【正文】 速度，所以溫度的控制是至關(guān)重要的。該工藝不需催化劑，但脫硝效率低，高溫噴射對(duì)鍋爐受熱面安全有一定影響。存在的問(wèn)題是由于溫度隨鍋爐負(fù)荷和運(yùn)行周期而變化及鍋爐中 NOx濃度的 不規(guī)則性，使該工藝應(yīng)用時(shí)變得較復(fù)雜。在同等脫硝率的情況下，該工藝的 NH3耗量要高于 SCR工藝，從而使 NH3的逃逸量增加。 SCR（ 選擇性催化還原法） 技術(shù)原理 有多種還原劑（ CH H CO和 NH3）可以將 NOx還原成 N2，尤其是 NH3可以按下式選擇性地和 NOx反應(yīng)： 4NH3+4NO+O2→ 4N2+6H2O （ 1） 2NO2+4NH3+O2→ 3N2+6H2O （ 2） 通過(guò)使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，上述反?yīng)可以在 200～ 450℃的范圍內(nèi)有效進(jìn)行。在 NH3/NOx為 1（摩爾比）的條件下，可以得到 80%～ 90%的脫硝率。在反應(yīng)過(guò)程中， NH3有選擇性地和NOx反應(yīng)生成 N2和 H2O，而不是被 O2所氧化。 4NH3+5O2→ 4NO+6H2O 選擇性反應(yīng)意味著不應(yīng)發(fā)生氨和二氧化硫的氧化反應(yīng)過(guò)程。然而在催化劑的作用下 , 煙氣中的一小部分 SO2會(huì)被氧化為 SO3, 其氧化程度通常用 SO2/SO3轉(zhuǎn)化率表示 。 在有水的條件下 , SCR 中未參與反應(yīng)的氨會(huì)與煙氣中的 SO3反應(yīng)生成硫酸氫銨 (NH4HSO4)與硫酸銨((NH4)2SO4) 等一些不希望產(chǎn)生的副產(chǎn)品。其副反應(yīng)過(guò)程為 ： 2SO2+1/2O2 → 2SO3 2NH3+SO3+H2O→ (NH4)2SO4 ***電廠 4 300 MW機(jī)組 3號(hào) 鍋爐煙氣脫硝 SCR 及公用系統(tǒng)改造工程操作維護(hù) 手冊(cè) 7 NH3+SO3+H2O → NH4HSO4 工藝流程 本工程 SCR 煙氣脫硝裝置的工藝流程主要由氨區(qū)系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、催化劑、煙氣系統(tǒng)、反應(yīng)器等組成。核心區(qū)域是反應(yīng)器，內(nèi)裝催化劑。外運(yùn)來(lái)的液氨儲(chǔ)存在氨儲(chǔ)存罐內(nèi)，通過(guò)氨蒸發(fā)槽蒸發(fā)為氨氣，并將氨氣通過(guò) 稀釋風(fēng)機(jī)稀釋，再通過(guò) 噴氨格柵（ AIG） 的噴嘴噴入煙氣中與煙氣混合，再經(jīng)靜態(tài)混合器充分混合后進(jìn)入催化反應(yīng)器。當(dāng)達(dá)到反應(yīng)溫度且與氨氣充分混合的煙氣氣流經(jīng) SCR 反應(yīng)器的催化層時(shí)，氨氣與 NOx發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)，將 NOx還原為無(wú)害的 N2和 H2O。 運(yùn)行控制 在 SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最重要的運(yùn)行參數(shù)是煙氣溫度、煙氣流速、氧氣濃度、 SO3濃度、水蒸汽濃度、鈍化影響和氨逃逸等。煙氣溫度是選擇催化劑的重要運(yùn)行參數(shù)，催化反應(yīng)只能在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)存在催化的最佳溫度，這是每種催化劑特有的性質(zhì)，因此煙氣溫度直接影響反應(yīng)的進(jìn)程；而煙氣流速直接 影響 NH3與 NOx的混合程度，需要設(shè)計(jì)合理的流速以保證 NH3與 NOx充分混合使反應(yīng)充分進(jìn)行；同時(shí)反應(yīng)需要氧氣的參與，當(dāng)氧濃度增加催化劑性能提高直到達(dá)到漸近值，但氧濃度不能過(guò)高；氨逃逸是影響 SCR系統(tǒng)運(yùn)行的另一個(gè)重要參數(shù)，實(shí)際生產(chǎn)中通常是多于理論量的氨被噴射進(jìn)入系統(tǒng)，反應(yīng)后在煙氣下游多余的氨稱為氨逃逸， NOx脫除效率隨著氨逃逸量的增加而增加，在某一個(gè)氨逃逸量后達(dá)到一個(gè)漸進(jìn)值；另外水蒸氣濃度的增加使催化劑性能下降，催化劑鈍化失效也不利于 SCR系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須加以有效控制。 