SCR脫硝

什么是SCR煙氣(qi)脫硝技(ji)術？

SCR脫(tuo)硝（Selective Catalytic Reduction，簡稱SCR）即選擇性催化還原脫硝技術，有時也被稱為氨催化還原法脫硝，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(鐵、釩、鉻、鈷或鉬等堿金屬) 在溫度為200-450℃時將煙氣中的 NOx轉化為氮氣和水。在通常的設計中，使用液態純氨或氨水（氨的水溶液）作為SCR脫硝劑，無論以何種形式使用氨，都要首先使氨蒸發，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(xiao)在國內外得到(dao)了廣泛(fan)的應用。

SCR脫硝工(gong)藝存在一些(xie)明顯的缺點(dian)：煙氣往往成分復雜，某(mou)些(xie)污(wu)染物可(ke)使(shi)脫硝催化(hua)劑(ji)(ji)中毒；高分散度的粉塵(chen)微粒可(ke)覆蓋催化(hua)劑(ji)(ji)的表面，使(shi)其活性下降(jiang)；SCR脫硝系(xi)統中存在一(yi)些(xie)未反應的NH3和煙氣中的SO2作用，生成易腐蝕和堵塞脫(tuo)硝設備的(de)硫酸氨(an)(NH4)2SO4和硫酸氫氨NH4HSO4,同時(shi)還會降(jiang)低氨的利用率；SCR脫(tuo)硝(xiao)設備(bei)的投資與運行費用較高，SCR脫硝系統的投資規模和運行成本都遠高于SNCR脫硝系統；作為SCR還原劑的液氨屬于危化品，在儲存和使用方面存在一定的安全隱患；SCR脫硝系統使用液氨或氨水作為脫硝劑（還原劑），都可能因為氨逃逸形成二次污染；SCR脫硝設備必須采用昂貴的催化劑，脫硝催化劑在使用一定時限之后必須返廠再生或者報廢；SCR脫硝裝置結構相比于SNCR和氧化法都更復雜。但是在過去的十多年間，SCR催化還原法脫硝技術卻是大型鍋爐（如電廠鍋爐）或大型窯爐上應用得較多的脫硝技術，一部分原因在于傳統的SNCR脫硝技術應用在大型鍋爐和窯爐上的脫硝效率偏低（僅為30%至50%），無法滿足客戶的達標排放的要求，而以廣東綠能環保的ESNCR脫硝為代表的新型選擇性非催化還原脫硝技術，和以LN-OX氧化法爐外脫硝為代表的新型氧化法脫硝技術，都是近年出現的新技術。

SCR脫硝對氮(dan)氧(yang)(yang)化(hua)物的(de)脫(tuo)除效率較高（可(ke)達90%以(yi)上），溫(wen)度窗口(kou)居中（相對于SNCR的(de)高溫(wen)和氧(yang)(yang)化(hua)法的(de)低溫(wen)）。在(zai)煙氣(qi)溫(wen)度不適合其它脫(tuo)硝工藝時，SCR可(ke)能成為唯一的(de)選擇；而在(zai)某些爐(lu)型上采(cai)用SCR脫(tuo)硝，則具有獨(du)特的(de)優勢。在(zai)某些情(qing)況下，采(cai)用單一脫(tuo)硝技術無法達標排放，也可(ke)以(yi)采(cai)用SNCR/SCR混合煙(yan)氣(qi)脫硝技術，或者(zhe)氧化法/SCR混合煙氣脫(tuo)硝技術，或(huo)者氧化(hua)法/SNCR混(hun)合(he)煙氣(qi)脫(tuo)硝(xiao)技術(shu)，這幾種混(hun)合(he)脫(tuo)硝(xiao)技術(shu)在廣東綠(lv)能環保(bao)都有成(cheng)功(gong)案例。

SCR脫硝技術原理：

在催化劑作用下，向溫度約200～450 ℃的煙氣中噴入氨，將NOx還原成N₂和H₂O。

SCR的選擇性是(shi)指在催化劑的作(zuo)用下，在氧(yang)(yang)氣(qi)存在條件下，NH3優先(xian)和NOx發(fa)生還原(yuan)脫除反應，生成氮(dan)氣(qi)和水，而不被煙氣(qi)中的氧(yang)(yang)氣(qi)氧(yang)(yang)化成氮(dan)氧(yang)(yang)化物NOx。SCR脫硝的主要(yao)反應式為(wei)：

