行定期[7] GB/T 677—2009,发电厂在线化学仪表检验规程[S].维护保养,如清洗仪表流路、清洁和活化处理钠电极[8] 曹杰玉,刘玮,宋敬霞.提高化学仪表准确性的研究[A].等,对于保证钠表的正常工作和测量准确性至关重要。2006年中国电机工程学会年会论文集[C].河南,郑州,

2006.

[9]

6 曹杰玉,刘玮,宋敬霞.提高水汽系统化学监督与在线化 结论与建议学仪表可靠性的研究[J].热力发电,2008,41(3).目前高参数大容量火电机组水汽系统配置的以进

檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼(上接第41页)

[参 考 文 献][3] 中国石油化工集团公司人事部.尿素装置操作工[M].北

[1] GB/T 21509—2008,燃煤烟气脱硝技术装备[S].京:中国石化出版社,2007.

[2] 林玉波.合成氨生产工艺[M].北京:中国石化出版社,[4] 刘东旭.碳酸氢铵作为脱硝还原剂的实验研究与数值模

2006.拟[D].北京:华北电力大学,2009,3.

  《热力发电》杂志由中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司联组的西安热工研究院有限公司与中国电机工程学会主办,为国家热能动力科学技术专业刊物,中国发电技术重要刊物,主要报道国内热能动力科学技术的基础研究和热力发电(火力、核能、地热及其它可再生能源发电)技术的开发利用,包括:化石燃料及其清洁燃烧、热力设备及热力系统、电站辅机、电站自动控制、电厂化学、电厂金属材料、电力环境保护及综合利用等。

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