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scr与sncr烟气脱硝的主要工艺
scr与sncr烟气脱硝的主要工艺
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scr与sncr烟气脱硝的主要工艺
SCR与 SNCR烟气脱硝的主要工艺
氮氧化物排放标准的日益严格促使学术界去更加深入地理解 NOx的产活力理和减排措施,
从而使得工程界有了更加有效的 NOx解决方案,而若干脱硝工业装置的成功运转又使得立
法更加的完美。
从 1943 年 Zeldovich 提出热力 NO的看法,到 1989 年一个基于化学反应动力学软件 CHEMKIN
的包括 234 个化学反应的 NOx展望模型的建立,再到当今计算流体动力学 (Computational
Fluid Dynamics, CFD) 软件 STAR-CD(或 FLUENT)与 CHEMKIN的完整耦合解算 NOx的生成,
无一不给工程界供应了齐备的技术后盾。从低氧燃烧、排气循环燃烧、二级燃烧、浓淡燃
烧、分段燃烧、低氮燃烧器等各种炉内燃烧过程的改进到当今形式各异的脱硝工艺,立法
界、学术界和工程界的交替作用使得脱硝工艺和市场日益成熟和完美。
2.1 选择性催化还原法 (Selective Catalytic Reduction, SCR)
选择性催化还原法 (Selective Catalytic Reduction, SCR)是指在催化剂的作用下,以 NH3
作为还原剂,“有选择性” 地与烟气中的 NOx反应并生成无毒无污染的 N2 和 H2O。其原理首
先由 Engelhard 公司发现并于 1957 年申请专利, 后他日本在该国环保政策的驱动下,成功
研制出了当今被广泛使用的
V2O5/TiO2 催化剂,并分别在
1977
年和
1979 年在燃油和燃煤
锅炉上成功投入商业运用。
SCR目前已成为世界上应用最多、
最为成熟且最有见效的一种烟
气脱硝技术,其主要反应方程式为:
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O (1)
8NH3+6NO2=7N2+12H2O (2)
或 4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O
(2a)
选择适合的催化剂可以使反应 (1) 及(2) 在 200℃~ 400℃的温度范围内进行,并能有效地抑
制副反应的发生。在 NH3与 NO化学计量比为 1 的状况下, 可以获得高达 80%~ 90%的 NOx
脱除率。目前,世界上采纳 SCR的装置有数百套之多,技术成熟且运转靠谱。我国电力系
统目前最大的烟气脱硝装置——福建后石电厂 600MW机组配套烟气脱硝系统采纳的就是 PM
型低 NOx燃烧器加分级燃烧联合 SCR装置的工艺, 其 SCR部分的表示工艺流程如图 1 所示,
主要由氨气及空气供应系统、氨气 / 空气喷雾系统、催化反应器等构成。液氨由槽车运送到
液氨贮槽,输出的液氨经氨气蒸发器后变为氨气,将之加热到常温后送氨气缓冲槽备用。
缓冲槽的氨气经减压后送入氨气 / 空气混杂器中, 与来自送风机的空气混杂后,经过喷氨隔
栅 (Ammonia Injection Grid, AIG)之喷嘴喷入烟气中并与之充分混杂,既而进入催化反应
器。当烟气流经催化反应器的催化层时,氨气和 NOx在催化剂的作用下将 NO及 NO2还原成
N2 和 H2O。NOx的脱除效率主要取决于反应温度、 NH3与 NOx的化学计量比、烟气中氧气的
浓度、催化剂的性质和数目等。
图 1 SCR工艺流程图
Fig.1 Schematic Selective Catalytic Reduction (SCR) process
SCR系统的部署方式有三种, 上述后石电厂的部署方式称为高温高尘部署方式, 其他还有高
温低尘及低温低尘的部署形式。高温高尘部署方式是目前应用最为广泛的一种,其长处是
催化反应器处于 300~400℃的温度范围内,有益于反应的进行,可是因为催化剂处于高尘
烟气中,条件恶劣,磨刷严重,寿命将会遇到影响。高温低尘部署方式是指 SCR反应器布
置在省煤器后的高温电除尘器和空气预热器之间,该部署方式可防范烟气中飞灰对催化剂
的污染和对反应器的磨损与拥堵, 其弊端是电除尘器在 300~400℃的高温下运转条件差。 低
温低尘部署 ( 或称尾部部署 ) 方式是将 SCR反应器部署在除尘器和烟气脱硫系统以后,催化
剂不受飞灰和 SO2 的影响,但因为烟气温度较低,一般需要气气换热器或采纳加设燃油或
天然气的燃烧器将烟温提升到催化剂的活性温度,必定增添能源耗费和运转花费。
SCR可能产生的问题主要有:
氨泄漏 (NH3 slip) ,是指未反应的氨排出系统,造成二次污染,采纳合理的设计平时可以将氨的泄漏量控制在 5ppm之内;
当燃用高硫煤时, 烟气中部分 SO2将被氧化生成 SO3,这部分 SO
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