    4NO+4NH₃+O₂-----4N₂+6H₂O

2NO₂+4NH₃+O₂---3N₂+6H₂O

SCR脫硝工藝的(de)催化劑如何選擇？

SCR脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)工藝中催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)選(xuan)取是關(guan)鍵因(yin)素，對脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)要求是活(huo)性高、壽命長、經濟(ji)性好、不(bu)(bu)產生二次(ci)污(wu)染(ran)。在(zai)以(yi)氨為還原(yuan)劑(ji)(ji)來還原(yuan)NOx時(shi)，雖然(ran)過程容易進(jin)行(xing)，銅、鐵、鉻、錳等非貴金(jin)屬(shu)都可起到有效的(de)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)作(zuo)用，但因(yin)煙氣(qi)中含有SO2、塵粒和(he)水霧，對催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)反應和(he)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)均不(bu)(bu)利，故采用銅、鐵等金(jin)屬(shu)作(zuo)為脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)SCR脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)工藝必須首先(xian)進(jin)行(xing)煙氣(qi)除塵和(he)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫；或者(zhe)選(xuan)用不(bu)(bu)易受骯臟煙氣(qi)污(wu)染(ran)和(he)腐蝕等影響的(de)，同時(shi)具有一定的(de)活(huo)性和(he)耐受一定溫(wen)度的(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)，如二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鈦為基(ji)體的(de)堿金(jin)屬(shu)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)，其最佳反應溫(wen)度為300-400℃。脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)不(bu)(bu)同決(jue)定了SCR脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)溫(wen)度窗口的(de)不(bu)(bu)同。

如(ru)何保證SCR系統 NOx脫除效率？

SCR脫硝(xiao)系統 NOx脫除效(xiao)率通常很高(gao)，噴入(ru)到煙氣中(zhong)的(de)氨(an)幾乎(hu)完(wan)全和(he) NOx反(fan)應(ying)(ying)。有一小部(bu)分氨(an)不反(fan)應(ying)(ying)而是(shi)作(zuo)為氨(an)逃(tao)逸離(li)開了(le)(le)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)。一般(ban)來(lai)說，對于新(xin)的(de)脫硝(xiao)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)，氨(an)逃(tao)逸量很低。但(dan)是(shi)，隨著催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)失(shi)活(huo)(huo)或(huo)者表面被(bei)飛灰覆蓋或(huo)堵(du)塞，氨(an)逃(tao)逸量就會增加，為了(le)(le)維持需(xu)要的(de) NOx脫除率，就必須(xu)增加反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong) NH3/NOx摩爾(er)比。當不能保證預(yu)先設(she)定的(de)脫硝(xiao)效(xiao)率和(he)（或(huo)）氨(an)逃(tao)逸量的(de)性(xing)能標準時，就必須(xu)在(zai)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)內添加或(huo)更換新(xin)的(de)脫硝(xiao)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)以恢(hui)復催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)活(huo)(huo)性(xing)和(he)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)性(xing)能。

SCR脫硝過程中(zhong)氨的氧化機理及危害？

氨的氧(yang)化(hua)將(jiang)一部分氨轉(zhuan)化(hua)為其它的氮化(hua)合物。可能的反應有：

4NH3 + 5O2 → 4NO+ 6H2O

4NH3 + 3O2 → 2N2+ 6H2O

2NH3 + 2O2 → N2O+ 3H2O

影響(xiang)氨氧化反(fan)(fan)應的(de)(de)因素有：催(cui)化劑成分、煙(yan)氣中(zhong)各組分和(he)氨的(de)(de)濃(nong)度、反(fan)(fan)應器溫(wen)度等(deng)。廣東綠能環保的(de)(de)實踐(jian)表明，在釩(fan)催(cui)化劑上，當溫(wen)度超過(guo) 399℃時，氨的(de)(de)氧化對脫硝(xiao)過(guo)程才(cai)有顯著影響(xiang)。

氨(an)氧(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)危害：首先，達到給定(ding)的(de)(de)(de) NOx脫除(chu)(chu)率需要(yao)的(de)(de)(de)氨(an)供給率將增加，需要(yao)添加額外的(de)(de)(de)還(huan)原(yuan)劑以替換被(bei)氧(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)氨(an)；第二，氨(an)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)減少了催化(hua)(hua)劑內表面吸附的(de)(de)(de)氨(an)，可能影響 NOx脫除(chu)(chu)，導致(zhi)催化(hua)(hua)劑體積不足；此外，由于氨(an)不是被(bei)氧(yang)化(hua)(hua)就是與(yu) NOx反(fan)應(ying)或者(zhe)作為氨(an)逃逸從(cong)反(fan)應(ying)器中排出，因(yin)此氨(an)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)使SCR脫硝(xiao)(xiao)過程(cheng)的(de)(de)(de)物(wu)料平衡變得復雜。因(yin)此，SCR煙氣脫硝(xiao)(xiao)系統需要(yao)安裝氨(an)逃逸的(de)(de)(de)測量儀器。

