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廣東榮昊環(huán)?？萍加邢薰?b class="member-infor">
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更新時間：2022-06-23 12:17:44瀏覽次數(shù)：974次
聯(lián)系我時，請告知來自 環(huán)保在線選擇性催化還原技術(shù)(SCR)SCR反應(yīng)機理SCR脫硝系統(tǒng)是向催化劑上游的煙氣中噴入氨氣或其它合適的還原劑、利用催化劑將煙氣中的NOX轉(zhuǎn)化為氮氣和水
選擇性催化還原技術(shù)(SCR)
SCR反應(yīng)機理
SCR脫硝系統(tǒng)是向催化劑上游的煙氣中噴入氨氣或其它合適的還原劑、利用催化劑將煙氣中的NOX轉(zhuǎn)化為氮氣和水。在通常的設(shè)計中，使用液態(tài)無水氨或氨水（氨的水溶液），無論以何種形式使用氨，首先使氨蒸發(fā)，然后氨和稀釋空氣或煙氣混合，最后利用噴氨格柵將其噴入SCR反應(yīng)器上游的煙氣中。
圖為SCR反應(yīng)原理示意圖。
在SCR反應(yīng)器內(nèi)，NO通過以下反應(yīng)被還原：
4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
當(dāng)煙氣中有氧氣時，反應(yīng)式優(yōu)*行，因此，氨消耗量與NO還原量有一對一的關(guān)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(yīng)如下：
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
上面兩個反應(yīng)表明還原NO2比還原NO需要更多的氨。
在絕大多數(shù)鍋爐的煙氣中，NO2僅占NOX總量的一小部分，因此NO2的影響并不顯著。
SCR系統(tǒng)NOX脫除效率通常很高，噴入到煙氣中的氨幾乎*和NOX反應(yīng)。有一小部分氨不反應(yīng)而是作為氨逃逸離開了反應(yīng)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，就必須增加反應(yīng)器中NH3/NOX摩爾比。當(dāng)不能保證預(yù)先設(shè)定的脫硝效率和（或）氨逃逸量的性能標(biāo)準(zhǔn)時，就必須在反應(yīng)器內(nèi)添加或更換新的催化劑以恢復(fù)催化劑的活性和反應(yīng)器性能。從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。
SCR系統(tǒng)組成及反應(yīng)器布置
下圖為典型SCR煙氣脫硝工藝系統(tǒng)簡圖，SCR系統(tǒng)一般由氨的儲存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、檢測控制系統(tǒng)等組成。
典型SCR煙氣脫硝工藝系統(tǒng)簡圖
SCR脫硝還原劑的選擇
SCR系統(tǒng)中要利用還原劑與NOx 反應(yīng)來達到脫硝目的，目前一般采用液氨、尿素或氨水。液氨是一種可壓縮性液化有毒氣體，當(dāng)儲存量超過100 噸時，則屬于重大危險源。尿素是由液氨制造的農(nóng)用肥料，其結(jié)晶體呈白色或淺黃色，吸濕性較強，易溶于水。利用尿素作為脫硝還原劑時需要利用專門的設(shè)備將尿素轉(zhuǎn)化為氨，尿素制氨方法主要有水解法和熱解法兩種。
催化劑
在SCR工藝系統(tǒng)中,催化劑是重要組成部分,它的性能直接影響到SCR系統(tǒng)的整體脫硝效果,催化劑也是整個工藝設(shè)備中成本的一部分。催化劑的選型根據(jù)實際情況確定。
