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      SCR煙氣脫硝工藝的影響因素

      時間: 2021-05-14
      一、SCR煙氣脫硝原理
      在催化劑作用下,向溫度約280℃~420℃的煙氣中噴入氨,將NO還原成N2和NO。
       
       
      基本反應方程式:
      4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
      4NO2+2NH3+O2→3N2+6H2O 
      副作用方程式:
      SO2+1/2O2→SO3
      NH3+SO3+H2O→NH4HSO4 
       
      二、SCR煙氣脫硝工藝的影響因素
      1.1、溫度對催化劑反應性能的影響
      目前,運用于電廠煙氣脫硝中的SCR催化劑很多,不同的催化劑,其適宜的反應溫度也差別各異。如果反應溫度太低,催化劑的活性降低,脫硝效率下降,則達不到脫硝的效果。并且,如果催化劑在低溫下運行,將導致催化劑的永久性損壞;如果反應溫度太高,NH3容易被氧化,生成NOx的量增加,甚至會引起催化劑材料的相變,導致催化劑的活性退化。
      采用何種催化劑與SCR反應器的布置方式是密切相關的,一般可以把催化劑的種類分為三類:高溫催化劑(345℃~590℃)、中溫催化劑(260℃~380℃)和低溫催化劑(80℃~300℃)。目前,國內外SCR系統大多采用高溫催化劑。 
       
      1.2、空速(SV)對催化劑性能的影響
      煙氣在SCR反應塔中的空塔速度是SCR的一個關鍵設計參數,它是煙氣體積流量(標準狀態下的濕煙氣)與SCR反應塔中催化劑體積比值,反映了煙氣在SCR反應塔內的停留時間的大小。煙氣的空塔速度越大,其停留時間越短。一般SCR的脫硝效率將隨煙氣空塔速度的增大而降低??账俣韧ǔJ歉鶕CR反應塔的布置、脫硝效率、煙氣溫度、允許的氨逃逸量以及粉塵濃度來確定的。
       
      1.3、摩爾比對NO轉換的影響
      理論上,1mol的NO需要1mol的NH3去脫除,根據化學反應平衡知識,NH3量不足會導致NOx的脫除效率降低,但在工程實踐中,NH3過量又會帶來NH3對環境的二次污染,一般在設計過程中,NH3/NO的值控制在0.8~1.2的范圍內比較合適,并且結合機組負荷的變化而變化。
       
      1.4、催化劑的選擇對SCR工藝的影響
      SCR系統中的重要組成部分是催化劑,催化劑的選擇不僅僅是針對反應溫度的不同來選擇,并且要考慮SCR裝置的壓降,布置的合理性等因素。當前流行的成熟催化劑有蜂窩式、波紋狀和平板式等。平板式催化劑一般是以不銹鋼金屬網格為基材負載上含有活性成分的載體壓制而成;蜂窩式催化劑一般是把載體和活性成分混合物整體擠壓成型;波紋狀催化劑是外形如起伏的波紋,從而形成小孔。當前各種催化劑活性成分大部分為WO3和V2O5。
      各種催化劑性能參見下表:
      性能參數 平板式催化劑 蜂窩式催化劑 波紋狀催化劑
      催化劑活性
      氧化率
      壓力損失
      抗腐蝕性 一般 一般
      抗中毒性
      堵塞可能性
      耐熱性
       
      三、選擇性催化還原法(SCR)常規布置方法
      1.1、高含塵布置方案
       
       
      ■ 煙氣未經過除塵,煙氣中重金屬、SO2等含量較高,對催化劑的活性存在不利影響,容易造成下游設備和反應器本體堵灰。
      ■ 反應溫度比較合適(300~400℃),運行費用較低
      ■ 對于高含塵煙氣,催化劑煙氣通道必須加大以避免堵灰,這樣會降低催化劑的比面積,從而會增大催化劑的用量。
      ■ 鋼材耗量較大。
        
      1.2、低含塵布置方案

      ■ 飛灰含量小,適用于場地無法按照高含塵方式布置的改造項目或煙氣中毒性物質過高的情況。
      ■ 煙氣溫度低于反應溫度,需要輔助熱源進行煙氣再熱,可以采用蒸汽加熱或二次燃燒加熱,一般再熱系統需要增加約3%的廠用電率。由于大部分毒性物質和灰塵已經在除塵和脫硫裝置中脫硫,所以催化劑壽命可以大大延長。
      ■ 可以選用較小的催化劑煙氣通道,大大提高催化劑的比面積,從而降低催化劑的整體用量,降低初投資和催化劑更換運行費用。
      2.1、SCR反應器末端布置的特點
      末端布置SCR工藝的優點:
      (1)鍋爐煙氣經過除塵脫硫后,可以采用更大煙氣流速和空速,從而使催化劑的消耗量大大的減少;
      (2)按的逃逸量是最少的,并且不會腐蝕構筑物(煙囪采用防腐煙囪);
      (3)不會產生SO3,防止二次污染。
      其缺點是:
      (1)一定要設置煙氣再熱系統,增加了投資和運行成本;
      (2)很難找到符合反應條件的催化劑。
       
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