SCR烟气脱硝工艺的影响因素

一、SCR烟气脱硝原理

在催化剂作用下，向温度约280℃~420℃的烟气中喷入氨，将NO还原成N2和NO。

 

 

基本反应方程式：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

4NO2+2NH3+O2→3N2+6H2O 

副作用方程式：

SO2+1/2O2→SO3

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4 

 

二、SCR烟气脱硝工艺的影响因素

1.1、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SCR催化剂很多，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。 

 

1.2、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。

 

1.3、摩尔比对NO转换的影响

理论上，1mol的NO需要1mol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。

 

1.4、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分的载体压制而成；蜂窝式催化剂一般是把载体和活性成分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。

各种催化剂性能参见下表：

 

三、选择性催化还原法（SCR）常规布置方法

1.1、高含尘布置方案

 

 

■ 烟气未经过除尘，烟气中重金属、SO2等含量较高，对催化剂的活性存在不利影响，容易造成下游设备和反应器本体堵灰。

■ 反应温度比较合适（300~400℃），运行费用较低

■ 对于高含尘烟气，催化剂烟气通道必须加大以避免堵灰，这样会降低催化剂的比面积，从而会增大催化剂的用量。

■ 钢材耗量较大。

  

1.2、低含尘布置方案



■ 飞灰含量小，适用于场地无法按照高含尘方式布置的改造项目或烟气中毒性物质过高的情况。

■ 烟气温度低于反应温度，需要辅助热源进行烟气再热，可以采用蒸汽加热或二次燃烧加热，一般再热系统需要增加约3%的厂用电率。由于大部分毒性物质和灰尘已经在除尘和脱硫装置中脱硫，所以催化剂寿命可以大大延长。

■ 可以选用较小的催化剂烟气通道，大大提高催化剂的比面积，从而降低催化剂的整体用量，降低初投资和催化剂更换运行费用。

2.1、SCR反应器末端布置的特点

末端布置SCR工艺的优点：

（1）锅炉烟气经过除尘脱硫后，可以采用更大烟气流速和空速，从而使催化剂的消耗量大大的减少；

（2）按的逃逸量是最少的，并且不会腐蚀构筑物（烟囱采用防腐烟囱）；

（3）不会产生SO3，防止二次污染。

其缺点是：

（1）一定要设置烟气再热系统，增加了投资和运行成本；

（2）很难找到符合反应条件的催化剂。

 

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