SCR烟气脱硝工艺介绍1

SCR烟气脱硝工艺介绍

王兴隆

（山东电力建设第二工程公司，济南工业北路297号，250100）

摘要：我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，我国煤燃烧所释放的SO2占全国总排放量的87%，NOx占67%，粉尘占60%，CO2占7l%，造成了严重的环境污染和生态破坏。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（液氨）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

关键词：SCR 选择性催化还原法 催化剂

1、引言

SCR是英文Selective Catalyst Reduction的缩写,既选择性催化还原法。1957年，美国Englehard公司首先发现Nox和NH3之间发生的选择性催化反应，并申请了专利。最初所应用的催化剂是铂或铂族金属，但由于其工作温度导致爆炸性硝酸铵的形成而不能令人满意，而当时选用的其它催化剂的活性则偏低,之后，日本随着国内法规的日趋严格，一些公司和研究机构进行了大量的研究工作，发展了钒／钛质催化剂，事实证明是成功有效的，这就形成了目前SCR技术的基础。除日本外，西欧的几个国家也对NOx型的排放制定了法规，推动了SCR技术的发展，研究了大量的催化剂的性能，其中德国做的工作最多，随后欧洲有了大量的工业应用。在美国，自1996年Crist电厂SCR装置示范工程大量工业试验成功应用之后，到1997年，就已经有6套装置安装。我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，原煤占能源消费总量的比例高达70%左右，用于发电的煤炭约占煤炭总产量的40%。我国现有火电机组设备总体技术水平落后，性能与世界先进水平相比有较大差距，发电煤耗高；能源利用率低，进一步加剧了煤炭燃烧造成的气体排放及环境污染。因此以煤为主要能源的清洁煤发电技术在我国的推广具有重大的现实意义。我国煤燃烧所释放的SO2占全国总排放量的87%，NOx占67%，粉尘占60%，CO2占7l%，造成了严重的环境污染和生态破坏，所以常规煤燃烧设备的污染问题一直是我国环境污染治理的重点。为控制燃煤电厂NOx 的排放,国家环保总局在2003 年12 月发布了进一步修订的GB 13223 - 2003《火电厂大气污染物排放标准》。该标准规定,不同时段的火电厂实行NOx 最高允许排放浓度。从2004年7月开始,对NOx 的排放征收0.60 元/ kg 的排污费。基于上述两点,今后将会有更多的电厂采取一些降低NOx 排放的措施,以达到国家的排放标准,同时减少NOx 的排污费。

美国Crist电站脱硝示范工程

2、SCR脱硝工艺的原理和流程

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（液氨）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。

化学反应原理

脱硝反应过程示例图

SCR工艺流程：还原剂 (氨) 用罐装卡车运输，以液体形态储存于氨罐中；液态氨在注入SCR 系统烟气之前经由蒸发器蒸发气化；气化的氨和稀释空气混合，通过喷氨格栅喷入SCR反应器上游的烟气中；充分混合后的还原剂和烟气在SCR反应器中催化剂的作用下发生反应，去除NOx。

液氨缓冲槽

SCR工艺流程图

3、SCR脱硝工艺主要组成部分

3.1、SCR反应器

每台锅炉配置2台脱硝反应器，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。

3.2、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

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3.3、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。

3.4、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。

3.5、氨储存制备供应系统

液氨用罐装卡车运输，以液体形态储存于氨储罐中；液态氨在注入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，这部分工作都是在氨储存制备供应系统内完成的。

氨储存制备供应系统主要由卸料压缩机、液氨储罐、氨气蒸发槽、氨气缓冲槽及氨输送管道等，并备有氮气吹扫系统。

3.6、氨喷射系统

氨喷射系统包括由气化的氨与稀释空气混合，通过喷氨格栅喷入SCR反应器上游的烟气中这一工艺过程。

3.6.1稀释风机

氨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。为保证注入烟道的氨与空气混合物的安全，除控制混合器内氨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％左右氨气的混合气体。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%。

3.6.2 氨/空气混合器

为了保证氨气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。

3.6.3 氨喷射格栅

氨气的注入采用格栅式，在管道上布置很多喷嘴，以保证喷入烟道内的氨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，以调节个个区域氨气的分配。

3.7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。

4、结束语

SCR法是一项可靠有效的烟气脱硝技术。目前，该法在我国大陆的应用还较少，除了SCR装置投资较高外，专业研究机构少也是一个重要原因。脱硝催化剂的研究开发是SCR法应用的关键，希望从事催化剂研究的单位能够尽快开发出性能优良、符合我国国情的脱硝催化剂。

参考文献：

【1】 大唐公司烟气脱硝技术介绍[Z].2005.

[作者简介]

王兴隆（1975—）：男，中国电建山东电力建设第二工程公司工程师，有8篇论文发表在公开刊物上，多年从事皮带机、脱硝、启动锅炉、电除尘、脱硫等电厂辅机安装及调试技术工作。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2y4m.html