SCR脫硝(xiao)過程中SO2氧(yang)化的(de)機理及危害？

SCR催化劑(ji)的(de)氧(yang)化(hua)特性(xing)使燃用含硫煤的(de)鍋爐的(de)脫硝反(fan)應(ying)器也(ye)會(hui)將 SO2氧(yang)化(hua)為 SO3： 2SO2 + O2 → 2SO3 。SO2氧(yang)化(hua)率(lv)(lv)受煙(yan)氣中(zhong) SO2濃度(du)、反(fan)應(ying)器溫(wen)(wen)度(du)、催化(hua)劑(ji)(ji)質量、催化(hua)劑(ji)(ji)的(de)結構設(she)計(ji)及配方(fang)的(de)影響(xiang)。SO3的(de)產(chan)生(sheng)率(lv)(lv)正比于(yu)煙(yan)氣中(zhong) SO2的(de)濃度(du)。增(zeng)加(jia)反(fan)應(ying)溫(wen)(wen)度(du)也(ye)會(hui)加(jia)快 SO2的(de)氧(yang)化(hua)，當溫(wen)(wen)度(du)超過(guo) 371℃時(shi)，氧(yang)化(hua)速(su)率(lv)(lv)將迅速(su)增(zeng)加(jia)。SO2氧(yang)化(hua)速(su)率(lv)(lv)也(ye)與反(fan)應(ying)器中(zhong)催化(hua)劑(ji)(ji)的(de)體(ti)積成正比，因此，為獲得高的(de)脫硝效率(lv)(lv)和低的(de)氨逃(tao)逸而設(she)計(ji)的(de)反(fan)應(ying)器也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)更多的(de) SO3。

SO3與催化劑組(zu)分及煙(yan)氣(qi)組(zu)分反應，形成固體顆粒沉(chen)積在催化劑表(biao)面或內部(bu)，縮短催化劑壽命。SCR反應器產生的SO3也增加(jia)了煙(yan)氣(qi)中SO3的本底濃度。

SCR脫硝過程中銨鹽（如硫酸氫銨和硫酸銨）的(de)形成機理及危害

約在(zai) 320℃以下，SO3和逃逸的氨反應，形成硫酸氫銨和硫酸銨：

NH3 + SO3 + H2O→ NH4HSO4

2NH3 + SO3 + H2O →（NH4）2SO4

這些物質從煙氣(qi)中凝結并(bing)沉(chen)積(ji)，可以使脫(tuo)(tuo)硝(xiao)催化(hua)(hua)劑失活；造成 SCR脫(tuo)(tuo)硝(xiao)系(xi)統的下(xia)游設(she)備沾污(wu)和(he)腐蝕，增加空(kong)氣(qi)預熱(re)器的壓降并(bing)降低其傳熱(re)性(xing)能；使飛灰及(ji)脫(tuo)(tuo)硫裝置副產物不適合(he)于特定的用(yong)途(tu)。降低上述影響(xiang)是(shi)將(jiang)氨逃(tao)逸量維持在低水平以及(ji)控(kong)制燃用(yong)含硫燃料鍋爐SCR裝置的SO2氧(yang)化(hua)(hua)率(lv)。銨(an)鹽沉(chen)積(ji)開(kai)始的溫(wen)度是(shi)氨和(he)SO3濃度的函數，為了避免脫(tuo)(tuo)硝(xiao)催化(hua)(hua)劑沾污(wu)，在滿(man)負荷條件下(xia)，SCR脫(tuo)(tuo)硝(xiao)系(xi)統運行(xing)溫(wen)度應該維持在 320℃以上。

影響SCR脫(tuo)硝性能的因素有(you)哪些？

影響SCR脫硝性能的(de)幾個關鍵因(yin)素有：反(fan)應溫度(du)、煙(yan)氣速度(du)、催化(hua)劑的(de)類型、結(jie)構和表面(mian)積以及煙(yan)氣/氨氣的(de)混合(he)效果。

