scr脫硝技術(shù)原理及分析

1、選擇性催化還原法 (Selective Catalytic Reduction ，SCR )是指在催化劑的作用 下，利用還原劑(如 NH3 )“有選擇性”地與煙氣中的 NOx 反應(yīng)并生成無毒無污 染的 N2 和 H2O 。選擇性是指在煙氣脫硝過程中煙氣脫硝催化劑有選擇性地將 NOx 還原為氮?dú)?，而煙氣中?SO2 極少地被氧化成 SO3 。這就叫選擇性 在不添加催化劑的條件下，氨與氮氧化物的化學(xué)反應(yīng)溫度為 900 C,如果加入氨， 部分氨會(huì)在高溫下分解。如果加入催化劑，反應(yīng)溫度可以降低到320-400 C。催 化劑一般選用 TiO2 為基體的 V2O5 和 WoO3 混合物；具體配方根據(jù)煙氣參

2、數(shù) 確定。1)SCR 脫硝反應(yīng)SCR 脫硝系統(tǒng)是向催化劑上游的煙氣中噴入氨氣或其它合適的還原劑、利用催 化劑將煙氣中的 NOX 轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?。在通常的設(shè)計(jì)中，使用液態(tài)無水氨或氨 水(氨的水溶液)，無論以何種形式使用氨，首先使氨蒸發(fā)，然后氨和稀釋空氣 或煙氣混合，最后利用噴氨格柵將其噴入 SCR 反應(yīng)器上游的煙氣中。 在 SCR 反應(yīng)器內(nèi)， NO 通過以下反應(yīng)被還原：4NO+4NH3+O3N2+6H2O6NO+4NH5N2+6H2O當(dāng)煙氣中有氧氣時(shí)， 反應(yīng)第一式優(yōu)先進(jìn)行， 因此， 氨消耗量與 NO 還原量有一對 一的關(guān)系。在鍋爐的煙氣中， NO2 一般約占總的 NOX 濃度的 5%， NO2

3、參與的反應(yīng)如下：2NO2+4NH3+O3N2+6H2O6NO2+8NH7N2+12H2O上面兩個(gè)反應(yīng)表明還原 NO2 比還原 NO 需要更多的氨。 在絕大多數(shù)鍋爐的煙氣中， NO2 僅占 NOX 總量的一小部分，因此 NO2 的影響 并不顯著。SCR 系統(tǒng) NOX 脫除效率通常很高，噴入到煙氣中的氨幾乎完全和 NOX 反應(yīng)。 有一小部分氨不反應(yīng)而是作為氨逃逸離開了反應(yīng)器。 一般來說，對于新的催化劑， 氨逃逸量很低。 但是，隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞， 氨逃逸量就 會(huì)增加，為了維持需要的 NOX 脫除率，就必須增加反應(yīng)器中 NH3/NOX 摩爾比。 當(dāng)不能保證預(yù)先設(shè)定的脫硝效率和 (

4、或)氨逃逸量的性能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)， 就必須在反應(yīng) 器內(nèi)添加或更換新的催化劑以恢復(fù)催化劑的活性和反應(yīng)器性能。 從新催化劑開始 使用到被更換這段時(shí)間稱為催化劑壽命。2)SCR 系統(tǒng)組成及反應(yīng)器布置SCR 反應(yīng)器在鍋爐煙道中一般有三種不同的安裝位置，即熱段 /高灰布置、 熱段/低灰和冷段布置。(1) 熱段/高灰布置：反應(yīng)器布置在空氣預(yù)熱器前溫度為 350 C左右的位置， 此時(shí)煙氣中所含有的全部飛灰和 SO2 均通過催化劑反應(yīng)器，反應(yīng)器的工作條件 是在 不干凈”的高塵煙氣中。由于這種布置方案的煙氣溫度在 300400 C的范 圍內(nèi)，適合于多數(shù)催化劑的反應(yīng)溫度，因而它被廣泛采用。(2) 熱段/低灰布置：反應(yīng)器布

5、置在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，這時(shí)，溫度為300400 C的煙氣先經(jīng)過電除塵器以后再進(jìn)入催化劑反應(yīng)器，這樣可以 防止煙氣中的飛灰對催化劑的污染和將反應(yīng)器磨損或堵塞，但煙氣中的 SO3 始 終存在。采用這一方案的最大問題是，靜電除塵器無法在300400 C的溫度下正常運(yùn)行，因此很少采用。（3）冷段布置：反應(yīng)器布置在煙氣脫硫裝置（ FGD ）之后，這樣催化劑將 完全工作在無塵、無 SO2 的“干凈 ”煙氣中，由于不存在飛灰對反應(yīng)器的堵塞及 腐蝕問題，也不存在催化劑的污染和中毒問題，因此可以采用高活性的催化劑， 減少了反應(yīng)器的體積并使反應(yīng)器布置緊湊。當(dāng)催化劑在 “干凈 ”煙氣中工作時(shí)，其 工作壽命

