scr與sncr煙氣脫硝的主要工藝.doc

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1、SCR與SNCR煙氣脫硝的主要工藝氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格促使學(xué)術(shù)界去更加深入地理解NOx的產(chǎn)生機理和減排措施，從而使得工程界有了更為有效的NOx解決方案，而若干脫硝工業(yè)裝置的成功運行又使得立法越發(fā)的完善。從1943年Zeldovich提出熱力NO的概念，到1989年一個基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)軟件CHEMKIN的包含234個化學(xué)反應(yīng)的NOx預(yù)測模型的建立，再到現(xiàn)今計算流體動力學(xué)(ComputationalFluidDynamics,CFD)軟件STAR-CD(或FLUENT)與CHEMKIN的完全耦合解算NOx的生成，無一不給工程界提供了完備的技術(shù)后盾。從低氧燃燒、排氣循環(huán)燃燒、二級燃燒、

2、濃淡燃燒、分段燃燒、低氮燃燒器等各種爐內(nèi)燃燒過程的改進(jìn)到現(xiàn)今形式各異的脫硝工藝，立法界、學(xué)術(shù)界和工程界的交替作用使得脫硝工藝和市場日趨成熟和完善。2.1選擇性催化還原法(SelectiveCatalyticReduction,SCR)選擇性催化還原法(SelectiveCatalyticReduction,SCR)是指在催化劑的作用下，以NH3作為還原劑，“有選擇性”地與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成無毒無污染的N2和H2O。其原理首先由Engelhard公司發(fā)現(xiàn)并于1957年申請專利，后來日本在該國環(huán)保政策的驅(qū)動下，成功研制出了現(xiàn)今被廣泛使用的V2O5/TiO2催化劑，并分別在1977年和1

3、979年在燃油和燃煤鍋爐上成功投入商業(yè)運用。SCR目前已成為世界上應(yīng)用最多、最為成熟且最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)，其主要反應(yīng)方程式為：4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O(1)8NH3+6NO2=7N2+12H2O(2)或4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O(2a)選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢允狗磻?yīng)(1)及(2)在200℃～400℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，并能有效地抑制副反應(yīng)的發(fā)生。在NH3與NO化學(xué)計量比為1的情況下，可以得到高達(dá)80％～90％的NOx脫除率。目前，世界上采用SCR的裝置有數(shù)百套之多，技術(shù)成熟且運行可靠。我國電力系統(tǒng)目前最大的煙氣脫硝裝置——福建后石電廠600MW機組配套煙

4、氣脫硝系統(tǒng)采用的就是PM型低NOx燃燒器加分級燃燒結(jié)合SCR裝置的工藝，其SCR部分的示意工藝流程如圖1所示，主要由氨氣及空氣供應(yīng)系統(tǒng)、氨氣/空氣噴霧系統(tǒng)、催化反應(yīng)器等組成。液氨由槽車運送到液氨貯槽，輸出的液氨經(jīng)氨氣蒸發(fā)器后變成氨氣，將之加熱到常溫后送氨氣緩沖槽備用。緩沖槽的氨氣經(jīng)減壓后送入氨氣/空氣混合器中，與來自送風(fēng)機的空氣混合后，通過噴氨隔柵(AmmoniaInjectionGrid,AIG)之噴嘴噴入煙氣中并與之充分混合，繼而進(jìn)入催化反應(yīng)器。當(dāng)煙氣流經(jīng)催化反應(yīng)器的催化層時，氨氣和NOx在催化劑的作用下將NO及NO2還原成N2和H2O。NOx的脫除效率主要取決于反應(yīng)溫度、NH3與N

5、Ox的化學(xué)計量比、煙氣中氧氣的濃度、催化劑的性質(zhì)和數(shù)量等。圖1SCR工藝流程圖Fig.1SchematicSelectiveCatalyticReduction(SCR)processSCR系統(tǒng)的布置方式有三種，上述后石電廠的布置方式稱為高溫高塵布置方式，此外還有高溫低塵及低溫低塵的布置形式。高溫高塵布置方式是目前應(yīng)用最為廣泛的一種，其優(yōu)點是催化反應(yīng)器處于300～400℃的溫度范圍內(nèi)，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，然而由于催化劑處于高塵煙氣中，條件惡劣，磨刷嚴(yán)重，壽命將會受到影響。高溫低塵布置方式是指SCR反應(yīng)器布置在省煤器后的高溫電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，該布置方式可防止煙氣中飛灰對催化劑的污染和

6、對反應(yīng)器的磨損與堵塞，其缺點是電除塵器在300~400℃的高溫下運行條件差。低溫低塵布置(或稱尾部布置)方式是將SCR反應(yīng)器布置在除塵器和煙氣脫硫系統(tǒng)之后，催化劑不受飛灰和SO2的影響，但由于煙氣溫度較低，一般需要氣氣換熱器或采用加設(shè)燃油或天然氣的燃燒器將煙溫提高到催化劑的活性溫度，勢必增加能源消耗和運行費用。SCR可能產(chǎn)生的問題主要有：(1)氨泄漏(NH3slip)，是指未反應(yīng)的氨排出系統(tǒng)，造成二次污染，采用合理的設(shè)計通常可以將氨的泄漏量控制在5ppm以內(nèi)；(2)當(dāng)燃用高硫煤時，煙氣中部分SO2將被氧化生成SO3，這部分SO3以及煙氣中原有的SO3將與NH3進(jìn)一步反應(yīng)生成氨鹽，從而造成

7、催化劑中毒或堵塞。其發(fā)生的主要副反應(yīng)有：2SO2+O2=2SO3(3)2NH3+SO3+H2O=(NH4)2SO4(4)NH3+SO3+H2O=NH4HSO4(5)這主要通過燃用低硫煤、降低氨泄漏量或?qū)CR反應(yīng)器置于FGD系統(tǒng)后來控制或減少氨鹽的生成。(3)飛灰中的重金屬(主要是As)或堿性氧化物(主要有MgO，CaO，Na2O，K2O等)的存在會使催化劑中毒或活性顯著降低。(4)過量的NH3可能和O2反應(yīng)生成N2O，盡管N2O對