SCR脫硝（選擇性非催化還原反應）
 

　　SCR（Selective Catalytic Reduction）即為選擇性催化還原技術，目前氨催化還原法是應用得最多的技術。它沒有副產(chǎn)物，不形成二次污染，裝置結構簡單，并且脫除效率高（可達90%以上），運行可靠，便于維護等優(yōu)點。  選擇性是指在催化劑的作用和在氧氣存在條件下，NH3優(yōu)先和NOx發(fā)生還原脫除反應，生成氮氣和水，而不和煙氣中的氧進行氧化反應，

　　其主要反應式為：

　?。?）4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

　?。?）2NO2+4NH3 +O2→ 3N2+6H2O
 

　　在沒有催化劑的情況下，上述化學反應只是在很窄的溫度范圍內(nèi)（980℃左右）進行，采用催化劑時其反應溫度可控制在300-400℃下進行，相當于鍋爐省煤器與空氣預熱器之間的煙氣溫度，上述反應為放熱反應，由于NOx在煙氣中的濃度較低， 故反應引起催化劑溫度的升高可以忽略。



 

　　SCR工作原理
 

　　選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術是指在催化劑的作用下，還原劑與煙氣中的氮氧化物反應生成無害的氮和水，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，而不與煙氣中的氧氣發(fā)生反應。
 

　　SCR脫硝系統(tǒng)組成
 

　　SCR 脫硝系統(tǒng)主要包括SCR反應器、催化劑、反應器殼體和鋼結構、煙道系統(tǒng)、還原劑儲存制備供應系統(tǒng)、還原劑噴射系統(tǒng) 、和吹灰系統(tǒng)。
 

　　1、SCR反應器

　　反應器的截面尺寸根據(jù)鍋爐的大小設計，每臺脫硝反應器設計成2＋1層催化劑布置方式，其中上層為預留層。煙氣經(jīng)過與氨氣均勻混合后垂直向下流經(jīng)反應器，反應器入口設置氣流均布裝置，反應器主要由里面布置的催化劑、催化劑支撐梁、反應器殼體、密封板等組成。  在反應器內(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生成無害的氮和水，從而去除煙氣中的NOx。
 

　　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，且價格昂貴，實際上不予采用，普通催化劑催化效率不是很高，價格也比較貴，要求反應溫度范圍為300～400℃。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上。采用板形時在支撐材料外涂刷催化劑。煙氣含塵時，吸收塔一般是垂直布置，煙氣由上而下流動。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，同時提供一個備用的催化床層。當催化劑活性降低時，在備用層中安裝催化劑。持續(xù)失活后，在旋轉基座上更換催化劑，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，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量和反應條件所決定。在SCR反應器中催化劑體積越大，NOx的脫除率越高同時氨的逸出量也越少，然而 SCR工藝的費用也會顯著增加。
 

　　3、反應器殼體和鋼結構

　　反應器殼體是包含催化劑的外部結構，主要由框架鋼結構、鋼板焊接而形成密閉的空間。為了防止煙氣的散熱，在反應器內(nèi)外護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構梁，將催化劑模塊成排布置在支撐梁上。  在反應器的入口設置氣流均布裝置，反應器內(nèi)部易于磨損的部位設有防磨措施。內(nèi)部各種加強板及支架均設計成不易積灰的型式，同時將考慮熱膨脹的補償措施。在反應器殼體上設置更換催化劑的門、人孔門和安裝聲波吹灰器的孔。
 

　　4、煙道系統(tǒng)

　　煙道分為反應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、煙氣導流板和灰斗等。  出口煙道從反應器出口至鍋爐尾部空預器入口為止。在出口煙道上布置有煙氣導流板等。
 

　　5、還原劑儲存制備供應系統(tǒng)

　　還原劑用罐裝卡車運輸，以液體形態(tài)儲存于還原劑儲罐中；還原劑在注入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)壓后供應反應器脫硝使用，這部分工作都是在還原劑儲存制備供應系統(tǒng)內(nèi)完成的。  還原劑儲存制備供應系統(tǒng)主要由卸料壓縮機、還原劑儲罐、還原劑蒸發(fā)槽、還原劑緩沖槽及還原劑輸送管道等，并備有氮氣吹掃系統(tǒng)。
 

　　6、還原劑噴射系統(tǒng)

