• SCR脫硝技術




    SCR脫硝技術

    1.SCR脫硝技術原理及特點

    圖1  SCR(Selective Catalytic Reduction)脫硝技術原理

        SCR脫硝技術,即選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction)是指在催化劑(如TiO2、V2O5、WO3)作用下,還原劑NH3在290-400℃下將煙氣中的NO和NO2還原成無毒的N2和H2O,而幾乎不發生NH3的氧化反應,從而降低NH3的消耗。

    2. SCR脫硝系統及工藝

    SCR脫硝系統是向催化劑上游的煙氣中噴入氨氣或其它合適的還原劑、利用催化劑將煙氣中的NOx轉化為N2和H2O。在系統運行中首先將氨蒸發,然后氨和稀釋空氣或煙氣混合,最后利用噴氨格柵將其噴入SCR反應器上游的煙氣中。SCR脫硝系統主要包括:反應器系統;煙氣系統;還原劑儲存、制備及加注系統;吹灰系統。

    2.1 反應器系統

        反應器系統,即催化劑系統。反應器系統如圖2所示:

    圖2 反應器系統圖


    SCR脫硝系統中的催化劑分別有蜂窩式、板式、波紋式三種。

    圖3 催化劑安裝工藝

    對三種催化劑進行比較,對比結果如表1所示:




    表1 三種催化劑的比較


    催化劑的化學壽命使用單體催化劑活性和總體體積量來保證。化學壽命期內催化劑的性能可以滿足要求,催化劑余量起到關鍵作用。催化劑體積余量選擇如圖4所示:

    圖4 催化劑體積余量選擇

    SCR催化劑化學構成如下:

    載體成分:TiO2(>80%);

    主要活性成分:V2O5(<2%);WO3:提高高溫區段的活性,同時抑制氧化率,增強熱穩定性,防止燒結造成比表面積減小;MoO3:提高As毒化能力。

    其它成分:SO、鈦以外的無機氧化物等;

    結構成分:玻璃纖維等(增強),聚環氧乙烯等(粘結劑)。

    2.2 煙氣系統

    ⑴通過數模和物模試驗在反應器入口之前設置多層均布裝置,實現灰塵、煙氣量、溫度及氮氧化物在反應器截面上的均布。

    ⑵通過技術支持方三角翼專利技術使還原劑在反應器截面上的實現均布。

    圖5 三角翼均布裝置

    2.3 還原劑儲存、制備及加注系統

        SCR脫硝系統中一般以液氮、氨水、尿素作為還原劑,如圖所示。

    圖6 液氮作為還原劑系統圖

    圖7 氨水作為還原劑系統圖


    圖8 尿素作為還原劑系統圖


    SCR系統由氨供應系統、氨氣/空氣噴射系統、催化反應系統以及控制系統等組成,為避免煙氣再加熱消耗能量,一般將SCR反應器置于省煤器后、空氣預熱器之前,即高塵段布置。氨氣在空氣預熱器前的水平管道上加入,并與煙氣混合。催化反應系統是SCR 工藝的核心,設有NH3的噴嘴和粉煤灰的吹掃裝置,煙氣順著煙道進入裝載了催化劑的SCR反應器,在催化劑的表面發生NH3催化還原成N2。催化劑是整個SCR系統關鍵,催化劑的設計和選擇是由煙氣條件、組分來確定的,影響其設計的三個相互作用的因素是NOx脫除率、NH3的逃逸率和催化劑體積。


    圖9  SCR(Selective Catalytic Reduction)脫硝工藝流程圖


    3.技術支持及優勢


    CFD模擬試驗項目主要包括:SCR反應器流場分布試驗、SCR反應器NH3/NOx混合試驗、SCR系統壓力損失試驗、SCR反應器積灰試驗。混合試驗模型如圖所示。

    圖10 混合模型試驗物理及計算機模型


    SCR脫硝技術的主要優勢有以下幾個方面:

    ⑴適應不同的煙氣條件;

    ⑵保證了氨氣與煙氣的有效混合;

    ⑶減少噴氨點數量九成以上(通常3-8個噴氨點);

    ⑷使由銨鹽造成的噴嘴堵塞風險降至最低;

    ⑸簡化了調試程序,縮短了調試時間;

    ⑹無論負荷變化多大,運行條件多么復雜,公司始終滿足脫硝效率和氨逃逸率的承諾值。




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