SCR烟气脱硝技术原理及工艺特点介绍

选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction,)脱硝技术,简称SCR脱硝技术,是20世纪80年代初开始逐渐应用于工业锅炉和电站锅炉烟气脱硝的工艺,是能够达到严格氮氧化物排放标准的高效可行的实用脱硝技术,也是目前国际上应用广、成效大的脱硝技术之一。在日本、欧洲和美国等国家地区的大多数电厂基本上都应用该技术。

SCR脱硝技术原理及特点

SCR脱硝技术的原理是在一定的温度下,在金属催化剂作用下,以氨或尿素作为还原剂,与烟气中的氮氧化物(NOX)发生还原反应生成无害的氮气和水蒸汽,而不与烟气中的氧气发生反应,从而达到去除烟气中的氮氧化物的目的。

SCR脱硝效率约为80%~90%,与其他脱硝技术相比,具有反应温度较低、装置结构简单、脱硝效率高、技术成熟、运行可靠、便于维护等特点,并且没有副产物产生,不形成二次污染。SCR 反应原理SCR工艺本质上就是在一定温度条件下(200~450℃),借助于催化剂的帮助,用氨(NH3)来还原NOx的过程,在反应过程中,NH3有选择性地和NOx反应生成N2和H2O,而不是被O2所氧化。其主要反应式为:

4NO+ 4NH3+O2→ 4N2+6H2O
6NO+4NH3→ 5N2+6H2O
6NO2+8NH3→7NO2+12H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

SCR脱硝装置由液氨存储与供应、氨/空气喷雾系统、气流调节装置、气流混合装置、SCR反应器、SCR控制系统和SCR吹灰和输灰等部分组成。首先,液氨由槽车运送到后存储到液氨储管中,输出的液氨经氨蒸发器后变成气氨并存于缓冲槽备用。缓冲槽中气氨经减压后送入气氨/空气混合器中,与空气预热气出来的热空气混合,喷氨格栅的喷嘴将氨水或尿素溶液以微小的雾滴喷入来自锅炉的烟道内,气流调节装置使喷嘴处的气流保持均匀稳定,由气流混合装置将氨气与烟气充分混合,继而进入SCR反应器。当烟气流经SCR反应器催化层时,与雾化氨/空气发生选择性催化还原反应,生成无害的氮气(N2)。去除NOX后的烟气经电除尘器进入湿法脱硫系统进一步净化,净化合格后的尾气通过排气筒排放到大气中。控制系统自动控制整套SCR系统运行,在保证脱硝效率的前提下防止过量的氨溢出,避免产生二次污染。

1、烟气组成:CO2、O2、N2、SO2、H2O

2、运行条件:烟气流量、飞灰浓度、入口NOx浓度

SCR脱硝系统及工艺

SCR脱硝系统是向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂、利用催化剂将烟气中的NOx转化为N2和H2O。在系统运行中首先将氨蒸发,然后氨和稀释空气或烟气混合,最后利用喷氨格栅将其喷入SCR反应器上游的烟气中。SCR脱硝系统主要包括:反应器系统;烟气系统;还原剂储存、制备及加注系统;吹灰系统。

反应器系统

反应器系统,即催化剂系统。SCR脱硝系统中的催化剂分别有蜂窝式、板式、波纹式三种。

催化剂的化学寿命使用单体催化剂活性和总体体积量来保证。化学寿命期内催化剂的性能可以满足要求,催化剂余量起到关键作用。

SCR催化剂化学构成如下:

载体成分:TiO2(>80%);

主要活性成分:V2O5(<2%);WO3:提高高温区段的活性,同时抑制氧化率,增强热稳定性,防止烧结造成比表面积减小;MoO3:提高As毒化能力。

其它成分:SO、钛以外的无机氧化物等;

结构成分:玻璃纤维等(增强),聚环氧乙烯等(粘结剂)。

烟气系统

通过数模和物模试验在反应器入口之前设置多层均布装置,实现灰尘、烟气量、温度及氮氧化物在反应器截面上的均布。

还原剂储存、制备及加注系统

SCR脱硝系统中一般以液氮、氨水、尿素作为还原剂。SCR系统由氨供应系统、氨气/空气喷射系统、催化反应系统以及控制系统等组成,为避免烟气再加热消耗能量,一般将SCR反应器置于省煤器后、空气预热器之前,即高尘段布置。氨气在空气预热器前的水平管道上加入,并与烟气混合。催化反应系统是SCR 工艺的核心,设有NH3的喷嘴和粉煤灰的吹扫装置,烟气顺着烟道进入装载了催化剂的SCR反应器,在催化剂的表面发生NH3催化还原成N2。催化剂是整个SCR系统关键,催化剂的设计和选择是由烟气条件、组分来确定的,影响其设计的三个相互作用的因素是NOx脱除率、NH3的逃逸率和催化剂体积。

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