烟气脱硝技术-选择性催化还原法(SCR)技术
选择性催化还原脱硝技术(SCR).
c.尾部烟气段布置
SCR反应器布置在烟气脱硫装置（FGD）后，催化剂将完全工作在 无尘、无二氧化硫的“干净”烟气中。 当催化剂在干净烟气中工作时，其工作寿命可达高灰段催化剂使用 寿命的两倍。 该布置方式的主要问题是将反应器布置在湿式FGD脱硫装置后，而 低温SCR催化剂还没有达到工程应用的程度，其排烟温度仅为50~60℃，
3）氨与NOx在反应器内，在催化剂的作用下反应生成N2和H2O。 N2和
H2O随着烟气进入空气预热器。在SCR进口设置NOx、O2温度监视分
析仪，在SCR出口设置NOx、O2、NH3温度监视分析仪。 NH3温度监 视分析仪监视NH3的逃逸浓度小于规定值，超过则报警并自动调节
பைடு நூலகம்
NH3注入量。
4）在氨气进气装置分管阀后设有氮气预留阀及接口，在停工检修时用于 吹扫管内氨气。
（1）烟气中所携带的飞灰中含有的Na、Ca、Si、As等成分会使催化剂中毒； （2）飞灰对SCR反应器的磨损； （3）飞灰将SCR反应器蜂窝状通道堵塞； （4）如烟气温度升高，会将催化剂烧结，或使之再结晶失效；如烟气温度 降低，NH3会与SO3反应生成硫酸铵，从而堵塞SCR反应器通道和污染空气预
热器；
图2-3 SCR反应器的布置方式 (a) 高灰段布置；
图2-3 SCR反应器的布置方式
(b) 低灰段布置；
图2-3 SCR反应器的布置方式 (c) 尾部烟气段布置；
a.高灰段布置
SCR反应器布置在省煤器与空气预热器之间，反应温度一般 为300~400 ℃，
适合催化剂的运行温度，但此时烟气中所含有的全部飞灰和二氧化硫均通过催化 剂反应器，催化剂的寿命会大大缩短；影响催化剂寿命的因素有：
得反应温度大大降低（300~450℃），从而可以在锅炉的
脱硝反应机理
脱硝反应机理详解脱硝反应，即烟气脱硝技术，指把已生成的NOX还原为N2，从而脱除烟气中的NOX，按治理工艺可分为湿法脱硝和干法脱硝。
主要包括：酸吸收法、碱吸收法、选择性催化还原法、非选择性催化还原法、吸附法、离子体活化法等。
国内外一些科研人员还根据各种方法的优缺点，为了提高脱硝效率，进行了多种方法的联合研究。
以下是几种常见的脱硝反应机理的应用：1.选择性催化还原法（SCR）：SCR是目前国际上应用最成熟、使用最广泛的一种烟气脱硝技术，其脱硝效率高达80%～90%，且技术成熟可靠，便于现有锅炉机组的改造。
SCR工艺原理是在催化剂的作用下，利用还原剂（如氨气、尿素等）将烟气中的NOX选择性还原成无害的N2和水。
催化剂一般选用V2O5/TiO2、V2O5-WO3/TiO2等。
2.选择性非催化还原法（SNCR）：SNCR是将含有氨基的还原剂喷入炉膛温度为850～1100℃的区域，还原剂迅速热解成NH3并与烟气中的NOX进行SNCR反应生成N2和H2O。
该方法不需要催化剂，因此必须在高温下进行，通常还原剂只选择氨或尿素。
SNCR法的脱硝效率一般为30%～70%，受锅炉结构尺寸影响较大。
3.吸附法：吸附法主要是利用吸附剂的吸附功能脱除烟气中的NOX，所用的吸附剂主要有活性炭、分子筛、泥煤、硅藻土、天然沸石、焦炭和活性氧化铝等。
该法设备简单、投资少、操作方便、能同时脱除烟气中的多种污染物，但脱硝效率不高，一般为30%～80%，且吸附剂的再生和更换周期短，易造成二次污染。
4.电子束法：电子束法是利用高能电子束照射烟气，生成大量的强氧化性物质，将烟气中的SO2和NOX等有害物质氧化为易于捕捉的硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3），再与氨（NH3）反应，生成硫酸铵（(NH4)2SO4）和硝酸铵（NH4NO3），达到脱除烟气中有害物质的目的。
该法能同时脱硫脱硝，还能破坏部分有害气体如二噁英、挥发性有机化合物（VOCs）等，脱硝效率较高，一般可达80%以上。
SCR脱硝反应原理
SCR脱硝反应原理
SCR（Selective Catalytic Reduction）——选择性催化还原法脱硝技术是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术，在日本、欧洲、美国等国家地区的大多数电厂中基本都应用此技术，它没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高（可达90%以上），运行可靠，便于维护等优点。
SCR 技术原理为：在催化剂作用下，向温度约280～420 ℃的烟气中喷入氨，将NO X 还原成N2和H2O。
