SCR脫硝技術(shù)

SCR（Selective Catalytic Reduction）即為選擇性催化還原技術(shù)，近幾年來(lái)發(fā)展較快，在西歐和日本得到了廣泛的應(yīng)用，目前氨催化還原法是應(yīng)用得最多的技術(shù)。它沒(méi)有副產(chǎn)物，不形成二次污染，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且脫除效率高（可達(dá)90%以上），運(yùn)行可靠，便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

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(yīng)，生成氮?dú)夂退?，而不和煙氣中的氧進(jìn)行氧化反應(yīng)，其主要反應(yīng)式為：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（1）

2NO2+4NH3 +O2→ 3N2+6H2O（2）

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

下圖是SCR法煙氣脫硝工藝流程示意圖

 SCR脫硝原理

SCR 技術(shù)脫硝原理為：在催化劑作用下，向溫度約280～420 ℃的煙氣中噴入氨，將NOX 還原成N2 和H2O。

SCR脫硝催化劑：

催化劑作為SCR脫硝反應(yīng)的核心,其質(zhì)量和性能直接關(guān)系到脫硝效率的高低,所以,在火電廠(chǎng)脫硝工程中, 除了反應(yīng)器及煙道的設(shè)計(jì)不容忽視外,催化劑的參數(shù)設(shè)計(jì)同樣至關(guān)重要。

一般來(lái)說(shuō),脫硝催化劑都是為項(xiàng)目量身定制的,即依據(jù)項(xiàng)目煙氣成分、特性,效率以及客戶(hù)要求來(lái)定的。 催化劑的性能(包括活性、選擇性、穩(wěn)定性和再生性)無(wú)法直接量化,而是綜合體現(xiàn)在一些參數(shù)上,主要有:活性溫度、幾何特性參數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度參數(shù)、化學(xué)成分含量、工藝性能指標(biāo)等。

催化劑的形式有：波紋板式，蜂窩式，板式

SCR脫硝工藝

SCR脫硝工藝的原理是在催化劑的作用下，還原劑（液氨）與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成無(wú)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(yīng)，而不與煙氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。

SCR脫硝工藝流程：還原劑 (氨) 用罐裝卡車(chē)運(yùn)輸，以液體形態(tài)儲(chǔ)存于氨罐中；液態(tài)氨在注入SCR 系統(tǒng)煙氣之前經(jīng)由蒸發(fā)器蒸發(fā)氣化；氣化的氨和稀釋空氣混合，通過(guò)噴氨格柵噴入SCR反應(yīng)器上游的煙氣中；充分混合后的還原劑和煙氣在SCR反應(yīng)器中催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，去除NOx。

SCR脫硝工藝流程圖

SCR脫硝系統(tǒng)

SCR脫硝系統(tǒng)主要由SCR催化反應(yīng)器、氨氣注入系統(tǒng)、煙氣旁路系統(tǒng)、氨的儲(chǔ)存和制備系統(tǒng)等組成。 SCR催化反應(yīng)器的布置方式，目前國(guó)內(nèi)外一般采用高塵布置方式，即布置在省煤器和空預(yù)器之間的高溫?zé)煹纼?nèi)。在該位置，煙氣溫度能夠達(dá)到反應(yīng)的最佳溫度。因此本期工程脫硝裝置擬采用高塵布置方式。 煙氣在鍋爐省煤器出口處被平均分為兩路，每路煙氣并行進(jìn)入一個(gè)垂直布置的SCR反應(yīng)器里，即每臺(tái)鍋爐配有二個(gè)反應(yīng)器，煙氣經(jīng)過(guò)均流器后進(jìn)入催化劑層。在煙氣進(jìn)入催化劑層前設(shè)有氨氣注入系統(tǒng)，煙氣與氨氣充分混合后進(jìn)行催化劑反應(yīng)，脫去NOX。反應(yīng)后的煙氣進(jìn)入空預(yù)器、電除塵器、引風(fēng)機(jī)和脫硫裝置后，排入煙囪。SCR反應(yīng)器布置在空預(yù)器上方。

SCR脫硝系統(tǒng)組成

·         反應(yīng)器/催化劑系統(tǒng)

·         煙氣/氨的混合系統(tǒng)

·         氨的儲(chǔ)備與供應(yīng)系統(tǒng)

·         煙道系統(tǒng)

·         SCR的控制系統(tǒng)

SCR脫硝設(shè)備

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
煙氣/氨的混合系統(tǒng)
主要設(shè)備：稀釋風(fēng)機(jī)，靜態(tài)混合器，氨噴射格柵（AIG），空氣/氨混合器
氨的儲(chǔ)備與供應(yīng)系統(tǒng)
主要設(shè)備：卸料壓縮機(jī)，氨蒸發(fā)器（電/蒸汽），氨罐，緩沖罐，稀釋槽
煙道系統(tǒng)
主要設(shè)備：擋板（有旁路），膨脹節(jié)，導(dǎo)流板，煙道
SCR的控制系統(tǒng)
主要設(shè)備：DCS、PLC，儀表、盤(pán)柜等

SNCR脫硝技術(shù)

SNCR脫硝技術(shù)即選擇性非催化還原（Selective Non-Catalytic Reduction，以下簡(jiǎn)寫(xiě)為SNCR）技術(shù)，是一種不用催化劑，在850～1100℃的溫度范圍內(nèi)，將含氨基的還原劑（如氨水，尿素溶液等）噴入爐內(nèi)，將煙氣中的NOx還原脫除，生成氮?dú)夂退那鍧嵜撓跫夹g(shù)。

在合適的溫度區(qū)域，且氨水作為還原劑時(shí)，其反應(yīng)方程式為：
4NH3 + 4NO + O2→4N2 + 6H2O （1）

然而，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，也會(huì)發(fā)生如下副反應(yīng)：
4NH3 + 5O2→4NO + 6H2O（2）

SNCR煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為30%～80%，受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大。采用SNCR技術(shù)，目前的趨勢(shì)是用尿素代替氨作為還原劑。

SNCR脫硝原理

SNCR 技術(shù)脫硝原理為：
在850～1100℃范圍內(nèi)，NH3或尿素還原NOx的主要反應(yīng)為：
NH3為還原劑:
4NH3 + 4NO +O2 → 4N2 + 6H2O
尿素為還原劑 :
NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 + H2O

 SNCR脫硝系統(tǒng)組成：

SNCR（噴氨）系統(tǒng)主要由卸氨系統(tǒng)、罐區(qū)、加壓泵及其控制系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、分配與調(diào)節(jié)系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)等組成。

SNCR系統(tǒng)煙氣脫硝過(guò)程是由下面四個(gè)基本過(guò)程完成：
接收和儲(chǔ)存還原劑；在鍋爐合適位置注入稀釋后的還原劑；
還原劑的計(jì)量輸出、與水混合稀釋?zhuān)贿€原劑與煙氣混合進(jìn)行脫硝反應(yīng)。

SNCR脫硝工藝流程

如圖（二）所示，水泥窯爐SNCR煙氣脫硝工藝系統(tǒng)主要包括還原劑儲(chǔ)存系統(tǒng)、循環(huán)輸送模塊、稀釋計(jì)量模塊、分配模塊、背壓模塊、還原劑噴射系統(tǒng)和相關(guān)的儀表控制系統(tǒng)等。

SNCR脫硝工藝流程圖

圖（二）典型水泥窯爐SNCR脫硝工藝流程圖

SNCR脫硝設(shè)備