SCR脱硝（选择性非催化还原反应）
 

　　SCR（Selective Catalytic Reduction）即为选择性催化还原技术，目前氨催化还原法是应用得最多的技术。它没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高（可达90%以上），运行可靠，便于维护等优点。  选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下，NH3优先和NOx发生还原脱除反应，生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，

　　其主要反应式为：

　　（1）4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

　　（2）2NO2+4NH3 +O2→ 3N2+6H2O
 

　　在没有催化剂的情况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（980℃左右）进行，采用催化剂时其反应温度可控制在300-400℃下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度，上述反应为放热反应，由于NOx在烟气中的浓度较低， 故反应引起催化剂温度的升高可以忽略。



 

　　SCR工作原理
 

　　选择性催化还原法（SCR）脱硝技术是指在催化剂的作用下，还原剂与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的NOx。 选择性是指还原剂NH3和烟气中的NOx发生还原反应，而不与烟气中的氧气发生反应。
 

　　SCR脱硝系统组成
 

　　SCR 脱硝系统主要包括SCR反应器、催化剂、反应器壳体和钢结构、烟道系统、还原剂储存制备供应系统、还原剂喷射系统 、和吹灰系统。
 

　　1、SCR反应器

　　反应器的截面尺寸根据锅炉的大小设计，每台脱硝反应器设计成2＋1层催化剂布置方式，其中上层为预留层。烟气经过与氨气均匀混合后垂直向下流经反应器，反应器入口设置气流均布装置，反应器主要由里面布置的催化剂、催化剂支撑梁、反应器壳体、密封板等组成。  在反应器内，还原剂（液氨）在催化剂的作用下与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的NOx。
 

　　2、催化剂

　　催化剂有贵金属和普通金属之分，贵金属催化剂由于它们和硫反应，且价格昂贵，实际上不予采用，普通催化剂催化效率不是很高，价格也比较贵，要求反应温度范围为300～400℃。比较常用的催化剂含有氧化钒和氧化钛。  SCR催化剂由陶瓷支架和活性成分（氧化钒，氧化钛，有时候还有钨）组成，现在使用的催化剂性状主要有两种：蜂窝形和板形。采用预制成型的蜂窝型陶瓷，催化剂填充在蜂窝空中或涂刷在基质上。采用板形时在支撑材料外涂刷催化剂。烟气含尘时，吸收塔一般是垂直布置，烟气由上而下流动。催化剂布置在2层到4层（或组）催化剂床上，为充分利用催化剂，一般布置3层或4层，同时提供一个备用的催化床层。当催化剂活性降低时，在备用层中安装催化剂。持续失活后，在旋转基座上更换催化剂，一次只换一层，从顶层开始，这种方法可 以充分利用催化剂。吸收塔内布置吹灰器，定期吹灰，吹去沉积在催化床上的灰尘。  SCR系统的性能主要由催化剂的质量和反应条件所决定。在SCR反应器中催化剂体积越大，NOx的脱除率越高同时氨的逸出量也越少，然而 SCR工艺的费用也会显著增加。
 

　　3、反应器壳体和钢结构

　　反应器壳体是包含催化剂的外部结构，主要由框架钢结构、钢板焊接而形成密闭的空间。为了防止烟气的散热，在反应器内外护板之间布置保温材料。  为支撑催化剂，在每层催化剂的下面布置有支撑钢结构梁，将催化剂模块成排布置在支撑梁上。  在反应器的入口设置气流均布装置，反应器内部易于磨损的部位设有防磨措施。内部各种加强板及支架均设计成不易积灰的型式，同时将考虑热膨胀的补偿措施。在反应器壳体上设置更换催化剂的门、人孔门和安装声波吹灰器的孔。
 

　　4、烟道系统

　　烟道分为反应器入口烟道和出口烟道二部分。  入口烟道从锅炉尾部省煤器出口膨胀节至反应器入口为止。在入口烟道上布置有氨喷射装置、管式混合器、烟气导流板和灰斗等。  出口烟道从反应器出口至锅炉尾部空预器入口为止。在出口烟道上布置有烟气导流板等。
 

　　5、还原剂储存制备供应系统

　　还原剂用罐装卡车运输，以液体形态储存于还原剂储罐中；还原剂在注入SCR 系统烟气之前经由蒸发器蒸发气化，并经过缓冲罐稳压后供应反应器脱硝使用，这部分工作都是在还原剂储存制备供应系统内完成的。  还原剂储存制备供应系统主要由卸料压缩机、还原剂储罐、还原剂蒸发槽、还原剂缓冲槽及还原剂输送管道等，并备有氮气吹扫系统。
 