NH3与烟气均匀混合后一起通过一个填充了催化剂(如V2O5-TiO2)的反应器，NO x与NH3在其中发生还原反应，生成N2和H2O。
反应器中的催化剂分上下多层(一般为3—4层)有序放置。
该方法存在以下问题：催化剂的时效和烟气中残留的氨。
为了增加催化剂的活性，应在SCR前加高校除尘器。
残留的氨与SO2反应生成(NH4)2SO4，NH4HSO4 很容易对空气预热器进行粘污，对空气预热器影响很大。
在布置SCR 的位置是我们应多反面考虑该问题。
SCR脱硝技术
SCR脱硝技术及其脱硝催化剂生产工艺1、概述SCR(selective catalytic reduction)是烟气选择性催化还原法脱硝技术的简称，是指在催化剂的作用下，利用还原剂（如NH3）“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。
也就是说SCR工艺的实质就是燃煤锅炉排放烟气中的NOx污染物与喷入烟道的还原剂NH3，在催化剂的作用下发生氧化还原反应，生成无害的N2和H2O。
该工艺于20世纪70年代末首先在日本开发成功，80年代和90年代以后，欧洲和美国相继投入工业应用，现已在世界范围内成为大型工业锅炉烟气脱硝的主流工艺。
为避免烟气再加热消耗能量，一般将SCR反应器布置在锅炉省煤器出口与空气预热器之间，即高飞灰布置。
此时烟气温度（300℃-430℃）正好是催化剂的最佳活性温度窗口。
氨气在加入空气预热器前的水平管道上加入，与烟气混合，NOx在催化剂的作用下被还原为N2和H2O。
目前常规应用的SCR技术为中温催化剂(280℃-420℃)，而现在正在研究开发的低温催化剂，可应用于200℃以下的烟气温度。
2、SCR反应过程SCR技术是在金属氧化物催化剂作用下，以NH3作为还原剂，将NOx还原成N2和H2O。
NH3不和烟气中的残余的O2反应，而如果采用H2、CO、CH4等还原剂，它们在还原NOx的同时会与O2作用，因此称这种方法为“选择性”。
主要反应方程式为：4NH3+4NO+O2─>4N2+6H2O (1)NO+NO2+2NH3─>2N2+3H2O (2)3、SCR系统设计条件•烟气流量•烟气温度•烟气成分和灰分成分•烟气入口NOx浓度•脱硝效率•空间速率•NH3/NOx摩尔比•SO2转化率•NH3逃逸率•反应器运行压降4 、SCR脱硝系统主要装置•氨存储和供应系统•氨/空气喷射系统•SCR反应器•SCR催化剂•SCR控制系统•吹灰和灰输送系统5、SCR催化反应还原剂用于SCR烟气脱硝的还原剂一般有3种：液氨、氨水、及尿素。
选择性催化还原法脱硝技术介绍
scr反应器内部五scr的工艺流程液氨从液氨槽车由卸料压缩机送入液氨储槽再经过蒸发槽蒸发为氨气后通过氨缓冲槽和输送管道进入锅炉区通过与空气混合后由分布导阀进入scr反应器内部反应scr反应器设置于空预器前氨气在scr反应器的上方通过一种特殊的喷雾装置和烟气均匀分布混合混合后烟气通过反应器内催化剂层进行还原反应
1、氨储存罐可以容纳15天使用的无水氨，可充至 85%的储罐体积，装有液面仪和温度显示仪。
2、液氨汽化采用电加热方式。 3、在反应器前安装静态混合器，保证烟气与氨气在 烟道混合均匀，维持较低的NH3逃逸率。 4、SCR反应器采用固定床形式，催化剂为模块放置， 在反应器催化剂层间设置了吹灰装置，定时吹灰，吹扫 时间30～120分钟，每周1～2次，保证催化剂表面的洁 净。 5、反应器器下设有灰斗，与电厂排灰系统相连，定 时排灰。 6、SCR工艺的核心装置是催化剂反应器，有水平和 垂直气流两种布置方式，如图2所示。在燃煤锅炉中，烟 气中的含尘量很高，一般采用垂直气流方式。
位置。
三、SCR系统的主要设备
XX热电 2×300MW 机组脱硝系统是由哈锅引进 日本三菱重工技术制造安装，脱硝系统一般组成：
◆ 烟道系统（包括省煤器和 SCR旁路） ◆ 氨的储存及供应系统 ---卸料压缩机、液氨储罐、 氨气蒸发器、氨气缓冲器 ◆ 氨气与空气混合系统 ◆ 氨气喷入系统 ◆ SCR反应系统 ◆ 吹灰系统 ◆ 检测控制系统 ◆ 电气系统
选择性催化还原(SCR)法烟气脱硝技术
选择性催化还原（SCR）法烟气脱硝技术摘要：选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术以其高效的特点在国外得到了普遍的应用。
本文概述了SCR法的基本原理、催化剂的分类及成型布置方式、SCR 系统在电站锅炉系统中的布置方式、系统的构成和主要装置设备以及工程应用中常见的问题和解决办法。
