SCR烟气脱硝工艺在燃煤电厂的应用

发布时间：2022-03-12 15:21:45 浏览数：次

(同方环境股份有限公司，北京 100083)
摘要：文章简要介绍了SCR烟气脱硝工艺反应机理及其在燃煤电厂中的实际应用。
关键词：SCR；脱硝
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)20—0104—01
1 中国能源利用的情况分析

中国是一个以煤为主要能源的煤炭资源大国,煤炭储量、产量、消费量均居世界前3位,不论过去、现在还是将来,煤炭都是中国能源供应的主体。从20世纪90年代初期,能源消费量迅速上升,中国2000年煤炭消费总量占全世界28%,煤炭满足了中国近70%的一次能源的需求。煤炭使用过程产生的污染对大气环境造成了极大的影响。煤炭消费是人为空气污染排放的主要来源，大部分二氧化硫排放、全部的烟尘排放和一半以上的颗粒来源于此［1］，还有氮氧化物的排放对环境的影响也很严重。我国电力生产以火电为主。1985～1993年,火电占总发电量的80%以上,火电中90%以上为燃煤发电机组［2］。国家对燃煤发电机组的氮氧化物的治理已经开始，NOx的控制将是继粉尘和SOx之后，燃煤电站环保治理的重点。
2 氮氧化物的控制技术

氮氧化物的控制技术包括燃烧过程中控制和燃烧后烟气脱硝工艺。燃烧过程中控制通过低NO x燃烧器应用、烟气再循环、空气及燃烧分级、水或水蒸气的射入实现。这些方法总体来讲, 脱硝效率低,而且会对锅炉产生负面影响。燃烧后脱硝包括湿法和干法,其中湿法吸收由于价格高,几乎没有在实际中使用；而干法,特别是选择性催化还原(SCR),由于其效率高,相对价格低廉,目前广泛应用在国内外的工程中,成为电站烟气脱硝的主流技术。
2.1 SCR反应机理

在SCR工艺中，氨喷入烟气中进行反应，主要的化学反应方程式如下：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O(1)

6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O (2)

烟气中的NO_x主要由NO和NO₂组成，其中NO约占NO_x总量的95％，NO₂约占NO_x总量的5％。因此，化学反应方程式(1)被认为是脱硝反应的主要反应方程式，它的反应特性如下：
NH₃和NO的反应摩尔比为1；

脱硝反应中需要O₂参与反应；

典型的反应温度窗口为300℃～400℃。

除了以上提到的化学反应外，脱硝反应中还存在着一些如下的有害反应：

SO₂被氧化成SO₃的反应：2SO₂+O₂→2SO₃

NH₃的氧化反应：4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O

4NH₃+3O₂→2N₂+6H₂O

因为催化剂中含有选择性成分，因此催化剂对NOx的还原反应具有很高的催化活性。
2.2 SCR装置的布置

SCR装置可以直接布置在锅炉之后(高灰分烟气段),也可布置在电除尘器(低灰分烟气段) 或烟气脱硫装置(尾部烟气段)之后。

目前，普遍采用的是高含尘的布置方式，有如下的特点：①锅炉尾部烟气温度足以满足催化剂的运行；②烟气的均匀布置亦可避免催化剂腐蚀和堵塞等问题；③低残留的氨气量可避免SO2转化为SO3以及硫酸氢铵的形成。
2.3 还原剂的选择

对于SCR工艺，还原剂氨气的来源可以有有尿素、氨水和纯氨。尿素法是先将尿素固体颗粒在容器中完全溶解，然后将溶液泵送到水解槽中，通过热交换器将溶液加热至反应温度后与水反应生成氨气；氨水法，是将25％的含氨水溶液通过加热装置使其蒸发，形成氨气和水蒸汽；纯氨法是将液氨在蒸发器中加热成氨气，然后与稀释风机的空气混合成氨气体积含量为 5％的混合气体后送入烟气系统。
2.4 催化剂

SCR系统中的重要组成部分是催化剂，当前流行的成熟催化剂有蜂窝式、波纹状和平板式等。平板式催化剂一般是以不锈钢金属网格为基材负载上含有活性成份的载体压制而成；蜂窝式催化剂一般是把载体和活性成份混合物整体挤压成型；波纹状催化剂是外形如起伏的波纹，从而形成小孔。各种催化剂活性成分均为WO₃和V₂O₅。由于蜂窝式催化剂的高活性、优良的耐久性、耐腐性、高可靠性、低压降的特点，故使用的较广泛。

SCR烟气脱硝工艺中还原剂的选择和催化剂的选择是很关键。所以根据每个电厂的实际情况来选择还原剂和催化剂。
［参考文献］
［1］世界银行.中国:空气、土地和水—新千年的环境优先领域［M］.北京:中国环境科学出版,2001:73～74.
［2］王志轩.中国电力工业的发展及火电厂氮氧化物排放控制现状及对策［Z］.中电联环保与资源节约部(PPT).

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