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還原為氮氣，而煙氣中的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反應(yīng)溫度為900，如果加入氨，部分氨會在高溫下分解。如果加入催化劑，反應(yīng)溫度可以降低到320-400。 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

2、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)化為氮氣和水。在通常的設(shè)計中，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+O23N2+6H2O 6NO+4NH35N2+6H2O當煙氣中有氧氣時，反應(yīng)第一式優(yōu)先進行，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%，NO2參與的反應(yīng)如下： 2NO2+4NH3+O23N2+6H2O 6NO2+8NH37N2+12H2O上面兩個反應(yīng)表

3、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。當不能保證預(yù)先設(shè)定的脫硝效率和（或）氨逃逸量的性能標準時，就必須在反應(yīng)器內(nèi)添加或更換新的催化劑以恢復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間稱為催化劑壽命。2）SCR系統(tǒng)組

4、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左右的位置，此時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)器布置在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，這時，溫度為300400的煙氣先經(jīng)過電除塵器以后再進入催化劑反應(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

5、大問題是，靜電除塵器無法在300400的溫度下正常運行，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。當催化劑在“干凈”煙氣中工作時，其工作壽命可達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，當將反應(yīng)器布置在濕式FGD脫硫裝置后，其排煙溫度僅為5060，因此，為使煙氣在進入催化劑反應(yīng)器之前達到所需要的反應(yīng)溫度，需要在煙道內(nèi)加裝燃油或燃燒天然氣的燃燒器

6、，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行費用。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，因為此區(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)運行業(yè)績的脫硝效率約為70%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：稀釋風機、靜態(tài)混合器、氨噴射格柵（AIG)、空氣/氨混合器。3、氨的儲備與供應(yīng)系統(tǒng)卸料壓縮機、氨蒸發(fā)器（電/蒸汽）、氨罐、緩沖罐、稀釋槽。4、煙

7、道系統(tǒng)擋板（有旁路）、膨脹節(jié)、導流板、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)納入機組，獨立的控制系統(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、 煙氣阻力要求SCR 催化劑設(shè)計中要考慮其它因素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（）7、 堿金屬（Na，K）的毒化 8、 鹵素（）的毒化9、 飛灰磨損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)換率也會越高,空預(yù)器的腐蝕和堵灰風險就越大。SCR脫硝系統(tǒng)中SO2 /SO3 的轉(zhuǎn)化率越高，空預(yù)器的腐蝕和堵灰風險越高。 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,易沉積在空預(yù)器的換熱元件表面