分别以飞灰、飞灰与Al2O3混合、堇青石蜂窝陶瓷的Al2O3涂层作为载体，担载CuO、Fe2O3等金属氧化物作为活性成分进行活性测试，在实验室理想气体条件下具有较高的效率。
关键词：选择性催化还原，催化剂，SCR系统，飞灰1. 引言NO和NO2是人类活动中排放到大气环境的大量常见的污染物，通称NOx。
酸雨主要由大气污染物如硫氧化物、氮氧化物及挥发性有机化合物所导致。
因为其对土壤和水生态系统所带来的变化是不可逆的，它的影响极其严重。
NOx对大气环境的污染除了其本身的危害之外，还由于它们参与光化学烟雾的生成而受到人们的特别关注。
固定源氮氧化物排放控制技术主要有两类：燃烧控制和燃烧后控制。
燃烧控制的手段主要包括低过量空气燃烧、烟气再循环、燃料再燃烧、分级燃烧和炉膛喷射等；燃烧后脱硝的措施包括湿法和干法[1]。
而在干法中，选择性催化还原（SCR）法烟气脱硝技术具有高效率的特点，目前最高的脱硝效率能达到95%以上，因此在世界范围内得到了十分广泛的应用。
SCR烟气脱硝系统最早由七十年代晚期在日本的工业锅炉机组和电站机组中得到应用。
到目前为止已经有170多套的SCR装置在日本的电站机组上运行，其总装机容量接近100,000MW。
在欧洲，SCR技术于1985年引入，并得到了广泛的发展。
电站机组的总装机容量超过60，000MW[2]。
在美国，最近五到十年以来，SCR系统得到十分广泛的应用。
为适应更高的排放标准，SCR已经被作为最好的可以利用的技术。
此外在丹麦、意大利、俄罗斯、澳大利亚、韩国、台湾等国家和地区都建立了一些SCR的脱硝装置。
我国福建某电厂也曾引进该装置和技术。
烟气SCR 脱硝原理简介
烟气SCR 脱硝原理SCR是英文Selective Catalyst Reduction的缩写,既选择性催化还原法。
1957年，美国Englehard公司首先发现Nox和NH3之间发生的选择性催化反应，并申请了专利。
为控制燃煤电厂NOx 的排放,国家环保总局在2003 年12 月发布了进一步修订的GB 13223 - 2003《火电厂大气污染物排放标准》。
该标准规定,不同时段的火电厂实行NOx 最高允许排放浓度。
从2004年7月开始,对NOx 的排放征收0.60 元/ kg 的排污费。
选择性催化还原法（SCR）脱硝技术是指在催化剂的作用下，还原剂（液氨）与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的NOx。
选择性是指还原剂NH3和烟气中的NOx发生还原反应，而不与烟气中的氧气发生反应。
催化剂有贵金属和普通金属之分，贵金属催化剂由于它们和硫反应，且价格昂贵，实际上不予采用，普通催化剂催化效率不是很高，价格也比较贵，要求反应温度范围为300～400℃。
比较常用的催化剂含有氧化钒和氧化钛。
SCR催化剂由陶瓷支架和活性成分（氧化钒，氧化钛，有时候还有钨）组成，现在使用的催化剂性状主要有两种：蜂窝形和板形。
采用预制成型的蜂窝型陶瓷，催化剂填充在蜂窝空中或涂刷在基质上。
采用板形时在支撑材料外涂刷催化剂。
烟气含尘时，吸收塔一般是垂直布置，烟气由上而下流动。
催化剂布置在2层到4层（或组）催化剂床上，为充分利用催化剂，一般布置3层或4层，同时提供一个备用的催化床层。
当催化剂活性降低时，在备用层中安装催化剂。
持续失活后，在旋转基座上更换催化剂，一次只换一层，从顶层开始，这种方法可以充分利用催化剂。
吸收塔内布置吹灰器，定期吹灰，吹去沉积在催化床上的灰尘。
SCR系统的性能主要由催化剂的质量和反应条件所决定。
在SCR反应器中催化剂体积越大，NOx的脱除率越高同时氨的逸出量也越少，然而SCR工艺的费用也会显著增加。
SCR锅炉烟气脱硝
附件二、锅炉烟气SCR脱硝一、SCR工艺原理利用选择性催化还原（SCR）技术将烟气中的氮氧化物脱除的方法是当前世界上脱氮工艺的主流。
选择性催化还原法是利用氨（NH3）对NO X的还原功能，使用氨气（NH3）作为还原剂，将一定浓度的氨气通过氨注入装置（AIG）喷入温度为280℃-420℃的烟气中，在催化剂作用下，氨气（NH3）将烟气中的NO和NO2还原成无公害的氮气（N2）和水（H2O），“选择性”的意思是指氨有选择的进行还原反应，在这里只选择NO X还原。
其化学反应式如下：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O副反应主要有：2SO2+O2→2SO3催化剂是整个SCR系统的核心和关键，催化剂的设计和选择是由烟气条件、组分来确定的，影响其设计的三个相互作用的因素是NO X 脱除率、NH3的逃逸率和催化剂体积。
