SCR煙氣脫硝工藝介紹1

1、SCR煙氣脫硝工藝介紹王興隆 （山東電力建設(shè)第二工程公司，濟(jì)南工業(yè)北路297 號(hào)，250100） 摘要：我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國，我國煤燃燒所釋放的 SO2 占全國總排放量的 87%, NOx占67%,粉塵占60%, CO2占71%，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。選擇性催化 還原法（SCR）脫硝技術(shù)是指在催化劑的作用下，還原劑（液氨）與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生 成無害的氮和水，從而去除煙氣中的NOx。選擇性是指還原劑NH3和煙氣中的NOx發(fā)生還原 反應(yīng),而不與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)關(guān)鍵詞：SCR選擇性催化還原法催化劑1、引言SCR是英文Selective Catalyst Reduct

2、ion的縮寫，既選擇性催化還原法。1957年，美 國 Englehard 公司首先發(fā)現(xiàn) Nox 和 NH3 之間發(fā)生的選擇性催化反應(yīng)，并申請了專利。最初所 應(yīng)用的催化劑是鉑或鉑族金屬，但由于其工作溫度導(dǎo)致爆炸性硝酸銨的形成而不能令人滿意， 而當(dāng)時(shí)選用的其它催化劑的活性則偏低，之后，日本隨著國內(nèi)法規(guī)的日趨嚴(yán)格，一些公司和研 究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大量的研究工作，發(fā)展了釩鈦質(zhì)催化劑，事實(shí)證明是成功有效的，這就形成 了目前SCR技術(shù)的基礎(chǔ)。除日本外，西歐的幾個(gè)國家也對NOx型的排放制定了法規(guī)，推動(dòng)了 SCR 技術(shù)的發(fā)展，研究了大量的催化劑的性能，其中德國做的工作最多，隨后歐洲有了大量 的工業(yè)應(yīng)用。在美國，自1

3、996年Crist電廠SCR裝置示范工程大量工業(yè)試驗(yàn)成功應(yīng)用之后， 到1997年，就已經(jīng)有6套裝置安裝。我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國，原煤占能源消 費(fèi)總量的比例高達(dá)70%左右，用于發(fā)電的煤炭約占煤炭總產(chǎn)量的40%。我國現(xiàn)有火電機(jī)組設(shè)備 總體技術(shù)水平落后，性能與世界先進(jìn)水平相比有較大差距，發(fā)電煤耗高；能源利用率低，進(jìn) 一步加劇了煤炭燃燒造成的氣體排放及環(huán)境污染。因此以煤為主要能源的清潔煤發(fā)電技術(shù)在 我國的推廣具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。我國煤燃燒所釋放的 SO2 占全國總排放量的 87%， NOx 占 67%，粉塵占60%，CO2占7l%，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，所以常規(guī)煤燃燒設(shè)備的 污染

4、問題一直是我國環(huán)境污染治理的重點(diǎn)。為控制燃煤電廠 NOx 的排放， 國家環(huán)?？偩衷?2003 年 12 月發(fā)布了進(jìn)一步修訂的 GB 13223 - 2003火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定，不同時(shí)段的火電廠實(shí)行NOx最高允許排放濃度。從2004年7月開始，對NOx的排放 征收0.60元/ kg的排污費(fèi)?；谏鲜鰞牲c(diǎn)，今后將會(huì)有更多的電廠采取一些降低NOx排放 的措施，以達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)減少NOx的排污費(fèi)。Inlet Gas DuctSootblowerI Gas FlowElectric HoistReacton ChamberVertical-flow fixed-bed ty

5、pe reactor chamberCatalyst ElGmntMono-RailHInlet Gas DuctSootblowerI Gas FlowElectric HoistReacton ChamberVertical-flow fixed-bed type reactor chamberCatalyst ElGmntMono-RailH叩阻代美國Crist電站脫硝示范工程2、SCR脫硝工藝的原理和流程選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)是指在催化劑的作用下，還原劑（液氨）與煙氣中的 氮氧化物反應(yīng)生成無害的氮和水，從而去除煙氣中的NOx。選擇性是指還原劑NH3和煙氣中 的 NOx 發(fā)生

