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SCR(选择性催化还原)脱硝技术

       SCR(选择性催化还原)脱硝技术是指在催化剂的存在下,还原剂(无水氨、氨水或尿素)与烟气中的NOx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。

       SCR脱硝技术与其它技术相比,脱硝效率高,技术成熟,是工程上应用最多的烟气脱硝技术。SCR系统的脱硝效率约为80~90%。

       1 化学反应原理

       4NO + 4NH3 + O2 → 4N2+6H2O          

       6NO + 4NH3 → 5N2+6H2O               
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        2 SCR系统组成

       SCR脱硝系统由三个子系统组成:SCR反应器及辅助系统,氨储存及处理系统,氨注入系统。
       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反应器中反应,去除NOx。

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                  SCR烟气脱硝系统热面高灰布置工艺流程示意图

        3 SCR技术参数

       1) 脱硝效率
           脱硝效率=(NOx入口-NOx出口)/NOx入口

       2) 氨氮摩尔比NSR( Normalized Stoichiometric Ratio)
           NSR=NH3摩尔数/NOx摩尔数

       3) 还原剂额定消耗量
           额定负荷下,每小时还原剂的消耗量

       4) {zd0}NH3逃逸量
           经过脱硝反应器后残留在烟气或飞灰中未反应的还原剂氨

       5) 空速SV(h-1)
           烟气流量与催化剂体积之比

       6) 催化剂寿命   
           催化剂从开始使用到需要更换的累计运行时间

        4 还原剂的选择

还原剂类型

优点

缺点

建议

水氨

还原剂和蒸发成本{zd1};体积小。

安全问题;为防止污染,设备投资高。

在危险管理许可的条件下,可以使用。

氨水

如果溢出,蒸汽浓度较低。

相对无水氨,还原剂成本高2~3倍;蒸发能量大约高10倍;较高的储存设备成本;较大的注入管道。

考虑到无水氨危险性,可以使用。

尿素

没有溢出危险。

相对无水氨,成本高3~5倍;更高的蒸发能量;更高的储存设备成本;较大的注入管道。

法规不允许使用氨的情况下,推荐使用。

       5 催化剂

       1) 催化剂分类

        SCR催化剂可以根据原材料、结构、工作温度、用途等标准进行不同的分类。

       按原材料催化剂分为铂系列、钛系列、钒系列及混合型系列。最初的催化剂为铂系列催化剂,由于铂系列催化剂价格昂贵,对灰分要求高,在电厂烟气SCR脱硝技术中已停用。目前的SCR催化剂一般为使用TiO2载体的V2O5/WO3及MoO3等金属氧化物。催化剂的这些主要成分占99%以上, 其余微量组分对催化剂性能也起到重要作用。所有催化剂成分的具体含量均为催化剂厂商的保密值。

       按结构催化剂分为板式、波纹式和蜂窝式。板式催化剂为非均质催化剂,以玻璃纤维和TiO2为载体,涂敷V2O5和WO3等活性物质,其表面遭到灰分等的破坏磨损后,不能维持原有的催化性能,催化剂再生几乎不可能。波纹式催化剂为非均质催化剂,以柔软纤维为载体,涂敷V2O5和WO3等活性物质,催化剂表面遭到灰分等的破坏磨损后,不能维持原有的催化性能,催化剂再生不可能。蜂窝式催化剂属于均质催化剂, 以TiO2、V2O5、WO3为主要成分,催化剂本体全部是催化剂材料,因此其表面遭到灰分等的破坏磨损后,仍然能维持原有的催化性能,催化剂可以再生。全世界大部分燃煤发电厂(95%)使用蜂窝式和板式催化剂,其中蜂窝式催化剂由于其强耐久性、高耐腐性、高可靠性、高反复利用率、低压降等特性,得到广泛应用。从目前已投入运行的SCR看,75%采用蜂窝式催化剂,新建机组采用蜂窝的比例也基本相当。

       按载体材料催化剂分为金属载体催化剂和陶瓷载体催化剂;陶瓷载体催化剂耐久性强、密度轻,是采用最多的催化剂载体材料。此外,陶瓷载体的主要成分为董青石,高岭土中蕴藏着丰富的茵青石原料,在我国有丰富的资源,价格相对较低。

       按工作温度催化剂分为高温型和低温型。高温型催化剂以TiO2、V2O5为主要成分,适用工作温度为280~400℃,适用于燃煤电厂、燃重油电厂和燃气电厂。低温型催化剂以TiO2、V2O5、MnO为主要成分,适用工作温度为>180℃,已用于燃油、燃气电厂,韩国进行了燃煤电厂的工业应用试验。

       按用途催化剂分为燃煤型和燃油、燃气型。燃煤和燃油、燃气型催化剂的主要区别是蜂窝内孔尺寸,一般燃煤>5mm,燃油、燃气<4mm。

       2) 催化剂成分 

        V2O5,WO3,TiO2,其他.

       3)催化剂性能要求

       (1) 适应温度范围广
       (2)NOx去除率高
       (3)SO2抵抗力强
       (4)SO2/SO3转化率低
       (5)对灰分及热冲击力的抵抗力强
       (6)压力损失(阻力)低

 

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