脱硝反应是在反应器内进行的，反应器布置在省煤器和空气预热器之间。
反应器内装有催化剂层，进口烟道内装有氨注入装置和导流板，为防止催化剂被烟尘堵塞，每层催化剂上方布置了吹灰器。
二、脱硝性能要求及工艺参数1、性能要求采用SCR脱硝技术时，脱硝工程应达到下列性能指标：NO X排放浓度控制到200mg/Nm3以下，总体脱硝效率约80%；氨逃逸浓度不大于3uL/L;SO2/SO3转化率小于1.0%；2、工艺参数脱硝工艺的设计参数见表液氨缓冲槽SCR工艺流程图3、高灰型SCR脱硝系统采用高灰型SCR工艺时，250~390℃的烟气自锅炉省煤器出口水平烟道引入，进入SCR脱硝装置入口上升烟道，经氨喷射系统喷入烟道的NH3与烟气混合后，在催化剂作用下，将NO X还原成N2和H2O，脱硝后的干净烟气离开SCR装置，进入空气预热器，回到锅炉尾部烟道。
高灰型SCR脱硝系统包括烟道接口、烟道、挡板、膨胀节、氨气制备与供应、氨喷射器、导流与整流、反应器壳体、催化剂、吹灰器、稀释风机、在线分析仪表及控制系统等部件，归纳起来可分为催化剂系统、反应器系统、氨供应与喷射系统及电气热控系统等几个部分。
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SCR设备容量在德国的发展情况
联邦污染物防治 法第13条例排放 标准(CO, NOx, SOx,HCI, HF, 粉尘）
环境部长会议确定 控制NOx
安装脱硫设备容量：45 000MW 安装SCR脱硝设备容量：30 000MW
联邦污染物防治法第 17条例排放标准(CH, HCI, HF, SOx, NOx,重金 属,PCDD/F, 粉尘)
100 % 93 % 78 %
10 000 5 000
2%
30,5 % 8,50% 14%
1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991
来源：德电联
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2003 Seite 8
德国NOx排放情况
Mio t
0.75 0.74
0.75
0.75
0.70
0.65
0.58
0.51 0.50
燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生成的氮氧化物 在煤粉燃烧中，约80％的NOx为燃料型
相关因素
• 与燃料和空气的混合程度密切相关 • 与燃烧区域的温度关系不大
C. 快速型 NOX
在燃烧的早期生成 形成过程 氮和燃料中的碳氢化合物反应
N2＋CH化合物＝＝》HCN化合物 HCN化合物氧化生成NO HCN化合物＋O2＝＝》NO
举例：固态除渣煤粉炉，当要求NOx排放值为650mg/m3时，所需的NOx降低率为36％。
120
NOx降低率(%)
100
循环床
80
链条炉
抛煤机炉
60
鼓泡床
40
固态除渣煤粉炉
20
液态除渣煤粉炉
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
NOx排b 放值(mg/m3)
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1、概述
NOx的危害
低空臭氧的产生 光化学烟雾的形成 酸雨 各种潜在的致癌物质
光化学烟雾中对植物有害的成分主要为臭氧和氮氧 化合物：臭氧浓度超过0.1ppm时便对植物产生危害。 NO2浓度达1ppm时，某些植物便会受害。
不同浓度的NO2对人体健康的影响
浓度(ppm) 影 响
垃圾焚烧电站
1980
1982
1984
1986 b
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2003
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德国安装SCR脱硝设备容量发展情况
安装SCR脱硝设备容量
30 000 MW el 25 000
20 000
15 000
lig褐ni煤te oil油 b烟itu煤minous coal
对于燃煤锅炉，快速型NOx所占份额一般低于5％。
煤的燃烧方式对排放的影响
NO的生成及破坏与以下因素有关：
(a).煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量，燃料比FC/V以及V-H/V-N等。
