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選擇性催化還原法
具有二次污染小等特點的技術
選擇性催化還原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）是指在催化劑的作用下，利用還原劑（如NH3、液氨、尿素）來“有選擇性”地與煙氣中的NOx反應并生成無毒無污染的N2和H2O。首先由美國的Engelhard公司發(fā)現(xiàn)并于1957年申請專利，后來日本在該國環(huán)保政策的驅動下，成功研制出了現(xiàn)今被廣泛使用的V2O5/TiO2催化劑，并分別在1977年和1979年在燃油和燃煤鍋爐上成功投入商業(yè)運用。SCR技術對鍋爐煙氣NOx控制效果十分顯著、技術較為成熟，目前已成為世界上應用最多、最有成效的一種煙氣脫硝技術。合理的布置及溫度范圍下，可達到80~90%的脫除率。在我國，利用SCR進行煙氣脫硝的工作才剛剛起步。
基本信息
| 中文名 | 選擇性催化還原法 |
| 外文名 | Selective Catalytic Reduction |
| 特點 | NOx脫除效率高，二次污染小等 |
| 影響因素 | 溫度、空間速度、煙氣流型等 |
| 發(fā)現(xiàn)公司 | Engelhard公司 |
| 簡稱 | SCR |
收起
基本原理
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (5-1)
6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O (5-2)
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O (5-4)
在沒有催化劑的情況下，上述化學反應只在很窄的溫度范圍內（850～1100℃）進行，采用催化劑后使反應活化能降低，可在較低溫度（300～400℃）條件下進行。而選擇性是指在催化劑的作用和氧氣存在的條件下，NH3優(yōu)先與NOx發(fā)生還原反應，而不和煙氣中的氧進行氧化反應。目前國內外SCR系統(tǒng)多采用高溫催化劑，反應溫度在315~400℃。
SCR脫硝系統(tǒng)
特點
①NOx脫除效率高
據(jù)有關文獻記載及工程實例監(jiān)測數(shù)據(jù)，SCR法一般的NOx脫除效率可維持在70%-90%，一般的NOx出口濃度可降低至100mg/m左右，是一種高效的煙氣脫硝技術。
②二次污染小
SCR法的基本原理是用還原劑將NOx還原為無毒無污染的N2和H2O，整個工藝產(chǎn)生的二次污染物質很少。
③技術較成熟，應用廣泛
SCR煙氣脫硝技術已在發(fā)達國家得到較多應用。如德國，火力發(fā)電廠的煙氣脫硝裝置中SCR法大約占95%。在我國已建成或擬建的煙氣脫硝工程中采用的也多是SCR法。
④投資費用高，運行成本高
影響因素
影響反應過程的因素
反應溫度
反應溫度不僅決定反應物的反應速度 , 而且決定催化劑的反應活性 。 一般來說 , 反應溫度越高 , 反應速度越快 , 催化劑的活性也越高 , 這樣單位反應所需的反應空間小 , 反應器體積變小。 綜合反應物加熱 、系統(tǒng)控制及催化劑的適應溫度范圍 , 目前的SCR系統(tǒng)溫度常設定在320一420℃之間。
空間速度
空間速度是SCR的一個關鍵設計參數(shù) , 它是煙氣(標準狀態(tài)下的濕煙氣)在催化劑容積內的停留時間尺度 , 在某種程度上決定反應物是否完全反應 , 同時也決定著反應器催化劑骨架的沖刷和煙氣的沿程阻力 。 空間速度大 , 煙氣在反應器內的停留時間短 , 他的反應有可能不完全 , 這樣氨的逃逸量就大 , 同時煙氣對催化劑骨架的沖刷也大。 對于固態(tài)排渣爐高灰段布置的SCR反應器 , 空間速度選擇一般是(2500 ~ 3500) h。 華夏電力公司篙嶼電廠采用的SCR反應器煙氣速度為5.55 m/s (380℃時 ) 。
煙氣流型
煙氣流型的優(yōu)劣決定著催化劑的應用效果 , 合理的煙氣流型不僅能較高地利用催化劑 , 而且能減少煙氣的沿程阻力。 在工程設計中必須重視煙氣的流場 , 噴氨點應具有湍流條件以實現(xiàn)與煙氣的最佳混合 , 形成明確的均項流動區(qū)域。
催化劑
催化劑的類型、 結構和表面積催化劑是SCR系統(tǒng)中最關鍵的部分，其類型、 結構和表面積對脫除NOx效果均有很大影響。
工藝流程
典型SCR主要工藝流程為：還原劑（液氨）用罐裝卡車運輸，以液體狀態(tài)儲存于氨罐中；液態(tài)氨在注入SCR系統(tǒng)煙氣之前經(jīng)由蒸發(fā)器蒸發(fā)汽化；汽化的氨和稀釋空氣混合，通過噴氨格柵噴入SCR反應器上游的煙氣中；充分混合后的還原劑和煙氣在SCR反應器中催化劑的作用下發(fā)生反應，去除NOx。
選擇性催化還原法
SCR的基本操作運行過程主要包括以下幾個步驟：
（1）氨的準備與儲存。
（2）氨的蒸發(fā)并與預混空氣相混合。
（4）噴入的混合氣體與煙氣的混合。
（5）各反應物向催化劑表面的擴散并進行反應。
SCR的其它輔助設備和裝置主要包括SCR反應器的入口和出口的管路系統(tǒng)，SCR的旁路管路、吹灰裝置、省煤器旁路管路系統(tǒng)，以及增加脫硝裝置后需要升級成更換的尾部引風機。
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