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DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.004
摘 要：开发了一套脱硝系统计算软件，软件包括尿素法脱硝和氨法脱硝两种系统设计流程，都具有完整的脱硝物料平衡计算功能及系统各设备选型参数的计算功能，适用于各类燃煤锅炉SCR脱硝系统的设计工作；软件支持Excel数据文件的导入导出功能，可连接本地打印机或网络打印机实现打印，同时具有加密功能，并设置管理员及普通用户两种权限。
关键词：脱硝系统 计算软件 设备选型 物料平衡
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（c）-0004-03
煤燃烧所释放出的氮氧化物（NOx），是造成大气污染的主要污染源之一，为降低燃煤电厂污染物排放量，环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局印发了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，具体指导燃煤电厂超低排放工作。方案中明确规定，到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3）。
目前，降低烟气中氮氧化物含量的烟气脱硝技术主要有两种，选择性催化还原法（SCR）脱硝技术和非选择性催化还原法（SNCR）脱硝技术[1-2]。SCR脱硝技术的特点是脱硝效率高，系统运行稳定，在超低排放的背景下，在燃煤电厂中得到了广泛的应用[3-4]。
1 SCR系统介绍
选择性催化还原法（SCR）脱硝技术是将氨基还原剂（尿素或者氨水）喷入锅炉省煤器后烟道，在脱硝反应器内，在有催化剂的条件下，烟气中的NOx被NH3还原成氮气和水，反应器内烟温在280℃～420℃之间，是催化剂工作的最佳温度区间[5-6]。
以氨水为还原剂的脱硝反应为：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
以尿素为还原剂的脱硝反应为：
4NO+2CO（NH2）2+O2→4N2+2CO2+4H2O
脱硝反应效率主要和催化剂活性、氨氮摩尔比、反应温度和停留时间有关[7-8]。
2 软件介绍
在燃煤机组SCR烟气脱硝工程设计中，需要进行大量设计参数计算，以确定物料消耗、设备参数以及对系统其它环节的影响评估，并且有时需要反复试算才能获得最佳参数配合，造成了设计参数计算复杂度高、所需时间长，也是设计工作的关键控制环节。
为提高工作效率，降低设计人员工作强度，在原有燃煤机组SCR脱硝系统参数计算的基础上，进行升级优化，开发了SCR脱硝系统计算软件，使之更适应实际工作需要，提高了工作效率。
SCR脱硝系统计算软件包括尿素法脱硝和氨法脱硝两种系统设计流程，都具有完整的脱硝物料平衡计算功能及系统各设备选型参数的计算功能，使用时，将机组SCR反应器入口烟气参数，脱硝系统设计参数及各设备选型参数输入软件的计算界面，点击计算按钮，即可得到脱硝系统的物料消耗、各设备的技术参数、烟道不同截面处的烟气成分等数据。
软件可将输入输出数据生成Excel等文件格式，支持Excel数据文件的导入导出功能，可连接本地打印机或网络打印机实现打印功能；软件同时具有加密功能，并设置管理员及普通用户两种权限；图1和图2为软件的参数输入界面和部分计算结果界面。
3 软件计算实例
某2×650MW机组，锅炉为超临界参数、垂直炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的∏型锅炉，型号为B&WB-1900/25.4-M，锅炉配有带循环泵的内置式启动系统。锅炉采用双进双出正压直吹制粉系统，“W”火焰燃烧方式，并配置浓缩型EI-XCL低NOx双调风旋流燃烧器。煤质资料见表1。
锅炉通过低氮燃烧器及SNCR脱硝系统改造，使SCR脱硝反应器入口氮氧化物浓度在500mg/m3以内。为了达到50mg/m3的排放标准，SCR脱硝系统的效率要在90%以上。将SCR反应器入口烟气参数，脱硝系统设计参数等数据输入软件的计算界面，如图3、图4所示。
得到的计算数据有脱硝系统液氨和稀释风的消耗量、液氨储罐和缓冲罐的具体尺寸、蒸发器所需的换热面积以及不同烟道截面上烟气成分等数据，为系统箱罐、管道设计和设备选型提供数据支撑，部分计算结果见图5。
4 软件的优点
脱硝设计软件具有以下几个优点：
（1）将设计环节进行整合，将全流程集成于软件内部。软件将原有分散的各个设计部分进行了统一整合，将设计过程中的烟气成分换算、物料平衡计算、设备选型计算等主要环节纳入软件整体，实现了数据在各个设计过程中的实时流转和响应，有效提高了工作效率，降低了设计人员工作强度，提高了设计工作的准确性。
（2）增加用户权限分配功能和深度加密功能，消除泄密隐患。软件增加了用户权限分配功能，为不同使用等级的用户设置了不同的使用权限和相应的用户口令，用户权限和责任划分更为合理，更加符合实际工作需要，在合理授权的同时，最大限度的规避了因工作流转而泄密的可能性。
（3）增加必要功能，提高工作效率。在软件中，可方便的对计算参数和计算结果进行导入和导出，实现设计参数高效、快捷地平行移植复制，方便不同的设计人员进行协同工作；软件还优化了打印功能，可根据需求实现打印目标，有效提高工作便捷程度。
5 结语
针对目前燃煤机组SCR脱硝设计的局限性，开发了燃煤机组SCR脱硝设计软件；软件将烟气成分换算、物料平衡计算和设备选型计算等设计环节进行了整合，更加贴近设计需求，为设计人员提供了良好的设计环境和操作界面，有效提高了设计工作的执行效率。
参考文献
[1] 夏怀祥.选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝[M].北京：中国电力出版社，2012.