(b).燃烧温度。
(c).炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，氮气，NO和CHi的含量。
(d).燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间。
火电厂大气污染物排放标准
火电厂污染物排放标准 (GB13223-2003)
2004年以后的新项目
· 必须预留烟气脱除氮氧化物装置空间
· 锅炉NOx最高容许排放浓度（燃煤）：
煤质
NOx最高容许排放浓度（mg/Nm3)
Vdaf>20%
450
10%≤Vdaf≤20% 650
Vdaf<10%
1100
火电厂大气污染物排放标准 (GB13223-2011)
2014年7月1日起，现有火力发电锅炉及燃机；2012年以后的新项目
·
燃煤锅炉氮氧化物（以NO2计）排放限值（mg/Nm3) ： 100
·
采用W型锅炉，现有循环流化床锅炉，以及2003年 12月31日前建
成投产或通过环评审批的电厂锅炉 氮氧化物（以NO2计）排放限值
（mg/NM3) ：200
· 油料燃机氮氧化物（以NO2计）排放限值（mg/Nm3) ： 120 · 天燃气燃机氮氧化物（以NO2计）排放限值（mg/Nm3) ：50
• 控制原理
NOX 生成的控制
降低燃烧温度 控制燃料和空气的混合速度与时机
• 主要控制手段
燃烧器设计参数（风速、旋流强度等）优化 煤粉浓缩技术 OFA分级送风技术
• 注意事项 锅炉的燃烧效率 煤粉的着火和稳燃
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不同燃煤设备所生成的NOx的原始排放值及为达到环境保 护标准所需的NOx降低率
15
3、NOx脱除技术选择
SNCR
SCR在空气 预热器前高 灰段布置
锅炉
省煤器
0.37
0.25 0.20
NOx
0.00 1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
19891991bSeite 92、NOx形成的机理和NOx生成的控制
NOX 形成机理
A. 热力型 NOX
主要反应 N2+O→NO+N N+O2→NO+O N+OH→NO+H 无烟煤燃烧中，一般一半以上的NOx为
1.0 5.0 10-15 50 80 100-150 200 以上
闻到臭味 闻到很强烈的臭味 眼、鼻、呼吸道受到强烈刺激 1 分钟内人体呼吸异常，鼻受到刺激 3－5 分钟内引起胸痛 人在 30－60 分钟就会因肺水肿死亡 人瞬间死亡
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环境中NOX 来源
氮氧化物是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的，包括一氧化氮(NO) 、二氧化氮(NO2)和氧化二氮(N2O),还有NxOy。在氮氧化物中，NO占有 90%以上，二氧化氮占5%-10%。随着反应温度T的升高，其反应速率按 指数规律增加。当T<1500oC时,NO的生成量很少,而当T>1500oC时,T每 增加100oC,反应速率增大6-7倍。
烟气脱硝技术-选择性催化还原 法（SCR）技术研讨
2012.2.12
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1
目录
1、概述 2、NOx形成的机理和NOx生成的控制 3、NOx脱除技术选择 4、脱销工程涉及的主要设备及系统 5、SCR 烟气流动模拟设计 6、SCR内部结构 7、 还原剂的运输方式及接卸设施 8、SCR 典型工期 9、投资估算及财务分析 10、其它注意事项
热力型
相关因素 高温环境 燃料与空气的充分混合
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热力型NOx的生成浓度与温度的关系
NO浓度(ppm)
800 700 600 500 400 300 200 100
0 1600
1650
1700 1750 1800 温度(摄氏度)
1850
1900
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系列1
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B. 燃料型 NOX