6、還原反應(yīng)，而不與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)原理NH3原煙氣NH3HNH3原煙氣NH3H2O凈煙氣脫硝反應(yīng)過程示例圖SCR 工藝流程：還原劑 （氨） 用罐裝卡車運(yùn)輸，以液體形態(tài)儲(chǔ)存于氨罐中；液態(tài)氨在注 入 SCR 系統(tǒng)煙氣之前經(jīng)由蒸發(fā)器蒸發(fā)氣化；氣化的氨和稀釋空氣混合，通過噴氨格柵噴入 SCR反應(yīng)器上游的煙氣中；充分混合后的還原劑和煙氣在SCR反應(yīng)器中催化劑的作用下發(fā)生 反應(yīng)，去除 NOx。xSCR 工藝流程圖3、SCR 脫硝工藝主要組成部分氨噴射器吹灰器X1f.1煙氣擋板等催化反應(yīng)器氨3、SCR 脫硝工藝主要組成部分氨噴射器吹灰器X1f.1煙氣擋板等催化反應(yīng)器氨空氣混合器控制系統(tǒng)旁路系統(tǒng)氣

7、體炮布裝首SCR系統(tǒng)主要組成部分氨儲(chǔ)存罐3.1、SCR 反應(yīng)器每臺(tái)鍋爐配置 2 臺(tái)脫硝反應(yīng)器，反應(yīng)器的截面尺寸根據(jù)鍋爐的大小設(shè)計(jì)，每臺(tái)脫硝反應(yīng)器設(shè)計(jì)成 21 層催化劑布置方式，其中上層為預(yù)留層。煙氣經(jīng)過與氨氣均勻混合后垂直向下 流經(jīng)反應(yīng)器，反應(yīng)器入口設(shè)置氣流均布裝置，反應(yīng)器主要由里面布置的催化劑、催化劑支撐 梁、反應(yīng)器殼體、密封板等組成。在反應(yīng)器內(nèi)，還原劑（液氨）在催化劑的作用下與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成無害的氮 和水，從而去除煙氣中的 NOx。3.2、催化劑催化劑有貴金屬和普通金屬之分，貴金屬催化劑由于它們和硫反應(yīng)，且價(jià)格昂貴，實(shí)際上不予采用，普通催化劑催化效率不是很高，價(jià)格也比較貴,要求反

8、應(yīng)溫度范圍為300400C。 比較常用的催化劑含有氧化釩和氧化鈦。SCR催化劑由陶瓷支架和活性成分（氧化釩，氧化鈦，有時(shí)候還有鎢）組成，現(xiàn)在使用的 催化劑性狀主要有兩種：蜂窩形和板形。采用預(yù)制成型的蜂窩型陶瓷，催化劑填充在蜂窩空 中或涂刷在基質(zhì)上。采用板形時(shí)在支撐材料外涂刷催化劑。煙氣含塵時(shí)，吸收塔一般是垂直 布置，煙氣由上而下流動(dòng)。催化劑布置在2層到4層（或組）催化劑床上，為充分利用催化劑， 一般布置3層或4層，同時(shí)提供一個(gè)備用的催化床層。當(dāng)催化劑活性降低時(shí)，在備用層中安裝 催化劑。持續(xù)失活后，在旋轉(zhuǎn)基座上更換催化劑，一次只換一層，從頂層開始，這種方法可 以充分利用催化劑。吸收塔內(nèi)布置吹灰器

9、，定期吹灰，吹去沉積在催化床上的灰塵。SCR系統(tǒng)的性能主要由催化劑的質(zhì)量和反應(yīng)條件所決定。在SCR反應(yīng)器中催化劑體積越大， NOx的脫除率越高同時(shí)氨的逸出量也越少，然而SCR工藝的費(fèi)用也會(huì)顯著增加。3.3、反應(yīng)器殼體和鋼結(jié)構(gòu)反應(yīng)器殼體是包含催化劑的外部結(jié)構(gòu)，主要由框架鋼結(jié)構(gòu)、鋼板焊接而形成密閉的空間。 為了防止煙氣的散熱，在反應(yīng)器內(nèi)外護(hù)板之間布置保溫材料。為支撐催化劑，在每層催化劑的下面布置有支撐鋼結(jié)構(gòu)梁，將催化劑模塊成排布置在支 撐梁上。在反應(yīng)器的入口設(shè)置氣流均布裝置，反應(yīng)器內(nèi)部易于磨損的部位設(shè)有防磨措施。內(nèi)部各 種加強(qiáng)板及支架均設(shè)計(jì)成不易積灰的型式，同時(shí)將考慮熱膨脹的補(bǔ)償措施。在反應(yīng)器殼體