[2] 龚家猷，李庆.燃煤电厂SNCR与SCR联合脱硝工艺在国内的首次应用[J].华北电力技术，2011（2）：31-34.
[3] 刘欢.燃煤烟气锅炉SCR脱硝反应器流场的数值模拟与优化研究[D].长沙理工大学，2013.
[4] 杜軍，郑喜洋，程冉冉.SNCR与SCR联合脱硝工艺软件的设计[J].工艺装备，2016（4）：60-63.
[5] 赵乾.SCR烟气脱硝系统模拟优化及喷氨量最优控制[D].重庆大学，2012.
[6] 李清毅，孟炜，吴国潮，等.超低排放脱硝运行状态及稳定性评估[J].浙江大学学报，2016，12（50）：2303-2310.
[7] 曹宏芳.火电机组SCR脱硝系统性能监测与优化方法的研究[D].华北电力大学，2015.
[8] 牟春风.60MW燃煤机组SCR脱硝系统运行调整研究[D].华南理工大学，2016.
摘 要：开发了一套脱硝系统计算软件，软件包括尿素法脱硝和氨法脱硝两种系统设计流程，都具有完整的脱硝物料平衡计算功能及系统各设备选型参数的计算功能，适用于各类燃煤锅炉SCR脱硝系统的设计工作；软件支持Excel数据文件的导入导出功能，可连接本地打印机或网络打印机实现打印，同时具有加密功能，并设置管理员及普通用户两种权限。
关键词：脱硝系统 计算软件 设备选型 物料平衡
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（c）-0004-03
煤燃烧所释放出的氮氧化物（NOx），是造成大气污染的主要污染源之一，为降低燃煤电厂污染物排放量，环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局印发了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，具体指导燃煤电厂超低排放工作。方案中明确规定，到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3）。
目前，降低烟气中氮氧化物含量的烟气脱硝技术主要有两种，选择性催化还原法（SCR）脱硝技术和非选择性催化还原法（SNCR）脱硝技术[1-2]。SCR脱硝技术的特点是脱硝效率高，系统运行稳定，在超低排放的背景下，在燃煤电厂中得到了广泛的应用[3-4]。
1 SCR系统介绍
选择性催化还原法（SCR）脱硝技术是将氨基还原剂（尿素或者氨水）喷入锅炉省煤器后烟道，在脱硝反应器内，在有催化剂的条件下，烟气中的NOx被NH3还原成氮气和水，反应器内烟温在280℃～420℃之间，是催化剂工作的最佳温度区间[5-6]。
以氨水为还原剂的脱硝反应为：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
以尿素为还原剂的脱硝反应为：
4NO+2CO（NH2）2+O2→4N2+2CO2+4H2O
脱硝反应效率主要和催化剂活性、氨氮摩尔比、反应温度和停留时间有关[7-8]。
2 软件介绍
在燃煤机组SCR烟气脱硝工程设计中，需要进行大量设计参数计算，以确定物料消耗、设备参数以及对系统其它环节的影响评估，并且有时需要反复试算才能获得最佳参数配合，造成了设计参数计算复杂度高、所需时间长，也是设计工作的关键控制环节。
为提高工作效率，降低设计人员工作强度，在原有燃煤机组SCR脱硝系统参数计算的基础上，进行升级优化，开发了SCR脱硝系统计算软件，使之更适应实际工作需要，提高了工作效率。
SCR脱硝系统计算软件包括尿素法脱硝和氨法脱硝两种系统设计流程，都具有完整的脱硝物料平衡计算功能及系统各设备选型参数的计算功能，使用时，将机组SCR反应器入口烟气参数，脱硝系统设计参数及各设备选型参数输入软件的计算界面，点击计算按钮，即可得到脱硝系统的物料消耗、各设备的技术参数、烟道不同截面处的烟气成分等数据。
