18个SCR烟气脱硝技术详解

1、18个SCR烟气脱硝技术详解（解答）1、什么是SCR烟气脱硝技术？答：SCR烟气脱硝技术即选择性催化还原技术 （SelectiveCatalyticReduction ，简称 SCR），是向催化剂上游的 烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂，利用催化剂（铁、钒、 铬、钴或钼等碱金属）在温度为200-450 时将烟气中的NOx 转化为氮气和水。由于NH3具有选择性，只与NOx发生反应，基本不与02 反应，故称为选择性催化还原脱硝。在通常的设计中，使用液态 纯氨或氨水（氨的水溶液），无论以何种形式使用氨，首先使氨蒸 发，然后氨和稀释空气或烟气混合，最后利用喷氨格栅将其喷入 SCR反应器上游的烟气中。2

2、、SCR法的优点有哪些？答：SCR法是应用最多、技术最成熟的一种烟气脱硝技 木 该法的优点是：由于使用了催化剂，故反应温度较低；净化 率高，可高达85%以上;工艺设备紧凑，运行可靠；还原后的氮气 放空，无二次污染。3、SCR法的缺点有哪些？答：SCR法存在一些明显的缺点：烟气成分复杂，某些污染物可使催化剂中毒；高分散度的粉尘微粒可覆盖催化剂的表 面，使其活性下降；系统中存在一些未反应的NH3和烟气中的 S02作用，生成易腐蚀和堵塞设备的硫酸氨（NH4）2SO4和硫酸 氢氨NH4HSO4,同时还会降低氨的利用率；投资与运行费用较 咼。4、SCR系统里的NOx是如何被反应的？在SCR反应器内，NO

3、通过以下反应被还原：4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O6NO+4NH3 5N2+6H2O。当烟气中有氧气时，反应第一式优先进行，因此，氨消耗量 与NO还原量有一对一的关系。在锅炉的烟气中，NO2 一般约占总的NOx浓度的5% , NO2参与的反应如下：2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2O6NO2+8NH3 f 7N2+12H2O。上面两个反应表明还原NO2比还原NO需要更多的氨。在 绝大多数锅炉的烟气中，NO2仅占NOx总量的一小部分，因此 NO2的影响并不显著。5、SCR脱硝法的催化剂如何选择?答：SCR法中催化剂的选取是关键因素，对催化剂的要求 是活性高、寿命长、经济性好不产生

4、二次污染。在以氨为还原剂 来还原NOx时，虽然过程容易进行，铜、铁、铬、锰等非贵金 属都可起到有效的催化作用，但因烟气中含有 SO2、尘粒和水 雾，对催化反应和催化剂均不利，故采用铜、铁等金属作为催化 剂的SCR法必须首先进行烟气除尘和脱硫；或者是选用不易受肮 脏烟气污染和腐蚀等影响的，同时要具有一定的活性和耐受一定 温度的催化剂，如二氧化钛为基体的碱金属催化剂，其最佳反应 温度为 300-400C。6、如何保证SCR系统NOx脱除效率?答：SCR系统NOx脱除效率通常很高，喷入到烟气中的氨 几乎完全和NOx反应。有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离 开了反应器。一般来说，对于新的催化剂，氨逃逸

5、量很低。但是，随着催 化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸量就会增加，为了 维持需要的NOx脱除率，就必须增加反应器中NH3/NOX摩尔 比。当不能保证预先设定的脱硝效率和（或）氨逃逸量的性能标准 时，就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活 性和反应器性能。7、SCR脱硝过程中氨的氧化机理及危害？答：氨的氧化将一部分氨转化为其它的氮化合物。可能的反 应有：4NH3 + 5O24NO+6H2O4NH3 + 3O2 f2N2+6H2O2NH3+2O2 fN2O+3H2O。影响氨氧化反应的因素有：催化剂成分、烟气中各组分和氨的浓度、反应器温度等。一般认为在钒催化剂上，当温度超过 3

6、99弋时，氨的氧化对脱硝过程才有显著影响。其危害：首先，达到给定的NOx脱除率需要的氨供给率将 增加，需要添加额外的还原剂以替换被氧化的氨；第二，氨的氧 化减少了催化剂内表面吸附的氨，可能影响 NOx脱除，可能导 致催化剂体积不足；此外，由于氨不是被氧化就是与NOx反应或 者作为氨逃逸从反应器中排出，因此氨的氧化使 SCR工艺过程 的物料平衡变得复杂。因此，SCR烟气脱硝系统需要安装氨逃 逸的测量仪器。8、SCR脱硝过程中SO2氧化的机理及危害？答：SCR催化剂的氧化特性使燃用含硫煤的锅炉的脱硝反 应器也会将SO2氧化为SO3 : 2SO2+O2f2SO3。SO2氧化率受烟气中SO2浓度、反应

