【免费下载】 选择性催化还原法SCR(汇总)

选择性催化还原法（SCR）

一、定义：

选择性催化还原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）是指在300—420°C下，将还原剂（如NH3、液氨、尿素）与窑炉烟气在烟道内混合，在催化剂的催化作用下，将NOx反应并生成无毒无污染的氮气N2和水H2O。

该工艺脱硝率可达90%以上，NH3逃逸低于5ppm,设备使用效率高，基本上无二次污染，是目前世界上先进的电站烟气脱硝技术，在全球烟气脱硝领域市场占有率高达98%。

ppm:part per million，百万分之几的意思。是百分数含量的一种表示。5ppm就是氨的逃逸量是气体总量的百万分之5

SCR法的基本化学原理

在SCR脱硝过程中，氨可以把NOx转化为空气中天然含有的氮气(N2)和水(H2O)

氨水为还原剂时：

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O （主要公式：烟气中的氮氧化物90%是NO）

6NO + 4NH3→ 5N2 + 6H2O

6NO2 + 8NH3→ 7N2 + 12H2O

2NO2 + 4NH3 + O2→ 3N2 + 6H2O

尿素为还原剂时：（尿素通过热解或电解转化为氨）

H2NCONH2+2NO2+1/2O2——2N2+CO2+2H2O

二、SCR烟气脱硝技术工艺流程

在没有催化剂的情况下，上述化学反应只在很窄的温度范围内（850～1250℃）进行，采用催化剂后使反应活化能降低，可在较低温度（300～400℃）条件下进行。相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度，上述反应为放热反应，由于NOx在烟气中的浓度较低，故反应引起催化剂温度的升高可以忽略。

而选择性是指在催化剂的作用和氧气存在的条件下，NH3优先与NOx发生还原反应，而不和烟气中的氧进行氧化反应。目前国内外SCR系统多采用高温催化剂，反应温度在

315~400℃。

还原剂 (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气化；气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。

SCR反应器通常布置在燃煤电厂的固态排渣或液态排渣锅炉的烟气下游，位于锅炉出口和空气预热器之间，此时气体温度为300～4000C，是脱硝反应的最佳温度区间，一般利用氨作为反应剂，烟气在进入脱硝反应器之前,首先将NH3和空气的混合气体(氨气5%)导入，氨气由许多精密喷嘴均匀分配在烟气通道的横断面上,烟气由上向下流动，催化剂上表面保持一定的温度, NOx在催化剂表面和氨气反应生成N2和H2O，而作为空气组成部分的N2和H2O对大气不会产生污染。经过脱硝设备处理后的烟气再经过锅炉尾部空气预热器进入布置在烟气下游的电除尘器或脱硫系统。

三、SCR脱硝系统

在选择性催化还原系统中，一般由烟道系统、催化剂、还原剂的储存和供应系统、吹灰系统、反应器系统及监测控制系统等组成，对火电厂来说，SCR反应器一般安装在锅炉省煤器与空预器之间，此处为高粉尘高温布置，此区间的烟温利于SCR脱硝还原反应，氨则喷射于省煤器与SCR反应器之间烟道内的适当位置，使其与烟气混合后通过催化剂在反应器内与NOx反应。催化剂安放在一个像固体反应器的箱体内。

催化剂单元通常垂直布置，烟气由上向下流动。

SCR脱硝系统组成

氨的储备与供应系统、烟道系统、烟气/氨的混合系统、反应器/催化剂系统、

SCR的控制系统、SCR脱硝设备

主要设备：

氨的储备与供应系统

主要设备：液氨卸料压缩机

液氨储罐

液氨蒸发器

氨气缓冲罐

氨气稀释罐

稀释风机——（NH3 与空气易形成爆炸混合物（氨的体积约16~25%）。氨在喷入烟道前，为防止发生爆炸，需要用稀释风将NH3 稀释到5%的体积含

量。）

氨气/空气混合器——（每台SCR 反应器配置一台氨气/空气混合器，确保混合气中氨的浓度在5％以内。）

氨泄漏检测及紧急水喷淋系统

反应器/催化剂系统

主要设备：反应器，催化剂，吹灰器

烟道系统

主要设备：挡板（有旁路），膨胀节，导流板，烟道

烟气/氨的混合系统

主要设备：稀释风机，静态混合器，氨喷射格栅（AIG），空气/氨混合器

SCR的控制系统

主要设备：DCS、PLC，仪表、盘柜等

四、SCR脱硝催化剂：

催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要。

一般来说,脱硝催化剂都是为项目量身定制的,即依据项目烟气成分、特性,效率以及客户要求来定的。催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。

催化剂的形式有：波纹板式，蜂窝式，板式

1、蒸汽吹灰器

2、声波吹灰器

五、SCR技术具有以下特点。

①NOx脱除效率高

据有关文献记载及工程实例监测数据，SCR法一般的NOx脱除效率可维持在70%-90%，一般

的NOx出口浓度可降低至100mg/m左右，是一种高效的烟气脱硝技术。

②二次污染小

SCR法的基本原理是用还原剂将NOx还原为无毒无污染的N2和H2O，整个工艺产生的二次污染物质很少。

③技术较成熟，应用广泛

SCR烟气脱硝技术已在发达国家得到较多应用。如德国，火力发电厂的烟气脱硝装置中SCR

法大约占95%。在我国已建成或拟建的烟气脱硝工程中采用的也多是SCR法。

④投资费用高，运行成本高，占地面积大

以我国第一家采用SCR脱硝系统的火电厂—福建漳州后石电厂为例，该电厂600MW机组采用日立公司的SCR烟气脱硝技术，总投资约为1.5亿人民币。除了一次性投资外，SCR工艺的运行成本也很高，其主要表现在催化剂的更换费用高、还原剂（液氨、氨水、尿素等）消耗费用高等。

工艺脱硝技术特点：

1、脱硝效率高

2、出口氨气排放量＜3ppm，完全达到国家标准

3、SO2转化SO3的转化率＜1%

4、蜂窝式或板式催化剂单元设计，保证最大催化剂表面

5、特殊气体均布装置保证烟气和NH3均匀分布

6、提供尿素、液氨或者氨水三种还原剂可选方案，可满足不同需要

备注：

SCR 法具有脱氮效率高的优势，在电厂锅炉脱氮被广泛应用。但由于SCR操作温度窗口和含尘量的特殊要求，在国内外水泥生产线上极少使用，主要原因为：

（1）出窑的烟气通常用于余热发电，出余热发电系统的烟气温度无法满足SCR 的温度要求；