催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是SCR脫(tuo)硝系統中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)主(zhu)要部(bu)分，其成(cheng)(cheng)分組成(cheng)(cheng)、結構(gou)、壽命及相(xiang)(xiang)關參數直接(jie)影響SCR系統的(de)(de)(de)脫(tuo)硝效(xiao)率(lv)及運(yun)行狀(zhuang)況。不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)適宜的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫度也差(cha)別各異。反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫度不(bu)僅(jin)決定(ding)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)物的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)速(su)度，而且(qie)決定(ding)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)活性。如果(guo)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫度太(tai)低(di)，催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)活性降(jiang)低(di)，脫(tuo)硝效(xiao)率(lv)下(xia)降(jiang)，則達不(bu)到脫(tuo)硝的(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)。此(ci)外催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)在低(di)溫下(xia)持續運(yun)行，還將(jiang)導致催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)永久性損(sun)壞(huai)。如果(guo)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)溫度太(tai)高，則NH3容易被氧化(hua)(hua)(hua)，生成(cheng)(cheng)NOx的(de)(de)(de)量增加(jia)，甚至會(hui)引起催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)材(cai)料的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)變，導致催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)活性退化(hua)(hua)(hua)。在相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)條件(jian)下(xia)，反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)器中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)表面積(ji)越大(da)，NOx的(de)(de)(de)脫(tuo)除效(xiao)率(lv)越高，同(tong)時氨的(de)(de)(de)逸出量也越少。

NH3輸入量必須既保證SCR脫(tuo)硝系(xi)統NOx的(de)(de)脫(tuo)除(chu)效(xiao)率(lv)(lv)，又保證較低的(de)(de)氨(an)(an)逃(tao)(tao)逸率(lv)(lv)。只有(you)氣流在反應器中速度分布(bu)均勻及(ji)流動方向調整得(de)當，NOx轉(zhuan)化(hua)率(lv)(lv)、氨(an)(an)逃(tao)(tao)逸率(lv)(lv)和催(cui)化(hua)劑的(de)(de)壽(shou)命(ming)才能得(de)以保證。采(cai)用合理的(de)(de)噴嘴格柵(zha)，并(bing)為氨(an)(an)和煙氣提供足夠長(chang)的(de)(de)混合煙道，是使氨(an)(an)和煙氣均勻混合的(de)(de)有(you)效(xiao)措施，可以避免由于(yu)氨(an)(an)和煙氣的(de)(de)混合不均所引起的(de)(de)一系(xi)列(lie)問題(ti)。

廣東綠能環保的SCR脫硝工藝通過總結多年來大量脫硝工程案例的經驗，深入研究SCR脫硝原理，在SCR脫硝催化劑、噴氨格柵等方面均采用優化過的設計參數，針對電廠鍋爐脫硝、垃圾焚燒廠脫硝、工業鍋爐脫硝、燃氣鍋爐脫硝、焦爐脫硝、鋼鐵廠燒結機脫硝、玻璃窯爐脫硝、馬蹄焰窯爐脫硝等均達到90％以上的脫硝率。

綠(lv)能(neng)脫硝(xiao)工程(cheng)近期案例(li)

廣東(dong)金意陶陶瓷集團(tuan)有限公(gong)司  SNCR

佛山市新華陶瓷有限公司SNCR

廣東興(xing)輝陶瓷有限公司SNCR

廣東(dong)鋁(lv)鑫鋁(lv)材有限公司   氧(yang)化法

佛山市三(san)水威特(te)精(jing)工建材有限公司SNCR

恩平金豐織染實業有限公司SNCR

山(shan)東亞細亞陶瓷(ci)有限公司SNCR+氧化(hua)法

淄博金卡陶瓷有(you)限公(gong)司SNCR+氧化法

山東宏獅陶瓷(ci)科技(ji)有限(xian)公司SNCR+氧(yang)化(hua)法

河(he)北萊特陶瓷有限公SNCR+氧化法(fa)

高邑縣福隆(long)陶瓷有(you)限公司SNCR+氧(yang)化法

濟南釆明實(shi)業有限公(gong)司     導熱(re)油爐SNCR

任丘市普鑫紙業有限公司SNCR

洛(luo)陽中鋼耐材有限公司（國(guo)營(ying)）SNCR+氧化法(fa)

山東魯中(zhong)耐火材料有限公司(si)SCR

淄博華磁制釉(you)有限公司SCR

淄博華磁制釉有(you)限公司（山西(xi)陽城(cheng)廠）SNCR+氧化法

東莞隆信木業(ye)     導(dao)熱油爐SNCR

新疆天山(shan)建(jian)材有(you)限公司     窯(yao)爐 SNCR

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