7、器温度、催化剂质 量、催化剂的结构设计及配方的影响。SO3的产生率正比于烟气中SO2的浓度。增加反应温度也 会加快SO2的氧化，当温度超过371 C时，氧化速率将迅速增 加。SO2氧化速率也与反应器中催化剂的体积成正比，因此， 为获得高的脱硝效率和低的氨逃逸而设计的反应器也会产生更多 的 SO3。SO3与催化剂组分及烟气组分反应，形成固体颗粒沉积在 催化剂表面或内部，缩短催化剂寿命。SCR反应器产生的SO3 增加了烟气中SO3的本底浓度。9、SCR脱硝过程中铵盐(如硫酸氢铵和硫酸铵)的形成机理 及危害。答：约在320弋以下，SO3和逃逸的氨反应，形成硫酸氢 铵和硫酸铵：NH3 + SO3 +

8、H2OfNH4HSO42NH3 + SO3 + H2O f(NH4)2SO4。这些物质从烟气中凝结并沉积，可以使催化剂失活；造成 SCR系统的下游设备沾污和腐蚀，增加空气预热器的压降并降 低其传热性能;使飞灰及脱硫装置副产物不适合于特定的用途。降低上述影响是将氨逃逸量维持在低水平以及控制燃用含硫 燃料锅炉SCR装置的SO2氧化率。铵盐沉积开始的温度是氨和 SO3浓度的函数，为了避免催化剂沾污，在满负荷条件下， SCR系统运行温度应该维持在320弋以上。10、影响SCR脱硝性能的因素有哪些?答：影响SCR脱硝性能的几个关键因素有：反应温度、烟 气速度、催化剂的类型、结构和表面积以及烟气/氨气的混

9、合效 果。催化剂是SCR系统中的主要部分，其成分组成、结构、寿 命及相关参数直接影响SCR系统的脱硝效率及运行状况。不同的催化剂适宜的反应温度也差别各异。反应温度不仅决 定反应物的反应速度，而且决定催化剂的反应活性。如果反应温度太低，催化剂的活性降低，脱硝效率下降，则达不到脱硝的效果。此外催化剂在低温下持续运行，还将导致催化剂的永久性损 坏;如果反应温度太高，则NH3容易被氧化，生成NOx的量增 加，甚至会引起催化剂材料的相变，导致催化剂的活性退化。在相同的条件下，反应器中的催化剂表面积越大，NO的脱 除效率越高，同时氨的逸出量也越少。NH3输入量必须既保证SCR系统NOx的脱除效率，又保 证

10、较低的氨逃逸率。只有气流在反应器中速度分布均匀及流动方 向调整得当，NOx转化率、氨逃逸率和催化剂的寿命才能得以 保证。采用合理的喷嘴格栅，并为氨和烟气提供足够长的混合烟 道，是使氨和烟气均匀混合的有效措施，可以避免由于氨和烟气 的混合不均所引起的一系列问题。11、运行中影响催化剂寿命的因素有哪些？答：因为SCR催化剂是在未经除尘的烟气中工作，故寿命 会受到下列因素的影响：1）、烟气携带的飞灰中含有Na、K、Ca、Si、As等时，会 使催化剂“中素”或受污染，从而降低催化剂的效能。2）、飞灰对催化剂反应器的磨损。3）、飞灰使催化剂反应器通道堵塞。4）、烟气温度降低，氨分子与SO3和H2O反应生

11、成 （NH4）2SO4或NH4HSO4，这是种有黏性的物质，会附着在催 化剂表面，易引起污染积灰进而堵塞催化剂的通道和微孔。、烟气温度过高会使催化剂烧结或失效。12、SCR脱硝工艺由那些系统组成?答：SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、 氨气喷入系统、反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控 制系统等组成。13、SCR系统反应器布置方式有那些？答：按SCR反应器在锅炉烟道中三种不同的安装位置可分 为三种布置方式，即热段/高含尘布置、热段/低含尘和冷段布 置。、热段/高含尘布置：反应器布置在空气预热器前温度为 360弋左右的位置，此时烟气中所含有的全部飞灰和 SO2均通 过催化剂反

12、应器，反应器的工作条件是在“不干净”的高尘烟气 中。由于这种布置方案的烟气温度在300400弋的范围内，适 合于多数催化剂的反应温度，因而它被广泛采用。但是由于催化剂是在“不干净”的烟气中工作，因此催化剂的 寿命会受下列因素的影响：烟气所携带的飞灰中含有Na,Ca,Si, As等成分时， 会使催化剂“中毒”或受污染，从而降低催化剂的效能。飞灰对催化剂反应器的磨损。飞灰将催化剂通道堵塞。如烟气温度升高，会将催化剂烧结，或使之再结晶而失效，如烟气温度降低，NH3会和SO3反应生成酸性硫酸铵，从 而会堵塞催化剂和污染空气预热器。高活性的催化剂会促使烟气中的S02氧化成SO3，因此 应避免采用高活性的