　　還原劑噴射系統(tǒng)包括由氣化的還原劑與稀釋空氣混合，通過噴還原劑格柵噴入SCR反應器上游的煙氣中這一工藝過程。
 

　　6.1稀釋風機

　　還原劑在空氣中的體積濃度達到16～25%時，會形成II類可燃爆炸性混合物。為保證注入煙道的還原劑與空氣混合物的安全，除控制混合器內(nèi)還原劑的濃度遠低于其爆炸下限外，還保證氨在混合器內(nèi)均勻分布，噴入反應器入口煙道的氨氣為空氣稀釋后的含5％左右還原劑的混合氣體。所選擇的風機滿足脫除煙氣中NOx值的要求，并留有一定的余量。稀釋風機按2臺100％容量設置（1運1備）。風量裕度不低于10%，風壓裕度不低于20%。
 

　　6.2 還原劑/空氣混合器

　　為了保證還原劑與稀釋空氣均勻混合，每臺鍋爐采用2臺混合器，混合器為隔板式。
 

　　6.3 還原劑噴射格柵

　　還原劑的注入采用格柵式，在管道上布置很多噴嘴，以保證噴入煙道內(nèi)的還原劑與煙氣均勻分配和混合。在噴射格柵的入口每一區(qū)域分配管道上設有手動流量調節(jié)閥，以調節(jié)個個區(qū)域還原劑的分配。
 

　　7、吹灰系統(tǒng)
 

　　SCR反應器采用聲波吹灰器，每臺反應器安裝一套聲波吹灰系統(tǒng)。每一層催化劑設置3臺吹灰器，一臺鍋爐共裝有12臺聲波吹灰器。吹灰控制納入機組DCS系統(tǒng)。
 

　　在SCR技術設計和應用中，影響脫硝效果的主要因素包括：
 

　　1、溫度對催化劑反應性能的影響

　　目前，運用于電廠煙氣脫硝中的的SCR催化劑有很多，不同的催化劑,其適宜的反應溫度也差別各異。如果反應溫度太低,催化劑的活性降低,脫硝效率下降，則達不到脫硝的效果。并且，如果催化劑在低溫下持續(xù)運行,將導致催化劑的性損壞；如果反應溫度太高,NH3容易被氧化,生成NOx的量增加,甚至會引起催化劑材料的相變,導致催化劑的活性退化。
 

　　采用何種催化劑與SCR反應器的布置方式是密切相關的，一般可以把催化劑的種類分為三類：高溫催化劑(345℃～590℃)、中溫催化劑(260℃～380℃)和低溫催化劑(80℃～300℃)。目前,國內(nèi)外SCR系統(tǒng)大多采用高溫催化劑,反應溫度在315℃～400℃。
 

　　2、空速（SV）對催化劑性能的影響

　　煙氣在SCR反應塔中的空塔速度是SCR 的一個關鍵設計參數(shù), 它是煙氣體積流量(標準狀態(tài)下的濕煙氣))與SCR反應塔中催化劑體積比值, 反映了煙氣在SCR 反應塔內(nèi)的停留時間的大小。煙氣的空塔速度越大,其停留時間越短。一般SCR 的脫硝效率將隨煙氣空塔速度的增大而降低?？账俣韧ǔＪ歉鶕?jù)SCR反應塔的布置、脫硝效率、煙氣溫度、允許的氨逃逸量以及粉塵濃度來確定的。
 

　　3、摩爾比對NO轉換的影響

　　理論上，lmoI的NO需要1moI的NH3去脫除。根據(jù)化學反應平衡知識，NH3量不足會導致NOx的脫除效率降低，但在工程實踐中，NH3過量又會帶來NH3對環(huán)境的二次污染，一般在設計過程中，NH3/NO的值控制在0.8～1.2的范圍內(nèi)比較合適，并且結合機組負荷的變化而變化。
 

　　4、催化劑的選擇對SCR工藝的影響

　　SCR系統(tǒng)中的重要組成部分是催化劑，催化劑的選擇不僅僅是針對反應溫度的不同來選擇，并且要考慮SCR裝置的壓降、布置的合理性等因素。當前流行的成熟催化劑有蜂窩式、波紋狀和平板式等。平板式催化劑一般是以不銹鋼金屬網(wǎng)格為基材負載上含有活性成份的載體壓制而成；蜂窩式催化劑一般是把載體和活性成份混合物整體擠壓成型；波紋狀催化劑是外形如起伏的波紋，從而形成小孔。當前各種催化劑活性成分大部分為WO3和V2O5。
 

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