催化劑 催化 劑是 SCR 技術(shù)的核心。 SCR 裝置的運(yùn)行成本在很大程度上取決于催化劑的壽命。其使用壽命又取決于催化劑活性的衰減速度。催化劑的失活分為物理失活和化學(xué)失活。典型的 SCR 催化劑化學(xué)失活主要是堿金屬（如 Na、 K、 Ca等）和重金屬（如 As、 Pt、 Pb 等）引起的催化劑中毒。堿金屬吸附在催化劑的毛細(xì)孔表面，金屬氧化物（如 MgO、 KaO 等）中和催化劑表面的 SO3 生成硫化物而造成催化劑中毒。砷中毒是廢氣中的三氧化二砷與催化劑結(jié)合引起的。催化劑物理失活主要是指高溫?zé)Y(jié)、磨損和固體顆粒沉積堵塞而引起催化劑活性破壞。 SCR 催化劑類型及其使用溫度范圍 : 氧化鈦基催化劑 : 270～ 400℃ ； 氧化鐵基催化劑 : 380～ 430 ℃ ； 沸石催化劑 : 300～ 430 ℃ ； 活性碳催化劑 ： 100～ 150℃。 ***電廠 4 300 MW機(jī)組 3號(hào) 鍋爐煙氣脫硝 SCR 及公用系統(tǒng)改造工程操作維護(hù) 手冊(cè) 8 SCR 催化劑的選取是根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)與燃用煤種、 SCR 反應(yīng)塔的布置、 SCR 入口的煙氣溫度、煙氣流速與 NOx濃度分布以及設(shè)計(jì)脫硝效率、允許的氨逃逸量、允許的 SO2/SO3轉(zhuǎn)化率與催化劑使用壽命保證值等因素確定的。 氧化鈦基催化劑的基體成分為活性 TiO2, 同時(shí)添加增強(qiáng)活性的 V2O5 金屬氧化物 , 在需要進(jìn)一步增加活性時(shí)通 常還要添加 WO3。此外 , 還需添加一些其他組分以提高抗斷裂和抗磨損性能 。 根據(jù)煙氣中 SO2的含量 , 氧化鈦基催化劑中 V2O5組分的含量通常為 1%～ 5%, 在燃用高硫煤時(shí) , 為了控制 SO2向 SO3的轉(zhuǎn)化率 , V2O5的含量通常不超過(guò) 2%。 TiO2具有較高的活性和抗 SO2的氧化性。 V2O5是重要的活性成分 , 催化劑的 V2O5含量較高時(shí)其活性也高 , 因此脫硝效率較高 , 但 V2O5含量較高時(shí) SO2向 SO3的轉(zhuǎn)化率也較高。添加 WO3則有助于抑制 SO2的轉(zhuǎn)化 , 可將SO2的轉(zhuǎn)化率控制在 1%以下。 目前 , 燃煤電廠 鍋爐 SCR 催化劑的主流結(jié)構(gòu)形式有平板式和蜂窩式 2種 （ 見(jiàn)圖 ） 。平板式催化劑通常采用金屬網(wǎng)架或鋼板作為基體支撐材料 , 制作成波紋板或平板結(jié)構(gòu) , 以氧化鈦 （ TiO2） 為基體 , 加入氧化釩 (V2O5)與氧化鎢 (WO3)活性組分 , 均勻分布在整個(gè)催化劑表面 ，將幾層波紋板或波紋板與平板相互交錯(cuò)布置在一起。蜂窩式催化劑則是將氧化鈦粉 （ TiO2）與其他活性組分以及陶瓷原料以均相方式結(jié)合在整個(gè)催化劑結(jié)構(gòu)中 , 按照一定配比混合、搓揉均勻后形成模壓原料 , 采用模壓工藝擠壓成型為蜂窩狀單元 ,最后組裝成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的催化劑模塊。 目前采用日本技術(shù)生產(chǎn)的以 TiO V2O WO3作為活性成分的蜂窩式催化劑 , 約占德國(guó)與日本火電廠 SCR 煙氣脫硝市場(chǎng)的 70%。 平板式與蜂窩式催化劑通常是制作成獨(dú)立的催化劑單元 ， 由若干個(gè)催化劑單元組裝成標(biāo)準(zhǔn)化模塊結(jié)構(gòu) , 便于運(yùn)輸、安裝與處理。平板式催化劑的板間距與蜂窩式催化劑的孔徑主要根據(jù)飛灰特性確定。