SCR 的分類一般有3 種：其一是按照SCR 所使用的催化劑種類而分；其二是依據(jù)SCR 反應(yīng)器內(nèi)填裝的催化劑所適用的煙氣溫度條件不同進行分類；第三種是依據(jù)SCR 裝置所布設(shè)的位置進行分類。按照催化劑進行劃分，主要依據(jù)的是組成SCR 工藝的主體部分催化劑的催化成份和載體類別進行分類，SCR 工藝可以分為：負(fù)載貴金屬催化劑、金屬氧化物催化劑和其它高活性載體催化劑。在這三類催化劑中，負(fù)載貴金屬的催化劑是SCR 工藝初期和現(xiàn)在機動車尾氣所主要采用的催化劑，其突出的優(yōu)點是催化劑穩(wěn)定性和抗毒性好，低溫活性較好；但選擇性相對來說不是很好，且價格較高。過渡金屬氧化物催化劑是目前應(yīng)用較為廣泛的一類催化劑，尤其是在電廠和工業(yè)鍋爐的煙氣治理過程中應(yīng)用更多，其優(yōu)點是具有價格合理，較高的選擇性和熱穩(wěn)定性；但是煙氣存在的二氧化硫等物質(zhì)仍然可以降低催化劑的活性和使用壽命。同時正在開發(fā)一些催化劑，包括應(yīng)用于高溫SCR 中的分子篩和應(yīng)用于低溫SCR 的活性炭纖維載體及催化劑。
按照催化劑適用的煙氣溫度條件分類，一般按照不同的溫度使用窗口可以將SCR 工藝分為：高溫、中溫、低溫三種不同的SCR 工藝。高溫SCR 一般指的是催化劑的適用溫度在450～600 ℃及以上，中溫SCR 是指催化劑的適用溫度在320～450 ℃，而低溫SCR是指催化劑的適用溫度在120～300 ℃。目前商業(yè)上應(yīng)用比較廣泛的是運行溫度處于320～450 ℃的中溫催化劑，該催化劑以TiO2 為載體，上面負(fù)載釩、鎢和鉬等主催化劑或助催化劑。在中溫情況下（300～400 ℃），釩的氧化物對NO的催化轉(zhuǎn)化率較高，但容易把煙氣中的二氧化硫氧化形成三氧化硫，再與氨反應(yīng)形成硫氨化合物，粘附在催化劑表面使催化劑中毒。但最近公布的研究資料表明，在低溫的SCR系統(tǒng)中，釩的氧化物不僅具有一定的脫硝效率，而且對于低濃度的SO2具有較好的抗毒作用。低溫催化劑可以布置在煙氣除塵后的低塵區(qū)，減少了高塵對催化劑的磨損，使用壽命相對較長，且對于老廠改造情況下更方便布置。
低溫SCR工藝是一種同時具有良好環(huán)境效果和經(jīng)濟效益的煙氣處理工藝，*符合我們在追求環(huán)境效率時同時追求的低投入、低消耗的期望。因此，不難看出低溫SCR工藝是一個很值得發(fā)展的煙氣凈化工藝，也將是SCR工藝發(fā)展的必然趨勢。
尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)
在SCR系統(tǒng)（選擇性催化還原脫硝工藝）中，利用還原劑--氨氣和NOx反應(yīng)來達到脫硝的目的，目前成熟的還原劑制備工藝有液氨法、氨水法、尿素水解法、尿素?zé)峤夥ā?/span>
采用液氨法和氨水法制備還原劑具有工藝簡單、能耗低、維護方便等特點，但液氨和氨水都是有毒物質(zhì)，其運輸和儲存都屬于重大危險源，具有較大的安全風(fēng)險。使用液氨法作為還原劑時，在設(shè)計安全規(guī)范、運輸線路許可、儲存的安全評價及環(huán)評認(rèn)證等支持性文件，并在相關(guān)管理部門進行危險化學(xué)品使用登記；
采用尿素制備還原劑時，從尿素的運輸、儲存及最終制成還原劑都非常安全，雖然工藝相對復(fù)雜、投資運行費用相對高，但能夠確保氨來源的安全可靠。在較大城市、人口密集、和靠近飲用水源的地方，越來越多的電廠脫硝系統(tǒng)開始傾向于選用安全的尿素作為還原劑。
出于發(fā)展脫硝技術(shù)，降低脫硝成本，同時確保脫硝系統(tǒng)安全使用的目的，我公司致力于開發(fā)自有知識產(chǎn)權(quán)的尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)，目前該技術(shù)已獲得國家局批準(zhǔn)，并已應(yīng)用于100MW～600MW機組脫硝裝置，成功案例表明，該技術(shù)各項技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定可靠。
