SCR脱硝耗氨量计算公式分析说明

SCR脱硝耗氨量计算公式分析说明王国平（天津国华盘山发电有限责任公司, 天津301900）【摘要】：文章引用了SCR脱硝液氨耗量的一个常用计算公式，对公式的适用范围及条件进行了简单说明，同时对公式中的各个参数进行了详细的分析。

通过某脱硝工程耗氨量的计算演练，并对公式应用的主意事项加以总结，达到能够在理解公式的前提下正确应用到实际设计计算中。

【关键词】：SCR，液氨耗量，公式，分析The analysis and author of the liquid ammonia consumption calculation formula of SCR denitrationWang Guo ping（Tianjin Guohua Panshan Power Generation Co. Ltd.，Tianjin301900）【Abstract】：The article quoted SCR denitration liquid ammonia consumption in a commonly used formula, the formula of the applicable scope and conditions for a simple description, the formula of each parameter are analyzed in detail. Through a denitration project ammonia consumption calculation of drill, and the formula application ideas are summarized, to correctly understand the formula under the premise of correct application to practical design calculation.【Keywords】: SCR, Liquid ammonia consumption, Formula, Analysis1 前言SCR工艺的基本原理为：在催化剂作用下，向适当温度(约280～420℃ )的烟气中喷入氨，氨与烟气中NO X发生化学反应，将NO X还原成N2和H20，达到脱硝的目的，制备氨的脱硝还原剂有尿素、纯氨和氨水3种。

本文所讨论的耗氨量计算公式仅适用于以纯液氨作为还原剂的SCR脱硝系统。

电站锅炉排放的烟气中的氮氧化物统称为NO X，主要成分为NO站95％和NO2占5％，其他氮氧化物含量很少并且极不稳定[1]，遇光、热、湿变成NO和NO2，NO氧化变成NO2，所以燃煤锅炉对大气造成污染的氮氧化物主要是指NO2。

通常情况下，核定氮氧化物的排放标准为NO X含量mg/Nm3(标准状态，6％O2，以NO2计，干烟气)，本文所引用的相关计算公式所涉及的保证值以NO2计。

2 氨耗量计算公式SCR选择性催化还原法脱硝技术以NH3作为还原剂时，液氨耗量的计算公式如下[2]：Wa=(Vq×Cno×17/(30×106)+Vq×Cno2×17×2/(46×106))×m本公式的应用条件为：SCR选择性催化还原法、以NH3（纯液氨）作为还原剂时、标准状态、干基（干烟气）、实际含氧量（实际过量空气系数）、NO X保证值NO2计。

在实际计算中，所提供的参数数据都应该转化到上述条件下进行计算。

对公式中的参数作以下说明：Wa的相关说明Wa是纯氨的小时耗量kg/h，工程中是在机组满负荷下SCR脱硝系统的实际最大喷氨量。

纯氨的实际耗量是SCR脱硝系统设计中的一个关键数据，系统中的一些主要设备的参数都是通过纯氨耗量来设计确定的。

1) 液氨储罐的容量的选择。

通过Wa可以计算出液氨储罐的容量，液氨储罐的容量宜按照全厂脱硝系统设计工况下连续运行3－5天（每天24小时）所需要的氨气用量设计，且要求储罐实际液氨储量不能超过罐体容积的50％。

V＝Wa×24×d/ρ×2V:液氨储罐容积；d：3－5天；ρ：液氨密度。

2) 液氨蒸发器选型。

液氨蒸发器蒸发量设计中，蒸发量为大于Wa的一个标准规格即可，若Wa＝300kg/h，蒸发器量选择350kg/h标准。

3) 稀释风机流量选择中，稀释空气量应按照机组满负荷下SCR脱硝系统的实际喷氨量稀释后混合气体中氨气的体积浓度不高于5％来计算，稀释风机的流量在设计值基础上加10％的余量。

4) 氨空混合器的混合量设计即稀释风量加上喷氨量。

5) 在对催化剂的选择中，催化剂的有效体积或数量是以满足Wa减去逃逸部分的氨气能够完全反应的前提下设计的。

Vq Nm3/h(标准状态、干态、实际含氧量)的相关说明Vq是锅炉满负荷下反应器进口的最大烟气流量Nm3/h(标准状态、干态、实际含氧量)。

1) Nm3/h中的N表示标准状态，即温度0℃（T0＝273K）、压强为（1标准大气压），气体摩尔体积。

工况下（实际状态下）的干烟气流量V实可以通过P0Vq/T0=P实V实/T实转换成标准状态下的干烟气流量Vq.Vq＝V湿×（1－q%）。

2)干态即干烟气，实际测量的烟气是含有一定的水分的湿烟气V湿（标态，含水量为q%）。

3) 实际含氧量为实际测量烟气中的氧气的体积百分率，含氧量与过量空气系数α相对应，二者可以互相计算，公式如下：α＝%/%-O2实测值)其中：%为O2在环境空气中的含量；O2实测值为仪器测量烟道中的O2含量。

