選擇性催化還原法

選擇性催化還原法煙氣脫硝技術(shù)01化學(xué)機(jī)理工藝流程影響因素特點(diǎn)目錄030204基本信息選擇性催化還原法（SelectiveCatalyticReduction，SCR）是指在催化劑的作用下，利用還原劑（如NH3、液氨、尿素）來“有選擇性”地與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成無(wú)毒無(wú)污染的N2和H2O。首先由美國(guó)的Engelhard公司發(fā)現(xiàn)并于1957年申請(qǐng)專利，后來日本在該國(guó)環(huán)保政策的驅(qū)動(dòng)下，成功研制出了現(xiàn)今被廣泛使用的V2O5/TiO2催化劑，并分別在1977年和1979年在燃油和燃煤鍋爐上成功投入商業(yè)運(yùn)用。SCR技術(shù)對(duì)鍋爐煙氣NOx控制效果十分顯著、技術(shù)較為成熟，已成為世界上應(yīng)用最多、最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)。合理的布置及溫度范圍下，可達(dá)到80~90%的脫除率。在我國(guó)，利用SCR進(jìn)行煙氣脫硝的工作才剛剛起步。化學(xué)機(jī)理化學(xué)機(jī)理在SCR脫硝過程中，通過加氨可以把NOx轉(zhuǎn)化為空氣中天然含有的氮?dú)?N2)和水(H2O)，其主要的化學(xué)反應(yīng)如下：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O6NO+4NH3→5N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

在沒有催化劑的情況下，上述化學(xué)反應(yīng)只在很窄的溫度范圍內(nèi)（850～1100℃）進(jìn)行，采用催化劑后使反應(yīng)活化能降低，可在較低溫度（300～400℃）條件下進(jìn)行。而選擇性是指在催化劑的作用和氧氣存在的條件下，NH3優(yōu)先與NOx發(fā)生還原反應(yīng)，而不和煙氣中的氧進(jìn)行氧化反應(yīng)。國(guó)內(nèi)外SCR系統(tǒng)多采用高溫催化劑，反應(yīng)溫度在315~400℃。影響因素反應(yīng)溫度空間速度煙氣流型催化劑影響因素反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度不僅決定反應(yīng)物的反應(yīng)速度,而且決定催化劑的反應(yīng)活性。一般來說,反應(yīng)溫度越高,反應(yīng)速度越快,催化劑的活性也越高,這樣單位反應(yīng)所需的反應(yīng)空間小,反應(yīng)器體積變小。綜合反應(yīng)物加熱、系統(tǒng)控制及催化劑的適應(yīng)溫度范圍,SCR系統(tǒng)溫度常設(shè)定在320一420℃之間?？臻g速度空間速度是SCR的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù),它是煙氣(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的濕煙氣)在催化劑容積內(nèi)的停留時(shí)間尺度,在某種程度上決定反應(yīng)物是否完全反應(yīng),同時(shí)也決定著反應(yīng)器催化劑骨架的沖刷和煙氣的沿程阻力?？臻g速度大,煙氣在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間短,則反應(yīng)有可能不完全,這樣氨的逃逸量就大,同時(shí)煙氣對(duì)催化劑骨架的沖刷也大。對(duì)于固態(tài)排渣爐高灰段布置的SCR反應(yīng)器,空間速度選擇一般是(2500~3500)h。華夏電力公司篙嶼電廠采用的SCR反應(yīng)器煙氣速度為5.55m/s(380℃時(shí))。煙氣流型煙氣流型的優(yōu)劣決定著催化劑的應(yīng)用效果,合理的煙氣流型不僅能較高地利用催化劑,而且能減少煙氣的沿程阻力。在工程設(shè)計(jì)中必須重視煙氣的流場(chǎng),噴氨點(diǎn)應(yīng)具有湍流條件以實(shí)現(xiàn)與煙氣的最佳混合,形成明確的均項(xiàng)流動(dòng)區(qū)域。催化劑催化劑的類型、結(jié)構(gòu)和表面積催化劑是SCR系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，其類型、結(jié)構(gòu)和表面積對(duì)脫除NOx效果均有很大影響。

工藝流程工藝流程典型SCR系統(tǒng)的組成（以液氮為還原劑）典型SCR主要工藝流程為：還原劑（液氨）用罐裝卡車運(yùn)輸，以液體狀態(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)汽化；汽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。SCR的基本操作運(yùn)行過程主要包括以下幾個(gè)步驟：（1）氨的準(zhǔn)備與儲(chǔ)存。（2）氨的蒸發(fā)并與預(yù)混空氣相混合。（3）氨與空氣的混合氣體在反應(yīng)器前的適當(dāng)位置噴入煙氣系統(tǒng)中，其位置通常在反應(yīng)器入口附近的煙道中。（4）噴入的混合氣體與煙氣的混合。（5）各反應(yīng)物向催化劑表面的擴(kuò)散并進(jìn)行反應(yīng)。SCR的其它輔助設(shè)備和裝置主要包括SCR反應(yīng)器的入口和出口的管路系統(tǒng)，SCR的旁路管路、吹灰裝置、省煤器旁路管路系統(tǒng)，以及增加脫硝裝置后需要升級(jí)成更換的尾部引風(fēng)機(jī)。特點(diǎn)特點(diǎn)SCR技術(shù)具有以下特點(diǎn)。①NOx脫除效率高據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載及工程實(shí)例監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，SCR法一般的NOx脫除效率可維持在70%-90%，一般的NOx出口濃度可降低至100mg/m左右，是一種高效的煙氣脫硝技術(shù)。②二次污染小SCR法的基本原理是用還原劑將NOx還原為無(wú)毒無(wú)污染的N2和H2O，整個(gè)工藝產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)很少。③技術(shù)較成熟，應(yīng)用廣泛SCR煙氣脫硝技術(shù)已在發(fā)達(dá)國(guó)家得到較多應(yīng)用。如德國(guó)，火力發(fā)電廠的煙氣脫硝裝置中SCR法大約占95%。在我國(guó)已建成或擬建的煙氣脫硝工程中采