2)反应后气体流量：按照反应机理方程式(1)和方程式(2)，生成每摩尔的三氧化硫要消耗0.5 mol的氧气，同时，在分解每摩尔的一氧化氮时要生成0.5 mol的氧气和0.5 mol的氮气。所以，以标准状态下的kmol体积为22.4 m3计算,其摩尔流量为：

　　假设反应器与换热器间烟气热量损失温度差为20 ℃，高温烟气的入口温度为440 ℃和离开反应器出口的温度为442.8 ℃，进入换热器的温度为422.8 ℃，那么，在气体比热和流量变化不大时，假设冷烟气进入反应器的温度为200 ℃，逆流接触后，被加热升高到400 ℃，当气体比热Cp=33.1(J·mol-1 K-1)、烟气流量v=758.378 8 kmol/h、烟气的温度下降ΔT2=200 ℃时，其换热量为:

　　反应器内的温度为440 ℃(713 K)，用已知的ΔH298、ΔS298、ΔG298数据进行计算，具体数据见表3[10-11]。

　　工艺计算内容是对整个工艺过程进行物质衡算和热量衡算，其中物质衡算包括烟气进出3个主要设备的体积流量、摩尔流量和组成。热量衡算包括反应热的计算、换热量的计算、吸收器的热量计算。

　　当计入20%的热量损失时，假设气体的热容不变，在绝热条件下，这些热量可使离开反应器的烟气温度升高为：

　　该技术的反应原理为：在负载的Cu-V-Co-Ni催化剂作用下，在一个反应器中同时脱硫脱硝，即二氧化硫被氧化为三氧化硫，一氧化氮被分解为氮气和水，生成的三氧化硫被碱液吸收，反应方程式如下：

　　本设计依据上述反应原理，对脱硫脱硝一体化装置首先进行了工艺流程设计，然后进行了热量衡算和物料衡算，最后对主要设备进行了计算。其技术工艺流程如图1所示。

　　我国燃煤烟气中二氧化硫和氮氧化物的排放量一直居高不下，据国家发改委预测[4]，到2020年全国煤炭消耗将会达到62 亿t，燃煤带来的污染日益严重，已成为制约我国环境及经济社会可持续发展的重要因素，因此,采取有效措施控制二氧化硫和氮氧化物的污染势在必行。

　　我国对脱硫脱硝的研究起步比较晚，进展也比较缓慢。目前，随着我国对环保立法和执法力度的增加，以及处理和惩罚力度的加大，开发一种低成本、高效率、占地面积小的脱硫脱硝一体化设备引起人们的高度重视。我国现在大部分民用锅炉企业都没有脱硝装置，简易的脱硫装置效率不高，电厂的脱硫脱硝装置没有完全自主技术，都是两步法，即先用石灰水吸收二氧化硫生成硫酸钙的湿法，再用氨气催化还原成氮气与水的干法脱除氮氧化物[5-6]，前者要煅烧大量的碳酸钙，同时放出等量的二氧化碳，吸收塔占地面积大；后者要用大量的氨气还原，可形成氨气的二次污染。为此，在近20多年间，我国在烟气脱硫技术上投入了大量的财力、人力和物力，对国内外现有的两步法脱硫脱硝技术也进行了深入的研究和仿造，此类技术相对成熟一些。但是，对于燃煤烟气同时脱硫脱硝，国内外的工业技术都不成熟，都处于中试甚至是小试阶段，对此技术的研究在我国刚刚起步，已成为未来发展的重点[7]。

　　根据《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2014，不同锅炉使用的燃料不同，其燃烧排放的二氧化硫和氮氧化物的最高允许浓度标准也有所差别，按照标准给出的基准含氧量9%计算，具体数值见表1。

　　本设计采用4 t的燃煤锅炉澳门·新葡萄新京6663(中国)官方网站燃煤烟气脱硫脱硝一体化装置设计，配备的引风机标准状态下的排风量为17 055 m3/h，功率为22 kW。取燃煤烟气中的主要气体体积浓度分别为：二氧化硫0.25%、氮氧化物(95%为一氧化氮)0.1%、氧气5%、碳氧化物(绝大多数为CO2)13%、水6%、其余为氮气75.65%。设计的基本数据见表2。

　　目前世界上研究开发的烟气脱硫脱硝技术可分为两大类：一类是应用传统的湿法脱硫技术(FGD)与联合选择性催化还原技术(SCR)各自独立工作集中联合安装的联合脱硫脱硝技术；另一类是脉冲电晕等离子体(PCDP)同时脱硫脱硝技术，利用高压脉冲电源放电来获得活化电子,以此用来打断烟气气体分子的化学键，从而在常温下得到非平衡的等离子体等具有活性的自由基,再与注入的氨发生协同效应,产生硝铵、硫铵以及其复盐的微粒,脱硫率和脱硝率都可达到80%以上。此方法工艺流程简洁，但电能的损耗较大。在我国绵阳已建成了世界上最大规模的该装置，脱硫率达85%，脱氮率达到70%[8]澳门·新葡萄新京6663(中国)官方网站。关于固体同时吸收法、催化吸收法、电催化氧化法[9]等还没有成熟的工业装置。本设计采用烟气催化同时脱硫脱硝技术澳门·新葡萄新京6663(中国)官方网站。

　　经计算澳门·新葡萄新京6663(中国)官方网站，在713 K下二氧化硫氧化到三氧化硫的最大转化率接近100%，而二氧化氮分解为氧气和氮气反应最大转化率为93.5%。

　　【作者单位】长春工业大学化学工程学院，吉林长春 130012;吉林大学化学学院，吉林长春 130012;特纳唐逊工程项目有限公司北京分公司，北京 100012;长春工业大学化学工程学院，吉林长春 130012

　　该工艺流程主要包含反应器、换热器、吸收器3部分，该装置还将这3个主要装置进行联合使用。来自锅炉烟气的低温烟气(200 ℃)首先通过换热器与来自反应器的高温烟气(422 ℃)换热升温后，从反应器顶部进入，反应后的高温气体进入换热器加热来自锅炉的燃煤低温烟气，逆流接触。经换热器降温后的烟气从底部进入碱液吸收塔，与来自碱液槽用泵循环的从顶部喷淋下来的液体逆流接触，吸收三氧化硫，得到硫酸钠以及少量硝酸钠、亚硝酸钠和亚硫酸钠水溶液。

　　我国是一个能源消耗大国，在燃料的使用领域中，燃煤的使用率占所有燃料较重。煤炭年消费总量可达到12.0～13.0 亿t,其中有80%属于原煤直接燃烧,燃煤烟气中的二氧化硫和氮氧化物可导致酸雨和雾霾的形成，破坏生态环境，对人类健康造成严重损害[1-3]。1984-1993年对福州市大气中二氧化硫污染情况及肺癌死亡人数进行连续追踪调查，有数据显示肺癌死亡率与大气中二氧化硫含量呈现出正相关。北京市的调查结果也显示，大气污染物中的二氧化硫每提高100 μg/m3，去医院就诊的人数就增加13%。