6、可達(dá)35年（在 不干凈”的煙氣中的工作壽命為23年）。這一布置 方式的主要問題是，當(dāng)將反應(yīng)器布置在濕式 FGD 脫硫裝置后，其排煙溫度僅為 5060 C,因此，為使煙氣在進(jìn)入催化劑反應(yīng)器之前達(dá)到所需要的反應(yīng)溫度， 需要在煙道內(nèi)加裝燃油或燃燒天然氣的燃燒器，或蒸汽加熱的換熱器以加熱煙 氣，從而增加了能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用。對于一般燃油或燃煤鍋爐，其SCR反應(yīng)器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣 預(yù)熱器之間，因?yàn)榇藚^(qū)間的煙氣溫度剛好適合 SCR 脫硝還原反應(yīng)，氨被噴射于 省煤器與 SCR 反應(yīng)器間煙道內(nèi)的適當(dāng)位置，使其與煙氣充分混合后在反應(yīng)器內(nèi) 與氮氧化物反應(yīng)， SCR 系統(tǒng)商業(yè)運(yùn)行業(yè)績的脫硝效率約為 70

7、% 90% 。SCR 系統(tǒng)組成 SCR 系統(tǒng)主要設(shè)備。1、反應(yīng)器 /催化劑系統(tǒng) 主要設(shè)備：反應(yīng)器、催化劑、吹灰器。2、煙氣 /氨的混合系統(tǒng)主要設(shè)備：稀釋風(fēng)機(jī)、靜態(tài)混合器、氨噴射格柵（AIG） 、空氣 /氨混合器。3、氨的儲(chǔ)備與供應(yīng)系統(tǒng)卸料壓縮機(jī)、氨蒸發(fā)器（電 /蒸汽）、氨罐、緩沖罐、稀釋槽。4、煙道系統(tǒng)擋板（有旁路） 、膨脹節(jié)、導(dǎo)流板、煙道。5、SCR 的控制系統(tǒng)DCS、PLC、儀表、盤柜等。SCR 的控制系統(tǒng)1、控制系統(tǒng)方案 控制系統(tǒng)納入機(jī)組DCS，獨(dú)立的控制系統(tǒng)。2、主要受控系統(tǒng) 吹灰系統(tǒng)，氨的卸載、儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)，煙氣擋板調(diào)節(jié)系統(tǒng)，脫硝主體控制系統(tǒng)。 板式和蜂窩式催化劑的比較 催化劑選型

8、主要因素1、煙氣中飛灰的含量2、煙氣中飛灰顆粒尺寸3、反應(yīng)器布置空間4、SCR煙氣阻力要求SCR 催化劑設(shè)計(jì)中要考慮其它因素1、催化劑的壽命2、SO2 到 SO3 的轉(zhuǎn)化率3、使用 NH3 的煙氣最低溫度4、高溫下催化劑的燒結(jié)5、As 的毒化6、堿土金屬（CaO）7、堿金屬（Na，K）的毒化8、鹵素（Cl）的毒化9、飛灰磨損10、1.1 SCR煙氣脫硝對空預(yù)器的主要影響SCR脫硝對空預(yù)器主要有如下不利影響1、 煙氣中SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率增加 煙氣酸露點(diǎn)溫度隨之升高，由此加劇空預(yù)器的酸 腐蝕和堵灰。V2O5含量越高,脫硝效率越高，但SO2向SO3的轉(zhuǎn)換率也會(huì)越高,空預(yù)器的 腐蝕和堵灰風(fēng)險(xiǎn)就越大。SCR脫硝系統(tǒng)中SO2 /SO3的轉(zhuǎn)化率越高，空預(yù)器的腐蝕和堵灰風(fēng)險(xiǎn)越高。2、 SCR脫硝系統(tǒng)中的逃逸氨與煙氣中的SO3及水蒸汽生成硫酸氫氨（ABS）：NH3 +SO3 +H2O = NH4HSO4在一定溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)的硫酸氫氨（ABS）具有很大的粘性，易沉積在