　　6、还原剂喷射系统

　　还原剂喷射系统包括由气化的还原剂与稀释空气混合，通过喷还原剂格栅喷入SCR反应器上游的烟气中这一工艺过程。
 

　　6.1稀释风机

　　还原剂在空气中的体积浓度达到16～25%时，会形成II类可燃爆炸性混合物。为保证注入烟道的还原剂与空气混合物的安全，除控制混合器内还原剂的浓度远低于其爆炸下限外，还保证氨在混合器内均匀分布，喷入反应器入口烟道的氨气为空气稀释后的含5％左右还原剂的混合气体。所选择的风机满足脱除烟气中NOx最大值的要求，并留有一定的余量。稀释风机按2台100％容量设置（1运1备）。风量裕度不低于10%，风压裕度不低于20%。
 

　　6.2 还原剂/空气混合器

　　为了保证还原剂与稀释空气均匀混合，每台锅炉采用2台混合器，混合器为隔板式。
 

　　6.3 还原剂喷射格栅

　　还原剂的注入采用格栅式，在管道上布置很多喷嘴，以保证喷入烟道内的还原剂与烟气均匀分配和混合。在喷射格栅的入口每一区域分配管道上设有手动流量调节阀，以调节个个区域还原剂的分配。
 

　　7、吹灰系统
 

　　SCR反应器采用声波吹灰器，每台反应器安装一套声波吹灰系统。每一层催化剂设置3台吹灰器，一台锅炉共装有12台声波吹灰器。吹灰控制纳入机组DCS系统。
 

　　在SCR技术设计和应用中，影响脱硝效果的主要因素包括：
 

　　1、温度对催化剂反应性能的影响

　　目前，运用于电厂烟气脱硝中的的SCR催化剂有很多，不同的催化剂,其适宜的反应温度也差别各异。如果反应温度太低,催化剂的活性降低,脱硝效率下降，则达不到脱硝的效果。并且，如果催化剂在低温下持续运行,将导致催化剂的永久性损坏；如果反应温度太高,NH3容易被氧化,生成NOx的量增加,甚至会引起催化剂材料的相变,导致催化剂的活性退化。
 

　　采用何种催化剂与SCR反应器的布置方式是密切相关的，一般可以把催化剂的种类分为三类：高温催化剂(345℃～590℃)、中温催化剂(260℃～380℃)和低温催化剂(80℃～300℃)。目前,国内外SCR系统大多采用高温催化剂,反应温度在315℃～400℃。
 

　　2、空速（SV）对催化剂性能的影响

　　烟气在SCR反应塔中的空塔速度是SCR 的一个关键设计参数, 它是烟气体积流量(标准状态下的湿烟气))与SCR反应塔中催化剂体积比值, 反映了烟气在SCR 反应塔内的停留时间的大小。烟气的空塔速度越大,其停留时间越短。一般SCR 的脱硝效率将随烟气空塔速度的增大而降低。空塔速度通常是根据SCR反应塔的布置、脱硝效率、烟气温度、允许的氨逃逸量以及粉尘浓度来确定的。
 

　　3、摩尔比对NO转换的影响

　　理论上，lmoI的NO需要1moI的NH3去脱除。根据化学反应平衡知识，NH3量不足会导致NOx的脱除效率降低，但在工程实践中，NH3过量又会带来NH3对环境的二次污染，一般在设计过程中，NH3/NO的值控制在0.8～1.2的范围内比较合适，并且结合机组负荷的变化而变化。
 

　　4、催化剂的选择对SCR工艺的影响

　　SCR系统中的重要组成部分是催化剂，催化剂的选择不仅仅是针对反应温度的不同来选择，并且要考虑SCR装置的压降、布置的合理性等因素。当前流行的成熟催化剂有蜂窝式、波纹状和平板式等。平板式催化剂一般是以不锈钢金属网格为基材负载上含有活性成份的载体压制而成；蜂窝式催化剂一般是把载体和活性成份混合物整体挤压成型；波纹状催化剂是外形如起伏的波纹，从而形成小孔。当前各种催化剂活性成分大部分为WO3和V2O5。
 

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