SCR法烟气脱硝技术的应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇SCR法烟气脱硝技术的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：选择性催化还原（scr）技术是目前燃煤电厂应用最多且最成熟的烟气脱硝技术。介绍了SCR法烟气脱硝的技术特点、反应原理、工艺流程、工业应用实例。并对SCR技术的未来进行了展望。关键词：燃煤电厂；烟气脱硝；氧化氮；选择性催化还原法中图分类号：F407
文献标识码： A1 前言煤作为我国主要的一次能源，在燃烧过程中释放出SO2、NOx等污染物，NOx进入大气后，在阳光作用下，易形成化学烟雾，损害人体的呼吸系统，NO还是破坏大气臭氧层和形成酸雨的前驱气体之一，破坏生态环境。控制火电厂NOx排放的措施分两大类。一类是通过燃烧技术的改进（包括采用先进的低NOx燃烧器）降低NOx排放量，另一类是在锅炉上加装烟气脱硝装置。为了环境的可持续发展，避免走先污染后治理的老路，国家环保部门逐步出台了一系列控制火电厂NOx排放的法规、政策，对部分具备条件和环保压力较大区域所新建和改扩建的火电厂要求同步安装或实际预留烟气脱硝项目.2 SCR法烟气脱硝技术发展及应用采用烟气脱硝技术能大幅度降低NOx排放。目前燃煤电厂成熟烟气脱硝技术主要有选择性催化剂还原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）、选择性非催化还原法（Selective NonCCatalytic Reduction，SNCR）、分子筛、活性炭吸附法、等离子体法、液体吸收法，氧化吸收法、电子束照射法和同时脱硫脱硝法。由于SCR法烟气脱硝技术具有占地面积小、技术成熟、脱硝效率高、NH3/NOx摩尔比小、NH3逃逸和SO2/SO3转化率低、运行可靠、便于维护和操作等优点，是目前国际上应用最广泛的烟气脱硝技术，目前世界上有80%以上的烟气脱硝装置采用SCR法烟气脱硝技术。3 郑州东区热力公司2×00MW机组SCR法烟气脱硝系统工程应用3.1项目概述此工程配套东方锅炉设计供货的郑州东区热力公司2×200 MW锅炉机组。烟气脱硝装置配两台蒸发量为600t/h的亚临界机组燃煤锅炉，脱硝装置采用SCR法全烟气脱硝；脱硝装置采用纯氨作为还原剂，其制备和供应采用液氨供应系统。3.2 SCR脱硝工艺设计SCR脱硝工艺设计考虑的主要因素包括：烟气的温度、飞灰特性和颗粒尺寸、烟气流量、中毒反应、NOx的脱除率、烟气中SOx的浓度、压降、催化剂的结构类型和用量等。脱硝还原反应一般在280～420℃范围内进行，此时催化剂活性最大，所以SCR反应器宜布置在锅炉省煤器与空预器之间，也称为高含尘布置。与脱硝还原反应同时发生的副反应所生成的NH4HSO4会附着在催化剂或空预器冷段换热元件表面上，导致脱硝效率降低或空预器堵塞。为减小氨盐对脱硝催化剂和空预器的影响，设计时需控制氨的逃逸和SO2氧化成SO3的量。氨的过量和逃逸取决于NH3/NOx摩尔比、工况条件和催化剂的活性用量。此工程氨逃逸不大于3 ppm。高活性的催化剂将导致SO2氧化生成SO3，此项目催化剂选型设计需要控制SO2氧化生成SO3的转化率不大于1%。催化剂结构选型上充分考虑烟气灰尘浓度偏高的特性，合理选择催化剂的节距，以适应高飞灰运行条件。
综合考虑经济性与安全性因素，高飞灰的燃煤机组推荐选择蜂窝式催化剂，主要考虑如下：（1）蜂窝式催化剂接触面积大，所需总体积要比同等设计条件下其他催化剂要小近30%。合理选择蜂窝式催化剂能减小反应器尺寸，减少电厂增加SCR装置的初期投资成本。（2）从催化剂本身性能来看，蜂窝式催化剂匀质式的结构具备更强的抗中毒能力，因而寿命更长，经济性强。（3）从实际工况分析来看，此工程的灰分含量与性质以及烟气参数条件完全在蜂窝式催化剂运行条件范围之内。还原剂氨的爆炸极限（在空气中体积浓度）16%～25%，为保证安全，注入到SCR反应器入口烟道中的氨被空气稀释后的体积浓度按不超过5%设计。氨的注入量由控制系统根据SCR进出口NOx、出口O2分析仪测量值、烟气流量（由燃煤流量和燃煤资料由控制系统计算求得）以及脱硝出口设定值等进行控制。氨与空气的混合气体通过氨注射栅格注入到烟道中，与烟气充分混合后进入SCR反应器。为减小生成的氨盐对催化剂和空预器的影响，须确保在氨盐不易生成的温度范围内运行SCR。3.3 SCR法反应原理在催化剂作用下，反应温度250～450℃和O2存在条件下，用氨作为还原剂，将烟气中的NOX还原为N2， SCR法烟气脱硝技术的主要反应方程式如下：