4) 标态下，实际氧量下的干烟气量与6％O2下的干烟气量转换关系如下：Vq6％O2＝Vq×%-O2实测值)/%-6％)或Vq6％O2＝Vq×α实测值6％O2对应α＝过量空气系数与烟气量成正比5) SCR反应器通常布置在锅炉省煤器出口、空预器入口之间，所以V q为锅炉省煤器出口的干烟气量。

有的锅炉的烟气流量测量位置为引风机入口即空预器出口，工作人员随即将这个烟气流量作为脱硝设计参数提供给设计单位，这样是错误的，因为空预器通常存在10％左右的漏风率，所以引风机入口的烟气流量会比省煤器出口烟气量大很多，不能作为SCR设计参数。

C no2，C no的相关说明C no2，C no分别为反应器进口烟气中NO2、NO浓度， mg /N m 3 (标准状态，实际含氧量下的干烟气)。

1）工程设计中所提供的氮氧化物排放含量通常为mg/Nm3(标准状态，6％O2，以NO2计，干烟气)，这就需要把氮氧化物排放转化到实际氧量下的含量。

转换关系为：C no x 6%O2 = C no x%-6％)/ %-O2实测值),或C no x 6%O2 = C no x×α实测值/氮氧化物含量与过量空气系数α成反比。

2）反应器入口实际氧量、标态、干烟气中NO和NO2浓度的计算如下：C no = C no x/××C no2 = C no x×式中：、分别为NO、NO2在反应器入口烟气中占NOx的体积比例；、分别为NO、NO2体积分率(ppmv)转化为质量浓度(mg/Nm)的系数μ，即μ＝气体分子量/气体摩尔体积，质量浓度(mg/Nm3)＝体积分率(ppmv)×μ；Ppmv是按体积的百万分之一。

公式中一些数字的相关说明耗氨量计算公式中出现的17、30、46、106数字说明如下：SCR反应器中NH与氮氧化物的主要反应为[3]：4NO + 4NH+ O→ 4N+ 6HO2NO+ 4NH+ O→ 3N+ 6HONH3的分子量17，NO的分子量30 ，NO2的分子量46，NH与NO的反应比例是1：1，NH与NO2的反应比例是2：1，耗氨量计算公式中将mg转化为kg（1kg＝106 mg）m的相关说明m是实际脱硝效率及氨逃逸后的氨消耗量与100%脱硝效率时理论氨消耗量的比值。

m =ηno x/100+γ a/(C no/30+C no2×2/46) 式中：ηno x为脱硝效率，％；γ a为氨的逃逸率，ppmv(标准状态，实际含氧量下的干烟气)。

3 工程计算案例某电厂装机容量为2×530MW，燃煤超临界火力发电机组，为了环保需要进行烟气脱硝改造，采用高灰型SCR工艺，布置于锅炉省煤器和空气预热器之间，液氨作为还原剂[4]。

表1 SCR入口烟气参数项目单位数值SCR入口烟气量Nm3/h，湿烟气1578613烟气湿度％烟气含氧量％SCR入口的NOx浓度保证值mg/Nm3(O2=6%，以NO2计)350SCR脱硝效率％80氨逃逸率ppmv3Wa=(Vq×Cno×17/(30×106)+Vq×Cno2×17×2/(46×106))×m为计算公式：1）将湿烟气量转化为干烟气量：Vq=1578613×（%）= Nm3/h2）将氧含量为6%时的进口NOx浓度换算为实际氧含量%下的进口NOx浓度：Cnox= Cnox6%O2×（实测）/=350×（）/= mg/Nm3或通过过量空气系数α计算Cnox：α=%/%-O2实测)=%/%%)=α6％O2=%/%-6％O2)=%/%-6%)=Cnox= Cnox6%O2×α6％O2/α=350×= mg/Nm34) 反应器进口烟气中NO2、NO浓度C no = C no x/××=××=Nm3C no2 = C no x×=×=Nm35）考虑实际脱硝效率及氨逃逸后的氨消耗量与100%脱硝效率时理论氨耗量的比值的计算：m =ηno x/100+γ a/(C no/30+C no2×2/46) =80/100＋3/（30＋×2/46)=6）氨耗量计算：Wa=(Vq×Cno×17/(30×106)+Vq×Cno2×17×2/(46×106))×m=〔××17/（30×106）＋××17×2/（46×106））〕×=h4 结论在运用公式计算的工程中，不能盲目地套用，应该真正明白各个参数的意义，否则很容易发生错误。

1）在脱硝设计中，如果选择使用此公式进行氨耗量的计算，一定要满足公式的适用条件，具体条件范围在文章第二部分已经提到。

2）Vq应该是反应器入口、标态、实际氧量下的干烟气量。

不能将空预器出口或引风机入口的烟气量来代替它，因为空预器存在漏风率，导致经过空预器后的烟气过量空气系数增大，体积远大于SCR反应器的烟气体积；实测的烟气量通常都是湿烟气，计算时要转化成干烟气。