SCR脫硝系統(tǒng)計(jì)算軟件在工程設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

高飛++馬務(wù)

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.004

摘 要：開發(fā)了一套脫硝系統(tǒng)計(jì)算軟件，軟件包括尿素法脫硝和氨法脫硝兩種系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，都具有完整的脫硝物料平衡計(jì)算功能及系統(tǒng)各設(shè)備選型參數(shù)的計(jì)算功能，適用于各類燃煤鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作；軟件支持Excel數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入導(dǎo)出功能，可連接本地打印機(jī)或網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)實(shí)現(xiàn)打印，同時(shí)具有加密功能，并設(shè)置管理員及普通用戶兩種權(quán)限。

關(guān)鍵詞：脫硝系統(tǒng) 計(jì)算軟件 設(shè)備選型 物料平衡

中圖分類號(hào)：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（c）-0004-03

煤燃燒所釋放出的氮氧化物（NOx），是造成大氣污染的主要污染源之一，為降低燃煤電廠污染物排放量，環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局印發(fā)了《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》，具體指導(dǎo)燃煤電廠超低排放工作。方案中明確規(guī)定，到2020年，全國(guó)所有具備改造條件的燃煤電廠力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)超低排放（即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3）。

目前，降低煙氣中氮氧化物含量的煙氣脫硝技術(shù)主要有兩種，選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)和非選擇性催化還原法（SNCR）脫硝技術(shù)[1-2]。SCR脫硝技術(shù)的特點(diǎn)是脫硝效率高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在超低排放的背景下，在燃煤電廠中得到了廣泛的應(yīng)用[3-4]。

1 SCR系統(tǒng)介紹

選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)是將氨基還原劑（尿素或者氨水）噴入鍋爐省煤器后煙道，在脫硝反應(yīng)器內(nèi)，在有催化劑的條件下，煙氣中的NOx被NH3還原成氮?dú)夂退磻?yīng)器內(nèi)煙溫在280℃～420℃之間，是催化劑工作的最佳溫度區(qū)間[5-6]。

以氨水為還原劑的脫硝反應(yīng)為：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

以尿素為還原劑的脫硝反應(yīng)為：

4NO+2CO（NH2）2+O2→4N2+2CO2+4H2O

脫硝反應(yīng)效率主要和催化劑活性、氨氮摩爾比、反應(yīng)溫度和停留時(shí)間有關(guān)[7-8]。

2 軟件介紹

在燃煤機(jī)組SCR煙氣脫硝工程設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行大量設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算，以確定物料消耗、設(shè)備參數(shù)以及對(duì)系統(tǒng)其它環(huán)節(jié)的影響評(píng)估，并且有時(shí)需要反復(fù)試算才能獲得最佳參數(shù)配合，造成了設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算復(fù)雜度高、所需時(shí)間長(zhǎng)，也是設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)。

為提高工作效率，降低設(shè)計(jì)人員工作強(qiáng)度，在原有燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化，開發(fā)了SCR脫硝系統(tǒng)計(jì)算軟件，使之更適應(yīng)實(shí)際工作需要，提高了工作效率。

SCR脫硝系統(tǒng)計(jì)算軟件包括尿素法脫硝和氨法脫硝兩種系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，都具有完整的脫硝物料平衡計(jì)算功能及系統(tǒng)各設(shè)備選型參數(shù)的計(jì)算功能，使用時(shí)，將機(jī)組SCR反應(yīng)器入口煙氣參數(shù)，脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)及各設(shè)備選型參數(shù)輸入軟件的計(jì)算界面，點(diǎn)擊計(jì)算按鈕，即可得到脫硝系統(tǒng)的物料消耗、各設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、煙道不同截面處的煙氣成分等數(shù)據(jù)。

軟件可將輸入輸出數(shù)據(jù)生成Excel等文件格式，支持Excel數(shù)據(jù)文件的導(dǎo)入導(dǎo)出功能，可連接本地打印機(jī)或網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)實(shí)現(xiàn)打印功能；軟件同時(shí)具有加密功能，并設(shè)置管理員及普通用戶兩種權(quán)限；圖1和圖2為軟件的參數(shù)輸入界面和部分計(jì)算結(jié)果界面。

3 軟件計(jì)算實(shí)例

某2×650MW機(jī)組，鍋爐為超臨界參數(shù)、垂直爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、露天布置的∏型鍋爐，型號(hào)為B&WB-1900/25.4-M，鍋爐配有帶循環(huán)泵的內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)。鍋爐采用雙進(jìn)雙出正壓直吹制粉系統(tǒng)，“W”火焰燃燒方式，并配置濃縮型EI-XCL低NOx雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器。煤質(zhì)資料見表1。

鍋爐通過低氮燃燒器及SNCR脫硝系統(tǒng)改造，使SCR脫硝反應(yīng)器入口氮氧化物濃度在500mg/m3以內(nèi)。為了達(dá)到50mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)，SCR脫硝系統(tǒng)的效率要在90%以上。將SCR反應(yīng)器入口煙氣參數(shù)，脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)等數(shù)據(jù)輸入軟件的計(jì)算界面，如圖3、圖4所示。

得到的計(jì)算數(shù)據(jù)有脫硝系統(tǒng)液氨和稀釋風(fēng)的消耗量、液氨儲(chǔ)罐和緩沖罐的具體尺寸、蒸發(fā)器所需的換熱面積以及不同煙道截面上煙氣成分等數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)箱罐、管道設(shè)計(jì)和設(shè)備選型提供數(shù)據(jù)支撐，部分計(jì)算結(jié)果見圖5。

4 軟件的優(yōu)點(diǎn)

脫硝設(shè)計(jì)軟件具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）將設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，將全流程集成于軟件內(nèi)部。軟件將原有分散的各個(gè)設(shè)計(jì)部分進(jìn)行了統(tǒng)一整合，將設(shè)計(jì)過程中的煙氣成分換算、物料平衡計(jì)算、設(shè)備選型計(jì)算等主要環(huán)節(jié)納入軟件整體，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在各個(gè)設(shè)計(jì)過程中的實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)和響應(yīng)，有效提高了工作效率，降低了設(shè)計(jì)人員工作強(qiáng)度，提高了設(shè)計(jì)工作的準(zhǔn)確性。

（2）增加用戶權(quán)限分配功能和深度加密功能，消除泄密隱患。軟件增加了用戶權(quán)限分配功能，為不同使用等級(jí)的用戶設(shè)置了不同的使用權(quán)限和相應(yīng)的用戶口令，用戶權(quán)限和責(zé)任劃分更為合理，更加符合實(shí)際工作需要，在合理授權(quán)的同時(shí)，最大限度的規(guī)避了因工作流轉(zhuǎn)而泄密的可能性。

（3）增加必要功能，提高工作效率。在軟件中，可方便的對(duì)計(jì)算參數(shù)和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)入和導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)高效、快捷地平行移植復(fù)制，方便不同的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行協(xié)同工作；軟件還優(yōu)化了打印功能，可根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)打印目標(biāo)，有效提高工作便捷程度。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前燃煤機(jī)組SCR脫硝設(shè)計(jì)的局限性，開發(fā)了燃煤機(jī)組SCR脫硝設(shè)計(jì)軟件；軟件將煙氣成分換算、物料平衡計(jì)算和設(shè)備選型計(jì)算等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行了整合，更加貼近設(shè)計(jì)需求，為設(shè)計(jì)人員提供了良好的設(shè)計(jì)環(huán)境和操作界面，有效提高了設(shè)計(jì)工作的執(zhí)行效率。

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