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1、SCRDeNOx選擇催化還原脫氮HaldorTopsoeA/S丹麥托普索公司PerMorsing和TorbenSlabiak2003年11月19介紹托普索公司自1940年成立以來，一直潛心于催化劑的研究、發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)，催化工藝的發(fā)展并提供使用催化劑和工藝的工廠。自80年代初，托普索公司就一直積極致力于SCRDeNOx研究，最初的兩座燃煤鍋爐基于滑流的演示裝置是在1987年開車的。這兩個裝置的設計與經(jīng)驗為大規(guī)模裝置的設計奠定了基礎。第一批應用的大規(guī)模裝置分別是開車于1991年的丹麥Nordjylland電站
2、中300MW鍋爐和1993年Avedre電站的250MW鍋爐上安裝的裝置。自那時起至今，托普索公司已經(jīng)為脫除燃氣、燃油、燃煤鍋爐，汽油、柴油發(fā)動機，燃氣輪機、焚化爐以及化工裝置的氮氧化物向250多家工廠提供了工藝技術、設備及催化劑。最大的SCR裝置是安裝在一臺700MW的鍋爐上，進行流量超過2,500,000Nm3/h的氣體處理。SCRDeNOx工藝是除去煙氣中氮氧化物的最有效工藝。70年代末，日本首次推出此工藝，約十年后，德國也有了該工藝。大多數(shù)的SCRDeNOx裝置是安裝在電廠的鍋爐上，而現(xiàn)在該工藝正越
3、來越多地應用到垃圾焚燒裝置以及其它來自化工廠的廢氣處理上。在過去的4年里，美國東北部的一些州，已有大量的燃煤鍋爐采用了SCRDeNOx工藝，并且還有大量的燃氣輪機也安裝了SCR裝置。在歐盟內(nèi)，現(xiàn)有的立法將導致所有的新建燃煤電廠鍋爐要強制性地安裝SCRDeNOx裝置。SCRDeNOx工藝在SCRDeNOx工藝中，氮氧化物在催化劑作用下被氨還原為無害的氮氣和水，不產(chǎn)生任何二次污染，其化學反應如下：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O上述化學反應在不使用催化劑時也許可在溫
4、度900-1100°C的均勻氣相下進行，而在SCRDeNOx工藝中，因使用了催化劑，反應通?？稍跍囟?50-450°C下進行。由于使用了特殊的催化劑，該工藝可在低溫（低至約200°C），也可在高溫（高達約550°C）狀態(tài)下操作。19圖1SCRDeNOx工藝示意圖SCRDeNOx裝置的主要組成部分包括一個裝催化劑的反應器、一個儲罐及一個還原劑注入系統(tǒng)。還原劑既可是帶壓的無水液氨，也可是常壓下的氨水溶液（通常重量濃度為25%），此外還可能是尿素水溶液（通常重量濃度為40%）。當采用氨水或尿素溶液時，通常將其通過
5、位于導管或滑流的霧化噴嘴直接注入到煙氣通道中。除此外，該工藝將和下面描述的基于無水液氨的工藝相同。無水液氨的儲存壓力取決于儲罐的溫度（例如20°C時壓力為10bar）。液氨通過蒸發(fā)器中的蒸汽、熱水、或電被減壓并蒸發(fā)，然后，蒸發(fā)的氨氣經(jīng)空氣稀釋，通過注樣系統(tǒng)被注入到煙氣中。注入系統(tǒng)由許多注射噴嘴組成，為的是獲得氨和煙氣的均勻分布。另一方面，在噴嘴數(shù)量較少的情況下，可以結合一個靜態(tài)的混合器一起使用。氨氣在煙氣內(nèi)的均勻分布對于實現(xiàn)氮氧化物的有效還原、較低的氨逸出量以及由此而達到催化劑的有效利用都十分重要。在氮氧化
6、物還原程度很高時，均勻分布相當重要。在反應器入口的氣體分散系統(tǒng)能使得通過反應器的氣體形成較好的分布，以有效地利用催化劑。通常，借助位于反應器頂部的導流葉片可達到良好的氣體分布。對于高粉塵SCR反應器，導流葉片一般還配一個使粉塵粒子向同一方向流動的整流器以減少灰塵的腐蝕和在催化劑上的沉積而導致催化劑孔堵塞。19SCRDeNOx反應器（圖2）一般是一個矩形的容器（筒狀反應器適用于加壓煙氣，壓力在2-3bar），通常包括放置在合適的支撐架上的兩個或更多個獨立的催化劑模塊。反應器通常還為備用催化劑層的留有空間以減少
7、催化劑消耗。根據(jù)煙氣中的含塵量，為防止粉塵沉積，在每層催化劑上安裝氣動吹灰器。對于燃煤鍋爐有高粉塵的裝置，吹灰器是標準配置設備。根據(jù)托普索公司的經(jīng)驗，即使粉塵濃度達到20克/標立方米，每天用過熱蒸汽進行一次吹掃就能足以保持催化劑干凈。圖2：安裝有催化劑模塊的SCRDeNOx反應器一臺工藝計算機(見圖1)根據(jù)設定值、負荷信號以及進入催化劑前的NOx濃度可計算出需注入的液氨量。根據(jù)反應器出口NOx濃度的反饋信號可以調(diào)節(jié)氨補充。對柴油機裝置，通常用描述NOx濃度與負荷關系曲線的發(fā)動機圖表來代替NOx的入口測量。這
8、個曲線圖表已儲存在工藝計算機中。由于反應器存在一定的響應時間，出口處NOx濃度的反饋調(diào)節(jié)不能提供足夠的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，因此不能單純地只采用基于出口處NOx濃度的反饋調(diào)節(jié)。SCR工藝布置在燃煤電廠，SCRDeNOx19反應器通常位于鍋爐和空氣預熱器（高粉塵布置），之間，但是，在某些情況下，需要安裝在灰塵過濾器和脫硫裝置的后面（見圖3）。這種布置被稱為尾端/低塵，由于其再加熱的成本高，這種布局僅僅適用于煙氣中含有大量催化劑
