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SCR烟气脱硝
作者:www.ynsyhb.com 时间:2025-06-26 12:49  点击:

1、技术原理

       SCR即选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,SCR),是指在催化剂的作用下,“有选择性”的与烟气中的NOX反应,将锅炉烟气中的氮氧化物还原成氮气和水。
       低温下NOX的简单分解在热力学角度上是可行的并且反应能够进行,但是反应非常缓慢,为了使NOX转化为N2,需要在反应过程中加入还原剂和催化剂。还原剂有CH4、H2、CO和NH3等。其中NH3是当今SCR脱硝中广泛采用的还原剂,现在几乎所有的脱硝系统都采用NH3作为还原剂。SCR脱硝工艺反应的化学反应式如下:

基本反应方程式:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
副作用方程式:
SO3+1/2O2→SO3
NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

       通过使用适当的催化剂,上述反应可以在180~420℃的温度范围内有效进行。反应时,排放气体中的NOX和注入的NH3几乎是以1:1的物质的量之比进行反应,可以得到90%以上的脱硝率。在反应过程中,NH3可以选择性地和NOX反应生成N2和H2O,而不是被O2所氧化,因此反应又被称为“选择性”。
 

 
SCR反应原理
 

2、系统设计

设计主要基于以下的考虑:
(1)选择适当的催化剂类型(板式/蜂窝式)来满足用户特定的还原NOX和处理条件的要求;
(2)选择适当的催化剂参数使催化剂减少积灰并保持催化剂较低的烟气压降;
(3)反应器的设计可适应催化剂提供商生产的催化剂;
(4)根据烟气所能提供的窗口温度合理选择采用高温、中温、低温催化剂。
(5)使用物模与数模技术,精心设计SCR系统的烟道布置、烟道内导流板布置、喷氨格栅等,使催化剂内烟气的温度、速度分布均匀,烟气中NOX与NH3混合均匀,可以最有效的利用催化剂,最大程度的降低氨的消耗量,同时使SCR系统减少积灰,并保持SCR系统较低的烟气压降;
(6)过程参数采用自动控制,可适应锅炉的工况变化。

3、工艺特点

(1)SCR装置具有可靠的运行安全保护措施,充分考虑供热锅炉负荷变化频繁及频繁启停对脱硝设备的影响,能在锅炉60~110%负荷下持续、安全地运行。
(2)SCR装置的检修时间间隔与机组的要求一致,不增加机组维护和检修期。
(3)脱硝设备自控程度高,操作简单方便,运行稳定,维修方便。
(4)脱硝效率能够稳定控制在90%以上。
(5)脱硝设备从技术和工艺上具有清灰、防磨、防腐措施。

4、工艺流程

       典型SCR主要工艺流程为:还原剂(液氨)用罐装卡车运输,以液体形态储存于氨罐中;液态氨在注入SCR系统烟气之前经由蒸发器蒸发汽化;汽化的氨和稀释空气混合,通过喷氨格栅喷入SCR反应器上游的烟气中;充分混合后的还原剂和烟气在SCR反应器中催化剂的作用下发生反应,去除NOX

典型SCR工艺流程图

SCR的基本操作运行过程主要包括:
(1)氨的准备与储存。
(2)氨的蒸发并与预混空气相混合。
(3)氦与空气的混合气体在反应器前的适当位置喷人烟气系统中,其位置通常在反应器人口附近的烟道内。
(4)喷人的混合气体与烟气的混合。
(5)各反应物向催化剂表面的扩散并进行反应。
(6)SCR的其他辅助设备和装置主要包括SCR反应器的入口和出口的管路系统、SCR的旁路管路、吹灰装置、省煤器旁路管路系统,以及增加脱硝装置后需要升级或更换的尾部引风机。

5、系统组成

(1)还原剂储存与制备系统

储运模块液氨/氨水储罐(304不锈钢材质,壁厚5~10mm),满足7天以上用量储备;含卸氨泵、事故喷淋装置。
蒸发/水解模块液氨经蒸发器(200~400℃热源)汽化;
尿素采用水解槽分解为氨气(尿素→NH₃ + CO₂)。

(2)还原剂喷射与混合系统

计量分配模块
动态调节氨气流量(根据NOX浓度反馈);
氨气与压缩空气混合稀释至5~15%浓度。

喷射装置
喷氨格栅(AIG)多孔设计,覆盖烟道截面;
静态混合器/导流板优化氨烟混合均匀度。

(3)催化反应系统

SCR反应器
钢结构容器,内置2~3层催化剂模块;
蜂窝式/板式催化剂(V2O5-WO3/TiO2),模块化安装。

吹灰系统
声波/蒸汽吹灰器,每周1~2次清除积灰(单次30~120分钟)。

(4)智能控制系统

DCS/PLC控制:实时监测烟气流量、NOx浓度、温度,调节喷氨量;
氨逃逸监控:在线检测残留氨浓度。

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