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SCR煙氣脫硝工藝的影響因素

时间: 2021-05-14
一、SCR煙氣脫硝原理
在催化劑作用下,向溫度約280℃~420℃的煙氣中噴入氨,將NO還原成N2和NO。
 
 
基本反應方程式:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
4NO2+2NH3+O2→3N2+6H2O 
副作用方程式:
SO2+1/2O2→SO3
NH3+SO3+H2O→NH4HSO4 
 
二、SCR煙氣脫硝工藝的影響因素
1.1、溫度對催化劑反應性能的影響
目前,運用于電廠煙氣脫硝中的SCR催化劑很多,不同的催化劑,其適宜的反應溫度也差別各異。如果反應溫度太低,催化劑的活性降低,脫硝效率下降,則達不到脫硝的效果。並且,如果催化劑在低溫下運行,將導致催化劑的永久性損壞;如果反應溫度太高,NH3容易被氧化,生成NOx的量增加,甚至會引起催化劑材料的相變,導致催化劑的活性退化。
采用何種催化劑與SCR反應器的布置方式是密切相關的,一般可以把催化劑的種類分爲三類:高溫催化劑(345℃~590℃)、中溫催化劑(260℃~380℃)和低溫催化劑(80℃~300℃)。目前,國內外SCR系統大多采用高溫催化劑。 
 
1.2、空速(SV)對催化劑性能的影響
煙氣在SCR反應塔中的空塔速度是SCR的一個關鍵設計參數,它是煙氣體積流量(標准狀態下的濕煙氣)與SCR反應塔中催化劑體積比值,反映了煙氣在SCR反應塔內的停留時間的大小。煙氣的空塔速度越大,其停留時間越短。一般SCR的脫硝效率將隨煙氣空塔速度的增大而降低。空塔速度通常是根據SCR反應塔的布置、脫硝效率、煙氣溫度、允許的氨逃逸量以及粉塵濃度來確定的。
 
1.3、摩爾比對NO轉換的影響
理論上,1mol的NO需要1mol的NH3去脫除,根據化學反應平衡知識,NH3量不足會導致NOx的脫除效率降低,但在工程實踐中,NH3過量又會帶來NH3對環境的二次汙染,一般在設計過程中,NH3/NO的值控制在0.8~1.2的範圍內比較合適,並且結合機組負荷的變化而變化。
 
1.4、催化劑的選擇對SCR工藝的影響
SCR系統中的重要組成部分是催化劑,催化劑的選擇不僅僅是針對反應溫度的不同來選擇,並且要考慮SCR裝置的壓降,布置的合理性等因素。當前流行的成熟催化劑有蜂窩式、波紋狀和平板式等。平板式催化劑一般是以不鏽鋼金屬網格爲基材負載上含有活性成分的載體壓制而成;蜂窩式催化劑一般是把載體和活性成分混合物整體擠壓成型;波紋狀催化劑是外形如起伏的波紋,從而形成小孔。當前各種催化劑活性成分大部分爲WO3和V2O5。
各種催化劑性能參見下表:
性能參數 平板式催化劑 蜂窩式催化劑 波紋狀催化劑
催化劑活性
氧化率
壓力損失
抗腐蝕性 一般 一般
抗中毒性
堵塞可能性
耐熱性
 
三、選擇性催化還原法(SCR)常規布置方法
1.1、高含塵布置方案
 
 
■ 烟气未经过除尘,烟气中重金属、SO2等含量较高,对催化剂的活性存在不利影响,容易造成下游设备和反应器本体堵灰。
■ 反应温度比较合适(300~400℃),运行费用较低
■ 对于高含尘烟气,催化剂烟气通道必须加大以避免堵灰,这样会降低催化剂的比面积,从而会增大催化剂的用量。
■ 钢材耗量较大。
  
1.2、低含塵布置方案

■ 飛灰含量小,適用于場地無法按照高含塵方式布置的改造項目或煙氣中毒性物質過高的情況。
■ 烟气温度低于反应温度,需要辅助热源进行烟气再热,可以采用蒸汽加热或二次燃烧加热,一般再热系统需要增加约3%的厂用电率。由于大部分毒性物质和灰尘已经在除尘和脱硫装置中脱硫,所以催化剂寿命可以大大延长。
■ 可以选用较小的催化剂烟气通道,大大提高催化剂的比面积,从而降低催化剂的整体用量,降低初投资和催化剂更换运行费用。
2.1、SCR反應器末端布置的特點
末端布置SCR工藝的優點:
(1)鍋爐煙氣經過除塵脫硫後,可以采用更大煙氣流速和空速,從而使催化劑的消耗量大大的減少;
(2)按的逃逸量是最少的,並且不會腐蝕構築物(煙囪采用防腐煙囪);
(3)不會産生SO3,防止二次汙染。
其缺點是:
(1)一定要設置煙氣再熱系統,增加了投資和運行成本;
(2)很難找到符合反應條件的催化劑。
 
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