一、SCR法脫硝原理
選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction）技術(shù)，簡稱SCR技術(shù)，是20世紀(jì)80年代初開始逐漸應(yīng)用于工業(yè)鍋爐和電站鍋爐煙氣脫硝的工藝，也是目前應(yīng)用最廣、最有成效的煙氣脫硝技術(shù)。SCR法脫硝技術(shù)主要適用于200MW及以上火電廠燃煤、燃?xì)狻⑷加湾仩t的煙氣脫硝工程，機組容量200MW以下的燃煤、燃?xì)?、燃油鍋爐及其他工業(yè)鍋爐、爐窯在脫硝效率要求較高的情況下，也可應(yīng)用。
SCR技術(shù)是在金屬催化劑作用下，以NH3（或尿素）作為還原劑，將NOx還原成N2和H2O。NH3不和煙氣中的殘余的O2反應(yīng)，而如果采用H2、CO、CH4等還原劑，它們在還原NOx的同時會與O2作用，因此稱這種方法為“選擇性”。
SCR催化劑一般用使用TiO2作為載體的V2O5/WO3及MoO3等金屬氧化物，其它組成結(jié)構(gòu)的催化劑也已做了大量的實驗研究，其催化性能不均。對于氧化釩類（純氧化釩或以鋁土、硅土、氧化鋯、氧化鈦為載體）、純的或擔(dān)載的鐵、銅、鉻、錳的氧化物均已進(jìn)行過深入的研究。在沸石的多孔結(jié)構(gòu)中引入過渡金屬，構(gòu)成如X、Y和ZSM-5離子交換沸石，對SCR催化活性具有改善。大部分工業(yè)催化劑的載體采用TiO2或沸石等多孔結(jié)構(gòu)，也有使用活性碳和活性焦作為SCR催化劑的載體，并且在低溫下具有較高的SCR活性。
工作原理圖
SCR工藝的基本原理圖如圖,其主要反應(yīng)方程式為4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O，原理：
2NO2 + 4NH3 + O2—>3N2 + 6H2O
該過程主要由以下步驟組成：
?、貼O、NH3、O2自煙氣擴(kuò)散至催化劑的外表面；
?、贜O、NH3、O2進(jìn)一步向催化劑中的微孔表面擴(kuò)散；
③NO、NH3、O2在催化劑的微孔表面上被吸附；
?、鼙晃降腘O、NH3、O2反應(yīng)轉(zhuǎn)化成N2和H2O；
?、軳2和H2O從催化劑表面上脫附下來；
?、廾摳较聛淼腍2O和N2從微孔內(nèi)向外擴(kuò)散到催化劑外表面；
?、?nbsp;H2O和N2從催化劑外表面擴(kuò)散到主流氣體中被帶走。
SCR系統(tǒng)主要由液氨存儲與供應(yīng)系統(tǒng)、氨/空氣噴霧系統(tǒng)、SCR控制系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器、SCR的吹灰和輸灰系統(tǒng)組成。液氨由槽車運送到液氨貯槽，輸出的液氨經(jīng)氨蒸發(fā)器后變成氣氨，將其送至氣氨緩沖槽備用。緩沖槽內(nèi)的氣氨經(jīng)減壓后送入氣氨/空氣混合器中，與來自稀釋風(fēng)機的空氣混合后，通過噴氨隔柵(Ammonia Injection Grid, AIG)的噴嘴噴入煙氣中并與之充分混合，繼而進(jìn)入催化反應(yīng)器。當(dāng)煙氣流經(jīng)催化反應(yīng)器的催化層時，發(fā)生上述氣固催化反應(yīng)。
脫硝工藝技術(shù)特點
良好的NOx與NH3的混合和速度均布是保證脫硝效率的前提，也是選用經(jīng)濟(jì)合適的催化劑體積的基礎(chǔ)。SCR裝置通常置于鍋爐省煤器與空預(yù)器之間，煙氣溫度較高，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℃）、低溫（150～260℃）。 采用有限體積法對SCR反應(yīng)器及其連接煙道內(nèi)的流體流動及氨擴(kuò)散過程進(jìn)行數(shù)值模擬，揭示了其內(nèi)部流動規(guī)律并給出一系列的定性定量分析結(jié)果，同時結(jié)合現(xiàn)場測試結(jié)果，對數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行驗證和修正，建立SCR反應(yīng)器及其連接煙道的設(shè)計理論和方法。主要技術(shù)特點有：
通過改進(jìn)煙道形狀、布置及加設(shè)導(dǎo)流葉片等措施，使得第一層催化劑上表面的速度標(biāo)準(zhǔn)偏差小于8%(國外公司一般要求為15%)。
通過數(shù)值計算，獲取了噴氨隔柵上每一位置的開孔噴出的氨的流動軌跡及遷徙規(guī)律，并對其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。通過調(diào)整開孔位置及大小，使得第一層催化劑上表面的NH3/NOx摩爾比標(biāo)準(zhǔn)偏差小于4%(國外公司一般要求為10%)。
對100%、75%和50%負(fù)荷等不同工況下的煙氣速度分布及氨擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行分析，使其在任一工況下速度及NH3/NOx摩爾比標(biāo)準(zhǔn)偏差滿足上述數(shù)值。
對飛灰在SCR反應(yīng)器及其連接煙道中的運動規(guī)律進(jìn)行了分析，得出理論上可能發(fā)生積灰的部位，并通過聲波吹灰、振打裝置、加設(shè)灰斗等工程措施加以改進(jìn)。
對實際運行的煙氣脫硝裝置用網(wǎng)格法(Testo360)測得各層催化劑上表面的速度、NOx濃度等的分布規(guī)律并對計算結(jié)果進(jìn)行修正，同時將結(jié)果應(yīng)用于系統(tǒng)的調(diào)試及運行優(yōu)化。
主要技術(shù)參數(shù)
1、脫硝效率大于80%。
2、氨逃逸濃度小于2.5mg/m3。
3、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%。
4、系統(tǒng)可用率大于98%。
5、脫硝系統(tǒng)的煙氣壓降小于1400Pa，漏風(fēng)率于小0.4%。
6、脫硝系統(tǒng)在鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷和BMCR之間的任何工況之間安全穩(wěn)定運行。
SCR法脫硝工藝流程圖