10、上 設(shè)置更換催化劑的門、人孔門和安裝聲波吹灰器的孔。3.4、煙道系統(tǒng)煙道分為反應(yīng)器入口煙道和出口煙道二部分。入口煙道從鍋爐尾部省煤器出口膨脹節(jié)至反應(yīng)器入口為止。在入口煙道上布置有氨噴射 裝置、管式混合器、煙氣導(dǎo)流板和灰斗等。出口煙道從反應(yīng)器出口至鍋爐尾部空預(yù)器入口為止。在出口煙道上布置有煙氣導(dǎo)流板等。3.5、氨儲(chǔ)存制備供應(yīng)系統(tǒng)液氨用罐裝卡車運(yùn)輸，以液體形態(tài)儲(chǔ)存于氨儲(chǔ)罐中；液態(tài)氨在注入 SCR 系統(tǒng)煙氣之前經(jīng) 由蒸發(fā)器蒸發(fā)氣化，并經(jīng)過緩沖罐穩(wěn)壓后供應(yīng)反應(yīng)器脫硝使用，這部分工作都是在氨儲(chǔ)存制 備供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)完成的。氨儲(chǔ)存制備供應(yīng)系統(tǒng)主要由卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)罐、氨氣蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽及氨輸送 管道等，

11、并備有氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)。3.6、氨噴射系統(tǒng)氨噴射系統(tǒng)包括由氣化的氨與稀釋空氣混合，通過噴氨格柵噴入 SCR 反應(yīng)器上游的煙氣 中這一工藝過程。稀釋風(fēng)機(jī)氨在空氣中的體積濃度達(dá)到1625%時(shí)，會(huì)形成II類可燃爆炸性混合物。為保證注入煙 道的氨與空氣混合物的安全，除控制混合器內(nèi)氨的濃度遠(yuǎn)低于其爆炸下限外，還保證氨在混 合器內(nèi)均勻分布，噴入反應(yīng)器入口煙道的氨氣為空氣稀釋后的含 5左右氨氣的混合氣體。 所選擇的風(fēng)機(jī)滿足脫除煙氣中NOx最大值的要求，并留有一定的余量。稀釋風(fēng)機(jī)按2臺(tái)100% 容量設(shè)置（1 運(yùn)1 備）。風(fēng)量裕度不低于 10%，風(fēng)壓裕度不低于 20%。氨/空氣混合器為了保證氨氣與稀釋空氣均勻混合，每臺(tái)鍋爐采用 2 臺(tái)混合器，混合器為隔板式。氨噴射格柵 氨氣的注入采用格柵式，在管道上布置很多噴嘴，以保證噴入煙道內(nèi)的氨與煙氣均勻分 配和混合。在噴射格柵的入口每一區(qū)域分配管道上設(shè)有手動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)個(gè)個(gè)區(qū)域氨 氣的分配。3.7 吹灰系統(tǒng)SCR 反應(yīng)器采用聲波吹灰器，每臺(tái)反應(yīng)器安裝一套聲波吹灰系統(tǒng)。每一層催化劑設(shè)置3 臺(tái) 吹灰器，一臺(tái)鍋爐共裝有12臺(tái)聲波吹灰器。吹灰控制納入機(jī)組DCS系統(tǒng)。4、結(jié)束語SCR法是一項(xiàng)可靠有效的煙氣脫硝技術(shù)。目前，該法在我國大陸的應(yīng)用還較少，除了 SCR裝置投資較高外，專業(yè)研究機(jī)構(gòu)