4NO+4NH3+O24N2+6H2O （1）
2NO2+4NH3+O23N2+6H2O （2）
NO+NO2+2NH32N2+3H2O （3）其中式（1）和式（3）是主要的反应过程，因为烟气中90%以上的NOX是以NO形式存在的。在反应过程中，由于NH3可以选择性的和NOX反应生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，因此反应被称为具有“选择性”。工业应用中SCR法常用的还原剂有氨水、液氨和尿素，在用尿素做还原剂时通常是采用热解或水解的方法将尿素溶液热解为含有NH3的气体再喷入到SCR反应室烟道中。3.4 SCR工艺系统SCR工艺系统主要由两个分系统组成，一个是SCR系统，另一个是还原剂供应系统，即氨供应系统，两个系统分区域布置。SCR系统包括从锅炉省煤器出口SCR入口烟道SCR反应器（包括催化剂）SCR出口烟道空预器入口的全部设备、仪表、阀门及配套附件。SCR系统的工艺流程如下图1所示：图1 SCR系统的工艺流程SCR系统的工艺流程：氨供应系统包括从液氨槽车出口压缩机液氨储罐液氨供应泵液氨蒸发器氨气缓冲槽氨/空气稀释混合器氨注射栅格的全部管路、设备、仪表、阀门及配套附件。此套系统提供氨气供脱硝反应使用。液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入储氨罐内，通过重力或压力将储槽中的液氨输送到液氨蒸发器内蒸发为氨气，经压力控制阀控制一定的压力并经脱硝自动控制系统控制其流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送达脱硝装置中。为降低初投资和运行成本，经技术经济比较后采用液氨制备还原剂。设计方案采用压缩机卸载液氨，液氨储罐容量按每天运行24 h，连续运行14 天的消耗量考虑。氨制备和供应系统配备两个氨泵，用于当冬天室外气温极低时作为液氨储罐向蒸发器的供液，氨泵设计为一用一备。液氨的气化采用带电加热器的蒸发器，蒸发器按两用一备设计。氨供应系统就地设置有氨气泄漏检测仪等安全设备。氨供应系统的工艺流程如图2所示：图2
氨供应系统的工艺流程3.5 性能测试结果2011年10月23日、2011年12月25日，此工程1号和2号锅炉及脱硝装置相继通过168 h满负荷试运行，脱硝效率等各项指标均达到设计值。自投入试运行以来，系统/设备运行稳定、正常。2012年4月、7月性能考核试验的结果显示，脱硝装置效率、氨逃逸、SO2/SO3转化率，烟气阻力等主要性能指标均足合同技术要求，烟气脱硝装置的开发设计是成功的。详见下表：郑州东区电厂工程若不设SCR脱硝装置，NO2排放量设计低于2233.3 kg/h，按年利用小时7000 h，年排放NO2最大可达1.56万t。根据投入运行的测试结果计算表明，脱硝装置投运后NO2排放量低于558.3 kg/h，年排放NO2可低于0.39万t；NOx脱除成本为2.78元/kg NOx，实际增加发电运行成本仅约0.002元/kW・h。脱硝装置的投入在电力与环保行业具有广阔的经济效益和社会效益。4 结语SCR烟气脱硝技术是比较成熟、可靠的工艺，不仅易于控制，脱硝效率高，而且运行安全，是目前唯一大规模投入商业应用并能满足任何苛刻环保要求的控制措施，可作为我国燃煤电厂控制NOx污染的主要手段之一，具有广阔的应用前景和研究价值。参考文献[1]周涛，刘少光，吴进明，陈成武，徐玉松. 火电厂氮氧化物排放控制技术[J].环境工程.
2008，：82-85.
[2]王方群，杜云贵，刘艺，王小敏.国内燃煤电厂烟气脱硝发展现状及建议[J].中国环保产业.
2007：18-22. [3]李建中，曹志勇.燃煤电厂烟气脱硝技术的研究[J].浙江电力.
2008（6）：9-12. [4]赵宗让.电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化[J].中国电力.2005，
69-74. [5]林建勇.选择性催化还原脱硝工艺及控制系统[J].应用技术.
2007（9）：73-74.