脱硝原理简介

脱硝原理简介

由于炉内低氮燃烧技术的局限性, 对于燃煤锅炉,采用改进燃烧

技术可以达到一定的除NO x 效果,但脱除率一般不超过60

%。使得NO x 的排放不能达到令人满意的程度,为了进一步降低NO X 的排放,必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。目前通行的烟气脱硝工艺大致可分为干法、半干法和湿法3 类。其中干法包括选择性非催化还原法( SNCR) 、选择性催化还原法(SCR) 、电子束联合脱硫脱硝法;半干法有活性炭联合脱硫脱硝法;湿法有臭氧氧化吸收法等。就目前而言，干法脱硝占主流地位。其原因是：NOx 与SO 2相比，缺乏化学活性，难以被水溶液吸收；NOx 经还原后成为无毒的N 2 和O 2，脱硝的副产品便于处理；NH 3 对烟气中的NO 可选择性吸收，是良好的还原剂。湿法与干法相比，主要缺点是装置复杂且庞大；排水要处理，内衬材料腐蚀，副产品处理较难，电耗大（特别是臭氧法）。

一、我公司所用脱硝系统简介

目前安装的脱硝系统为东锅股份有限公司下属环保工程分公司的产品。设计烟气量为2×1717904m 3

/H，SCR安装方式为高含尘烟气段布置，采用触媒为蜂窝式。采用德国鲁奇能源环保股份有限公司（LEE）的SCR技术。

二、SCR 法原理简介

SCR（Selective Catalytic Reduction）——选择性催化还原法脱硝技术是用氨催化还原促使烟气中NOx大幅度净化的方法（通常在

低NOx燃烧技术基础上的后处理），以满足日趋严格的NOx排放标准，是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术。SCR的发明权属于美国，而日本率先于20世纪70年代实现其商业化应用，目前该技术在发达国家已经得到了比较广泛的应用。日本有93%以上的废气脱硝采用SCR，运行装置超过300套。德国于20世纪80年代引进该技术，并规定发电量50 MW以上的电厂都得配备SCR装置。台湾有100套以上的SCR装置在运行，它没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高（可达90%以上），运行可靠，便于维护等优点。

SCR 技术原理为：在催化剂作用下，向温度约280～420 ℃的烟气中喷入氨，将NO X 还原成N 2 和H 2O。

其主要反应如下：

O H N O NH NO 22236444+→++

O H N NH NO 2236546+→+

O H NO NH NO 223212786+→+

O H N O NH NO 222326342+→++

反应原理如图1所示：

图1 烟气脱硝技术反应原理

三、工艺流程

SCR装置的工艺流程如图2、图3所示，主要由氨气供应储存系

统、控制系统、烟气均布装置、SCR反应器、吹灰器和烟气档板等组成。液氨由槽车运送到液氨储罐，液氨储槽输出的液氨在蒸发器内蒸发为氨气，并将氨气加热到常温后，送到氨气缓冲罐备用。氨气缓冲罐的氨气经调压阀减压后，通过喷氨格栅的喷嘴喷入烟气中与烟气混合，再经静态混合器充分混合后进入催化反应器。当达到反应温度且与氨气充分混合的烟气流经SCR反应器的催化层时，氨气与NO x 发生催化氧化还原反应，将NO x 还原为无害的N 2和H 2O。

图2 脱硝原理图

图3 脱硝流程图

NH 3与烟气均匀混合后一起通过一个填充了催化剂(如V 2O 5-TiO 2)的反应器，NOx与NH 3在其中发生还原反应，生成N 2和H 2O。反应器中的催化剂分上下多层(一般为3—4层)有序放置。该方法存在以下问题：催化剂的时效和烟气中残留的氨。为了增加催化剂的活性，应在SCR 前加高校除尘器。残留的氨与SO 2反应生成(NH 4)2SO 4, NH 4HSO 4 很容易对空气预热器进行粘污，对空气预热器影响很大。在布置SCR的位置是我们应多反面考虑该问题。

图4SCR工艺反应器示意图

图5 SCR反应器内部

四、SCR反应器的布置方式

目前主要布置方式有：高含尘烟气段布置、低含尘烟气段布置及尾部烟气段布置。我公司采用的是高含尘烟气段布置方式。反应器置于空气预热器之前是高含尘烟气段布置,这种方式的优点在于烟气能直接满足反应温度。但是,高含尘烟气易堵塞催化剂微孔,烟气中的砷还会导致催化剂中毒而失活。

五、催化剂介绍

催化剂是SCR技术的核心，其形状一般为板式或蜂窝式。我公司SCR中使用的催化剂为蜂窝式。由于蜂窝式催化剂优良的耐久性、耐腐性、高可靠性，高反复利用率、低压降，故使用的较广泛。常用的催化剂主要成分为V 2O 5/TiO 2。蜂窝式催化剂的断面尺寸一般为：150 mm ×150 mm；长度400 mm~1000 mm。SCR装置的运行成本在很大程度上取决于催化剂的寿命。其使用寿命又取决于催化剂活性的衰减速度。催化剂的失活分为物理失活和化学失活。典型的SCR催化剂化学失活主要是碱金属（如Na、K、Ca等）和重金属（如As、Pt、Pb等）引起的催化剂中毒。碱金属吸附在催化剂的毛细孔表面，金属氧化物（如MgO、KaO等）中和催化剂表面的SO 3生成硫化物而造成催化剂中毒。砷中毒是废气中的三氧化二砷与催化剂结合引起的。催化剂物理失活主要是指高温烧结、磨损和固体颗粒沉积堵塞而引起催化剂活性破坏。

SCR 系统所出现的磨损和堵塞可以通过反应器的优化设计（设置自动的导流叶片装置，倒转氨的喷射方向使之与流动方向相反）加以缓解。如果废气中有粉尘，为了保证催化剂表面的洁净，在反应器中安装吹灰器是很有必要的。我公司使用的为耙式吹灰器。

如果废气中含有能使催化剂中毒的固体颗粒物，则废气需进行预处理，比如采用静电除尘、加入脱砷剂等，去除催化剂毒物级固体颗粒物，避免催化剂中毒。

不同的催化剂具有不同的适用温度范围。当反应温度低于催化剂的适用温度范围下限时，在催化剂上会发生副反应， NH 3与SO 3和H 2O 反应生成（NH 4）2SO 4或NH 4HSO 4，减少与NO x 的反应，生成物附着在催化剂表面，堵塞催化剂的通道和微孔，降低催化剂的活性。另外，如果反应温度高于催化剂的适用温度，催化剂通道和微孔发生变形，导