软件可将输入输出数据生成Excel等文件格式，支持Excel数据文件的导入导出功能，可连接本地打印机或网络打印机实现打印功能；软件同时具有加密功能，并设置管理员及普通用户两种权限；图1和图2为软件的参数输入界面和部分计算结果界面。
3 软件计算实例
某2×650MW机组，锅炉为超临界参数、垂直炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的∏型锅炉，型号为B&WB-1900/25.4-M，锅炉配有带循环泵的内置式启动系统。锅炉采用双进双出正压直吹制粉系统，“W”火焰燃烧方式，并配置浓缩型EI-XCL低NOx双调风旋流燃烧器。煤质资料见表1。
锅炉通过低氮燃烧器及SNCR脱硝系统改造，使SCR脱硝反应器入口氮氧化物浓度在500mg/m3以内。为了达到50mg/m3的排放标准，SCR脱硝系统的效率要在90%以上。将SCR反应器入口烟气参数，脱硝系统设计参数等数据输入软件的计算界面，如图3、图4所示。
得到的计算数据有脱硝系统液氨和稀释风的消耗量、液氨储罐和缓冲罐的具体尺寸、蒸发器所需的换热面积以及不同烟道截面上烟气成分等数据，为系统箱罐、管道设计和设备选型提供数据支撑，部分计算结果见图5。
4 软件的优点
脱硝设计软件具有以下几个优点：
（1）将设计环节进行整合，将全流程集成于软件内部。软件将原有分散的各个设计部分进行了统一整合，将设计过程中的烟气成分换算、物料平衡计算、设备选型计算等主要环节纳入软件整体，实现了数据在各个设计过程中的实时流转和响应，有效提高了工作效率，降低了设计人员工作强度，提高了设计工作的准确性。
（2）增加用户权限分配功能和深度加密功能，消除泄密隐患。软件增加了用户权限分配功能，为不同使用等级的用户设置了不同的使用权限和相应的用户口令，用户权限和责任划分更为合理，更加符合实际工作需要，在合理授权的同时，最大限度的规避了因工作流转而泄密的可能性。
（3）增加必要功能，提高工作效率。在软件中，可方便的对计算参数和计算结果进行导入和导出，实现设计参数高效、快捷地平行移植复制，方便不同的设计人员进行协同工作；软件还优化了打印功能，可根据需求实现打印目标，有效提高工作便捷程度。
5 结语
针对目前燃煤机组SCR脱硝设计的局限性，开发了燃煤机组SCR脱硝设计软件；软件将烟气成分换算、物料平衡计算和设备选型计算等设计环节进行了整合，更加贴近设计需求，为设计人员提供了良好的设计环境和操作界面，有效提高了设计工作的执行效率。
参考文献
[1] 夏怀祥.选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝[M].北京：中国电力出版社，2012.
[2] 龚家猷，李庆.燃煤电厂SNCR与SCR联合脱硝工艺在国内的首次应用[J].华北电力技术，2011（2）：31-34.
[3] 刘欢.燃煤烟气锅炉SCR脱硝反应器流场的数值模拟与优化研究[D].长沙理工大学，2013.
[4] 杜軍，郑喜洋，程冉冉.SNCR与SCR联合脱硝工艺软件的设计[J].工艺装备，2016（4）：60-63.
[5] 赵乾.SCR烟气脱硝系统模拟优化及喷氨量最优控制[D].重庆大学，2012.
[6] 李清毅，孟炜，吴国潮，等.超低排放脱硝运行状态及稳定性评估[J].浙江大学学报，2016，12（50）：2303-2310.
[7] 曹宏芳.火电机组SCR脱硝系统性能监测与优化方法的研究[D].华北电力大学，2015.
[8] 牟春风.60MW燃煤机组SCR脱硝系统运行调整研究[D].华南理工大学，2016.