SCR物料衡算

SCR物料能量衡算合肥学院10化工（1）班石侃引言SCR烟气脱硝系统的物料平衡计算是SCR系统设计的重要组成部分，是系统控制、设备选型及催化剂选型的前提和依据。SCR烟气脱硝系统由供氨和催化系统组成，其中5个基本环节：氨的输送和存储；氨的蒸发化；氨一空气混合稀释；氨混合气与烟气混合，在催化剂的作用下进行反应。各环节都涉及物料及能量的转移和传递，其涉及到的繁杂的计算。1.基本衡算原理．目前主要是通过氨气(氨水或尿素)与氮氧化物的反应来达到去除氮氧化物的目的。其主要反应式为：OHNONONH222364444222312768OHNNONH此外还有副反应，工程上为了计算方便只采用上述反应。设计中，据此反应可初步确定需氨量和逃逸率，从而根据物料平衡算出反应中其他物质的量及焓值，进而再确定各工艺设备的选型。2.物料平衡计算2.1烟气量各节点的烟气量Q会随着各节点的温度和压力的变化而变化，根据理想气体状态方程可建立如下烟气量变化模型：)273/(/)T273(△Q)(122112TPQPQ)1(22OHdryQQ61)273(/1440TRPQQm式中1Q,2Q——实际烟气流量，hm/3；dryQ——干烟气流量，hm/3；1P,2P——两节点的压力，aP；1T,2T——两节点的温度，℃；△Q——注入的新鲜空气量，hm/3；OH2——烟气中水的体积分数；R——常数；mQ——质量流量，g／h。2.2需氨量SCR反应的需氨量是由氮氧化物消耗量来确定的。实际工程中用2NO的式量来表示XNO的式量,所以需对NO和2NO分别计算其需氨量。反应机理可得：C(NO)=C(XNO)××M(NO)／M(2NO)C(2NO)=c(XNO)×(1—)需氨量=[C(NO)一C('NO)+(C(2NO)一C('2NO))×68+C(HCl)]×(1+)×XNO，式中C(XNO)——烟气中氮氧化物的浓度，3/mmg；C(NO)、C('NO)——入口和出口NO的质量浓度，3/mmg；C(HCl)——烟气中HCl的含量，3/mmg；M(NO)、M(2NO)——NO和2NO的物质的摩尔质量，g／mol；——烟气中NO质量分数；——氨的过量系数；XNO——XNO的去除率。2.3空气量氨的喷入需掺入空气量，空气量的大小需根据消耗氨的量来确定。空气Q=需氨量××22．4式中——喷入气体中氨的体积分数。2.4焓值的模拟焓值是加热设备及选型的主要参数，但其计算过程复杂，一般通过查焓值图所得，由于压力和温度都在一定的范围内，所以拟合了适合火电厂SCR烟气脱硝系统的焓值表达式。针对不同的烟气成分通过线性回归分析可拟合出其经验模型如下：对于4、5、6节点，其焓值=mQ×T×4.186对于7、8节点，其焓值=mQT4.186+2427.88'mQ对于其他节点，其经验模型为：焓值=mQ×(0.2537+1.9827)×4.186T+580(mQ-mdryQ)×4．186式中mQ——质量流量，g／h；'mQ——纯氨水的质量流量，g／h；T——温度，℃；mdryQ——干质量流量，g／h。实验设计中，需对此公式根据各节点的温度和压力作进一步的调整。2.5烟气组分对于烟气中各组分的含量会随着节点和节点参数的不同而出现变化，对第i个节点处各物质的体积分数为：i=(1iM+i△M)/Σ(1iM+i△M)式中1iM——第i一1个节点处物质的摩尔质量，g／mol;i△M——新生成的物质的摩尔质量，g／mol。2.6物料平衡模拟模拟过程中，通过循环叠加法对每个节点的物料及能量状态进行模拟:ninTNOTETNOTE211i1△TNOTE式中nTNOTE——第n个节点处的物料状态；1TNOTE——第1个节点处的物料状态；iTNOTE——第i个节点与上一个节点的物料变化状态。