與蜂窩式催化劑相比 ,平板式催化劑不易發(fā)生積灰與腐蝕 , 常用于高飛灰煙氣段布置。 但平板式催化劑由多層材料構(gòu)成 , 涂在其外層的活性材料在受到機(jī)械或熱應(yīng)力作用時(shí)容易脫落 , 此外 , 其活性表層也容易受 到磨損。 SCR 系統(tǒng)所出現(xiàn)的磨損和堵塞可以通過(guò)反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)（設(shè)置煙氣整流器）加以緩解。為了擾動(dòng)煙氣中的粉塵，保證催化劑表面的潔凈，在反應(yīng)器上面安裝聲波吹灰器。 ***電廠 4 300 MW機(jī)組 3號(hào) 鍋爐煙氣脫硝 SCR 及公用系統(tǒng)改造工程操作維護(hù) 手冊(cè) 9 SCR 反應(yīng)塔中的催化劑在運(yùn)行一段時(shí)間后其反應(yīng)活性會(huì)降低 , 導(dǎo)致氨逃逸量增大。 SCR 催化劑活性降低主要是由于重金屬元素如氧化砷引起的催化劑中毒、飛灰與硫酸銨鹽在催化劑表面的沉積引起的催化劑堵塞、飛灰沖刷引起的催化劑磨蝕等 3方面的原因。 為了使催化劑得到充分合理利用 , 一般根據(jù)設(shè)計(jì)脫硝效率在 SCR反應(yīng)塔中布置 2～ 4 層催化劑。工程設(shè)計(jì)中通常在反應(yīng)塔底部或頂部預(yù)留 1～ 2 層備用層空間 , 即 2+1或 3+1方案。采用 SCR 反應(yīng)塔預(yù)留備用層方案可延長(zhǎng)催化劑更換周期 , 一般節(jié)省高達(dá) 25%的需要更換的催化劑體積用量 , 但缺點(diǎn)是煙道阻力損失有所增大。 SCR 反應(yīng)塔一般初次安裝 2～ 3層催化劑 , 當(dāng)催化劑運(yùn)行 2～ 3年 后 , 其反應(yīng)活性將降低到新催化劑的 80%左右 , 氨逃逸也相應(yīng)增大 , 這時(shí)需要在備用層空間添加一層新的催化劑 ； 在運(yùn)行 6～ 7年 后開(kāi)始更換初次安裝的第 1層 ； 運(yùn)行約 10年 后才開(kāi)始更換初次安裝的第 2層催化劑。 更換 下來(lái)廢棄催化劑一般可進(jìn)行再生處理、回收再利用或作為垃圾堆存填埋。一般對(duì)催化劑進(jìn)行再生處理后得到的催化劑的脫硝效果和使用壽命接近于新催化劑 , 再生處理費(fèi)用約為新催化劑的 40%～ 50%。 反應(yīng)溫度 不同的催化劑具有不同的適用溫度范圍。當(dāng)反應(yīng)溫度低于催化劑的適用溫度范圍下限***電廠 4 300 MW機(jī)組 3號(hào) 鍋爐煙氣脫硝 SCR 及公用系統(tǒng)改造工程操作維護(hù) 手冊(cè) 10 時(shí)，在催化劑上會(huì)發(fā)生副反應(yīng) ， NH3與 SO3和 H2O反應(yīng)生成 (NH4)2SO4或 NH4HSO4，減少與 NOx 的反應(yīng)，生成物附著在催化劑表面，堵塞催化劑的通道和微孔，降低催化劑的活性。另外，如果反應(yīng)溫度高于催化劑的適用溫度，催化 劑通道和微孔發(fā)生變形，導(dǎo)致有效通道和面積減少，從而使催化劑失活。溫度越高催化劑失活越快。 根據(jù)催化劑的適用溫度范圍， SCR 工藝可分為高溫（ 345～ 590℃）、中溫（ 260～ 450℃）和低溫工藝（ 150～ 280℃）。本項(xiàng)目選擇的為中溫工藝。 供氨與噴氨系統(tǒng) 還原劑 NH3的用量一般根據(jù)期望達(dá)到的脫硝效率 ， 通過(guò)設(shè)定 NH3和 NOx的摩爾比來(lái)控制 。催化劑的活性不同，達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需要的 NH3/NOx摩爾比不同。各種催化劑都有一定的NH3/NOx摩爾比范圍，當(dāng)摩爾比是較小時(shí)， NH3和 NOx的反應(yīng)不完全， NOx的轉(zhuǎn)化率低；當(dāng)摩爾比超過(guò)一定范圍時(shí)， NOx的轉(zhuǎn)化率不再增加，造成還原劑 NH3的浪費(fèi)，泄漏量增大，造成二次污染。 NH3與煙氣的混合程度也十分重要，如混合不均，即使輸入量不大， NH3和 NOx也不能充分反應(yīng)，不僅不能到達(dá)有效脫硝的目的，還