我公司的尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)利用高溫空氣或煙氣作為熱源，將霧化的尿素水溶液迅速分解為氨氣，低濃度的氨氣作為還原劑進入煙道與煙氣混合后進入SCR反應(yīng)器，在催化劑的作用下將氮氧化物還原成無害的氮氣和水。
尿素?zé)峤庵瓢毕到y(tǒng)一般包括尿素儲備間、斗提機、尿素溶解罐和儲罐、給料泵、尿素溶液循環(huán)傳輸裝置、電加熱器、計量分配裝置、絕熱分解室（內(nèi)含噴射器）、控制裝置等設(shè)備。
袋裝尿素顆粒儲存于尿素儲備間，由斗提機輸送到溶解罐里，用去離子水將干尿素溶解成質(zhì)量濃度40%~60%的尿素溶液，通過尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲罐。空預(yù)器提供的熱一次風(fēng)通過電加熱裝置（或直接采用空氣加熱，也可使用燃油、天然氣、高溫蒸汽等各種熱源）加熱到600℃左右進入絕熱分解室。尿素溶液經(jīng)由循環(huán)傳輸裝置、計量分配裝置、霧化噴嘴等以霧化狀態(tài)進入絕熱分解室內(nèi)高溫下分解，生成NH3、H2O和CO2，分解產(chǎn)物通過氨氣噴射格柵噴入脫硝系統(tǒng)前端煙道。
控制裝置保證還原劑的供應(yīng)量滿足鍋爐不同負(fù)荷與脫硝效率的要求。
技術(shù)特點：
Ø 使用安全的尿素，且易于運輸和儲存，無危險源建設(shè)、運行、管理的困擾；
Ø 占地面積小，周圍不需要大距離的防火安全間距；
Ø 與尿素水解相比，投資與運行費用相當(dāng)，但不需要壓力容器，安全性更高
Ø 精確計量，調(diào)節(jié)控制容易，響應(yīng)速度更快；
Ø 分解*，熱解爐能將尿素溶液*分解為還原劑；
Ø 熱源可根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇性的組合。
SNCR/SCR混合型
SNCR/SCR兩種脫硝工藝聯(lián)合應(yīng)用，適用于脫硝效率要求高、用地緊張的中小型燃煤鍋爐。
尿素SNCR-SCR聯(lián)合工藝
在過熱蒸汽、攪拌作用下，在尿素溶解罐內(nèi)將顆粒尿素溶解成質(zhì)量濃度為50%的尿素溶液（一次溶解量滿足廠區(qū)所有鍋爐BMCR工況下1-2天的用量）；②將50%尿素溶液輸送至尿素溶液稀釋計量罐，計量稀釋至5%～10%(一次稀釋量滿足廠區(qū)所有鍋爐BMCR工況下8小時的用量)；③將尿素溶液稀釋計量罐內(nèi)5%～10%尿素溶液轉(zhuǎn)移至尿素溶液儲存罐（儲量滿足廠區(qū)所有鍋爐BMCR工況下24小時的用量），作為系統(tǒng)噴射用的還原劑；④利用尿素輸送循環(huán)模塊將5%～10%尿素溶液輸送至尿素溶液分配噴射模塊，在壓縮空氣供應(yīng)模塊提供的壓縮空氣作用下形式微細(xì)噴霧進入爐膛850-1100℃區(qū)域；⑤在高溫作用下，微細(xì)液霧快速氣化熱解成NH2、CO，并與煙氣中的NOx反應(yīng)生成N2、H2O；⑥爐膛區(qū)未參與反應(yīng)的NH2隨煙氣進入后續(xù)設(shè)施，在500-600℃的溫度區(qū)域內(nèi)通過尿素溶液分配噴射模塊補充噴入尿素溶液，為SCR反應(yīng)器提供適量的還原劑，在脫硝催化劑的作用下，NH2將NOx氧化成N2、H2O，達到凈化NOx的目的。還原劑噴射量由尿素溶液分配噴射模塊中的電動調(diào)節(jié)閥聯(lián)合控制，其調(diào)節(jié)信號來自控制系統(tǒng)的綜合運算，運算的主要參數(shù)包括：鍋爐類型、鍋爐負(fù)荷、煤質(zhì)參數(shù)、排放濃度限值。