13、催化剂用于这种布置。为了尽可能地延长催 化剂的使用寿命，除了应选择合适的催化剂之外，要使反应器通 道有足够的空间以防堵塞，同时还要有防腐措施。、热段/低含尘布置：反应器布置在静电除尘器和空气预热器之间，这时，温度为300400弋的烟气先经过电除尘器以 后再进入催化剂反应器，这样可以防止烟气中的飞灰对催化剂的 污染和将反应器磨损或堵塞，但烟气中的SO3始终存在，因此 烟气中的NH3和SO3反应生成硫酸铵而发生堵塞的可能性仍 然存在。采用这一方案的最大问题是，静电除尘器很难在 300400C的温度下正常运行，因此很少采用。、冷段布置：反应器布置在烟气脱硫装置(FGD)之后，这 样催化剂将完全工作在

14、无尘、无SO2的“干净”烟气中，由于不 存在飞灰对反应器的堵塞及腐蚀问题，也不存在催化剂的污染和中毒问题，因此可以采用高活性的催化剂，减少了反应器的体积 并使反应器布置紧凑。当催化剂在“干净”烟气中工作时，其工作寿命可达 35年 (在“不干净”的烟气中的工作寿命为23年)。这一布置方式的主 要问题是，当将反应器布置在湿式FGD脱硫装置后，其排烟温 度仅为5060弋，因此，为使烟气在进入催化剂反应器之前达 到所需要的反应温度，需要在烟道内加装燃油或燃烧天然气的燃 烧器，或蒸汽加热的换热器以加热烟气，从而增加了能源消耗和 运行费用。对于一般燃油或燃煤锅炉，其SCR反应器多选择安装于锅 炉省煤器与空

15、气预热器之间，因为此区间的烟气温度刚好适合 SCR脱硝还原反应，氨被喷射于省煤器与SCR反应器间烟道内 的适当位置，使其与烟气充分混合后在反应器内与氮氧化物反 应，SCR系统商业运行业绩的脱硝效率约为50%90%。14、氨漏失(逃逸)有那些不利影响？、与SO3和H20生成硫酸氢氨，造成空预器堵塞、堵 塞催化剂孔道、造成ESP均流板堵塞。、与SO3和H20生成硫酸氨，增加烟囱细微颗粒排 放。、被脱硫浆液吸收，在皮带脱水车间稀释，散发臭味。、被飞灰颗粒捕捉，降低飞灰荷阻比，影响除尘效率并 污染飞灰，影响粉煤灰的出售。15、安装SCR系统导致烟气中SO3含量增大对机组运行的 影响？答：、和氨漏失生成

16、硫酸氢氨，使空预器和静电除尘器堵塞。、烟气的酸露点温度升高，造成设备腐蚀。、硫酸雾使烟气呈蓝色，影响电厂环保形象。、硫酸雾可能会在烟囱附近沉降，直接影响电厂。、和氨漏失生成硫酸氨，增大细微颗粒排放。16、安装SCR脱氮装置引起的烟气流动阻力对机组运行的 影响？答：、增大引风机负载，造成引风机电耗增大。、增大空预器热端压差，空气侧向烟气侧泄漏量增大且 会造成空预器关键零部件受压应力增大，导致空预器故障。17、何为SCR系统摩尔比？有什么作用？答：SCR系统摩尔比指参与脱硝反应的氨氮配比，即 NH3/N0X，是SCR脱硝系统的一个重要技术指标。根据脱硝反 应方程式，1摩尔NH3与1摩尔NOx进行反

17、应。理论上，假定所有氨参与反应，NH3/NOX摩尔比为0.8时 的脱硝效率可达到80%。根据所要求的脱硝效率为80%，氨逃 逸率3ppm，则相应的摩尔比约为0.812。摩尔比可由程序决定或在现场调试时设定。摩尔比的计算公 式如下：NH3/NOX摩尔比二脱硝效率/100+氨逃逸率/进口 NOx值在SCR控制系统中通过锅炉烟气流量、进口 NOx浓度 和摩尔比三者的乘积计算出所需氨流量后送到控制器中，与实际 氨流量进行比较。对误差信号进行PI调节，调整氨流量控制阀的开度，从需最终控制脱硝效率。18、SCR脱硝系统对空预器的性能有哪些影响？采取什么措 施应对？答：由于氨与NOx的不完全反应，会有少量的氨与烟气一 道逃逸出反应器。逃逸的NH3与烟气中的SO3和H2O形成 NH4HSO4，在150-230 C时，会对空预器冷段形成强烈腐蚀， 同时造成空预器积灰。通常氨的逃逸率（体积分数）为1x10-6以下时，NH4HSO4 生产量很少，堵塞现象不明显；若氨逃逸率