SCR脫硝

SCR脫硝工藝方案

1. 脫硝工藝的簡介

有關NOX的控制方法從燃料的生命周期的三個階段入手，限燃燒前、燃燒中和燃燒后。當前，燃燒前脫硝的研究很少，幾乎所有的脫硝都集中在燃燒中和燃燒后的NOX的控制。所以在   上把燃燒中NOX的所有控制措施統稱為一次措施，把燃燒后的NOX控制措施統稱為二次措施，又稱為煙氣脫硝技術。

目前普遍采用的燃燒中NOX控制技術即為低NOX燃燒技術，主要有低NOX燃燒器、空氣分級燃燒和燃料分級燃燒。

應用在燃煤電站鍋爐上的成熟煙氣脫硝技術主要有選擇性催化還原技術（Selective Catalytic Reduction，簡稱SCR）、選擇性非催化還原技術（Selective Non-Catalytic Reduction，簡稱SNCR）以及SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術。

2 .SCR煙氣脫硝技術

近幾年來選擇性催化還原煙氣脫硝技術(SCR)發展較快,在歐洲和日本了廣泛的應用,目前催化還原煙氣脫硝技術是應用較多的技術。

1）SCR脫硝反應

目前世界行的SCR脫硫工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR兩種。此兩種法都是利用氨對NOX的還原功能，在催化劑的作用下將NOX(主要是NO)還原為對大氣沒有多少影響的N2和水。還原劑為NH3，其不同點則是在尿素法SCR中，先利用一種設備將尿素轉化為氨之后輸送至SCR觸媒反應器，它轉換的方法為將尿素注入一分解室中，此分解室提供尿素分解所需之混合時間，駐留時間及溫度，由此室分解出來之氨基產物即成為SCR的還原劑通過觸媒實施化學反應后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方法有熱解法和水解法，主要化學反應方程式為： 

NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2

在整個工藝的設計中，通常是先使氨蒸發，然后和稀釋空氣或煙氣混合，通過分配格柵噴入SCR反應器上游的煙氣中。典型的SCR反應原理示意圖如下：

在SCR反應器內，NO通過以下反應被還原：

4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O

6NO+4NH3→5N2+6H2O

當煙氣中有氧氣時，反應式一優行，因此，氨消耗量與NO還原量有一對一的關系。

在鍋爐的煙氣中，NO2一般約占總的NOX濃度的5%，NO2參與的反應如下：

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

6NO2+8NH3→7N2+12H2O

上面兩個反應表明還原NO2比還原NO需要   多的氨。

在絕大多數鍋爐煙氣中，NO2僅占NOX總量的一小部分，因此NO2的影響并不顯著。

SCR系統NOX脫除效率通常很高，噴入到煙氣中的氨幾乎和NOX反應。有一小部分氨不反應而是作為氨逃逸離開了反應器。一般來說，對于新的催化劑，氨逃逸量很低。但是，隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞，氨逃逸量就會增加，為了維持需要的NOX脫除率，就   增加反應器中NH3/NOX摩爾比。當不能預先設定的脫硝效率和（或）氨逃逸量的性能標準時，就   在反應器內添加或   換新的催化劑以恢復催化劑的活性和反應器性能。從新催化劑開始使用到被   換這段時間稱為催化劑壽命。

2）SCR系統組成及反應器布置

在選擇催化還原工藝中，NOx與NH3在催化劑的作用下產生還原。催化劑安放在一個固定的反應器內，煙氣穿過反應器平行流經催化劑表面。催化劑單元通常垂直布置，煙氣自上向下流動。如下圖所示：

SCR系統一般由氨的儲存系統、氨與空氣混合系統、氨氣噴入系統、反應器系統、省煤器旁路、SCR旁路、檢測控制系統等組成。下圖為典型SCR煙氣脫硝工藝系統基本流程簡圖：

3 .SNCR煙氣脫硝技術

選擇性催化還原脫除NOX的運行成本主要受催化劑壽命的影響，一種不需要催化劑的選擇性還原過程或許   加誘人，這就是選擇性非催化還原技術。該技術是用NH3、尿素等還原劑噴入爐內與NOX進行選擇性反應，不用催化劑，因此   在高溫區加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為850～1100℃的區域，該還原劑（尿素）熱分解成NH3并與煙氣中的NOX進行SNCR反應生成N2，該方法是以爐膛為反應器。

研究發現，在爐膛850～1100℃這一狹窄的溫度范圍內、在無催化劑作用下，NH3或尿素等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的NOX，基本上不與煙氣中的O2作用，據此發展了SNCR法。在850～1100℃范圍內，NH3或尿素還原NOX的主要反應為：

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

當溫度高于1100℃時, NH3則會被氧化為

4NH3+5O2→4NO+6H2O

不同還原劑有不同的反應溫度范圍，此溫度范圍稱為溫度窗。NH3的反應***佳溫度區為 850～110O℃。當反應溫度過高時，由于氨的分解會使

NOx還原率降低，另一方面，反應溫度過低時，氨的逃逸增加，也會使NOx還原率降低。NH3是高揮發性和有毒物質，氨的逃逸會造成新的環境污染。