項目 | SNCR-SCR聯(lián)合脫硝 | 爐內(nèi)熱解-SCR脫硝 | 爐外熱解-SCR脫硝 |
還原劑 | 尿素或氨水（尿素為主） | 尿素或氨水（尿素為主） | 尿素 |
反應(yīng)溫度 | SNCR區(qū)850-1100℃ 補充區(qū)500-600℃ SCR區(qū)300-400℃ | 熱解區(qū)500-600℃ SCR區(qū)300-400℃ | 熱解爐500-600℃ SCR區(qū)300-400℃ |
催化劑成分 | TiO2、V2O5、 WO3 | TiO2、V2O5、 WO3 | TiO2、V2O5、 WO3 |
催化劑層數(shù) | 1+1（效率75-85%） 2+1（效率80-90%） | 1+1（效率60-70%） 2+1（效率70-85%） | 1+1（效率60-70%） 2+1（效率70-85%） |
脫硝效率 | 70-90% | 60-85% | 60-85% |
投資 | 中 | 小 | 大 |
運行成本 | 低 | 較高 | 高 |
綜合指數(shù) （相同效率） | 1 | 0.9 | 0.7 |
應(yīng)用情況 | 要求脫硝效率≥80%時應(yīng)用 | 要求脫硝效率60～80%時應(yīng)用 | 不建議使用 |
脫硝技術(shù)比較
項目 | SCR | SNCR/SCR混合型 | SNCR |
還原劑 | 以NH3為主 | 可使用NH3或尿素 | 用NH3或尿紊 |
反應(yīng)溫度 | 320-400℃ | 前段:850-1100℃， 后段:180-400℃ | 850-1100℃ |
催化劑 | 成份主要為TiO2， V2O5 WO3 | 后段加裝少量催化劑(成份主要為TiO2，V2O5 WO3) | 不使用催化劑 |
脫硝效率 | 70％～90％ | 40％～90％ | 25%～60% |
還原劑噴射位置 | 多選擇于省煤器與SCR反應(yīng)器間煙道內(nèi) | 鍋爐負(fù)荷不同噴射位置也不同，通常位于一次過熱器或二次過熱器后端 | 通常在爐膛內(nèi)噴射，需注意溫度窗口的位置 |
SO2/SO3氧化 | 會導(dǎo)致SO2/SO3氧化 | S02/S03氧化較SCR低 | 不會導(dǎo)致S02/S03氧化 |
NH3逃逸 | 3～5ppm | 5～l0ppm | 10～15ppm |
對空氣預(yù) 熱器影響 | NH3與S03易形成NH4HSO4造成堵塞或腐蝕 | SO2/SO３氧化率較SCR低，造成堵塞或腐蝕的機會較SCR低 | 不會導(dǎo)致SO2/SO3的氧化，造成堵塞或腐蝕的機會為三者 |
系統(tǒng)壓力損失 | 催化劑會造成壓力損失 | 催化劑用量較SCR小，產(chǎn)生的壓力損失相對較低 | 沒有壓力損失 |
燃料變化的影響 | 高灰分會磨耗催化劑，堿金屬氧化物會使催化劑鈍化 | 影響與SCR相同 | 無影響 |
鍋爐的影響 | 無 | 爐膛內(nèi)煙氣流速及溫度分布對脫硝效率影響大 | 與SNCR/SCR混合系統(tǒng)影響相同 |
投資 | 大 | 大 | 中 |
運行成本 | 高 | 較高 | 中 |
適用范圍 | ≥420T/h鍋爐 | ≥420T/h鍋爐 | ≥35T/h鍋爐 |
經(jīng)過多年在脫硝治理領(lǐng)域中實踐，我公司已具備一定的研發(fā)和生產(chǎn)能力，具有自己的研發(fā)隊伍和生產(chǎn)基地，長期為用戶提供以下脫硝工程相配套的產(chǎn)品。
低溫催化劑
技術(shù)參數(shù)：起燃溫度160℃、工作溫度165～200℃、溫度185℃；空速4000～6000 h-1；壽命2～3年（每年運行330天，每天運行24小時）；催化效率>80%、SO2氧化率<1%、氨逃逸率<5 mg/Nm3。
適用范圍：尾端煙氣SCR脫硝工程（進入SCR反應(yīng)塔煙氣的煙塵、二氧化硫濃度達到相關(guān)環(huán)保要求）。
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