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1、WORD格式SCR 与 SNCR 烟气脱硝的主要工艺氮氧化物排放标准的日趋严格促使学术界去更加深入地理解NOx 的产生机理和减排措施，从而使得工程界有了更为有效的NOx 解决方案，而假设干脱硝工业装置的成功运行又使得立法越发的完善。从 1943 年 Zeldovich提出热力NO的概念，到1989 年一个基于化学反响动力学软件CHEMKIN 的包含 234 个化学反响的 NOx 预测模型的建立，再到现今计算流体动力学 (Computational Fluid Dynamics, CFD) 软件 STAR-CD( 或 FLUENT) 与 CHEMKIN 的完全耦合解算 NOx 的生成，无一不给工
2、程界提供了完备的技术后盾。从低氧燃烧、排气循环燃烧、二级燃烧、 浓淡燃烧、 分段燃烧、 低氮燃烧器等各种炉内燃烧过程的改进到现今形式各异的脱硝工艺，立法界、学术界和工程界的交替作用使得脱硝工艺和市场日趋成熟和完善。专业资料整理WORD格式2.1 选择性催化复原法(Selective Catalytic Reduction, SCR)专业资料整理WORD格式选择性催化复原法(Selective Catalytic Reduction, SCR)是指在催化剂的作用下，以NH3作为专业资料整理WORD格式复原剂，“有选择性地与烟气中的NOx反响并生成无毒无污染的N2 和H2O 。其原理首先专业资料整
3、理WORD格式由Engelhard公司发现并于1957年申请专利，后来日本在该国环保政策的驱动下，成功研专业资料整理WORD格式制出了现今被广泛使用的V2O5/TiO2催化剂，并分别在1977 年和1979年在燃油和燃煤锅专业资料整理WORD格式炉上成功投入商业运用。SCR 目前已成为世界上应用最多、最为成熟且最有成效的一种烟气脱硝技术，其主要反响方程式为：4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O(1)8NH3+6NO2=7N2+12H2O(2)或 4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O(2a)选择适当的催化剂可以使反响(1) 及 (2)在 200 400的温度X围内进展，并能有效地抑制副
4、反响的发生。 在 NH3 与 NO 化学计量比为1 的情况下， 可以得到高达80 90的 NOx脱除率。目前，世界上采用SCR 的装置有数百套之多，技术成熟且运行可靠。我国电力系专业资料整理WORD格式统目前最大的烟气脱硝装置*后石电厂600MW机组配套烟气脱硝系统采用的就是专业资料整理WORD格式PM型低NOx燃烧器加分级燃烧结合SCR装置的工艺， 其SCR 局部的示意工艺流程如图1专业资料整理WORD格式所示，主要由氨气及空气供应系统、氨气/空气喷雾系统、催化反响器等组成。液氨由槽车运送到液氨贮槽， 输出的液氨经氨气蒸发器后变成氨气，将之加热到常温后送氨气缓冲槽备用。缓冲槽的氨气经减压后送
5、入氨气/空气混合器中，与来自送风机的空气混合后，通过喷氨隔栅 (Ammonia Injection Grid, AIG)之喷嘴喷入烟气中并与之充分混合，继而进入催化反响专业资料整理WORD格式器。当烟气流经催化反响器的催化层时，氨气和NOx在催化剂的作用下将NO及NO2复原专业资料整理WORD格式成N2和H2O 。NOx的脱除效率主要取决于反响温度、NH3与NOx的化学计量比、烟气中专业资料整理WORD格式氧气的浓度、催化剂的性质和数量等。专业资料整理WORD格式图 1 SCR 工艺流程图Fig.1 Schematic Selective Catalytic Reduction (SCR) p
6、rocessSCR 系统的布置方式有三种，上述后石电厂的布置方式称为高温高尘布置方式，此外还有高温低尘及低温低尘的布置形式。高温高尘布置方式是目前应用最为广泛的一种，其优点是催化反响器处于300400的温度X围内，有利于反响的进展，然而由于催化剂处于高尘烟气中，条件恶劣，磨刷严重，寿命将会受到影响。高温低尘布置方式是指SCR 反响器布置在省煤器后的高温电除尘器和空气预热器之间，该布置方式可防止烟气中飞灰对催化剂的污染和对反响器的磨损与堵塞，其缺点是电除尘器在300400的高温下运行条件差。低温低尘布置 (或称尾部布置 ) 方式是将SCR 反响器布置在除尘器和烟气脱硫系统之后，催化剂不受飞灰和S
7、O2 的影响，但由于烟气温度较低，一般需要气气换热器或采用加设燃油或天然气的燃烧器将烟温提高到催化剂的活性温度，势必增加能源消耗和运行费用。SCR 可能产生的问题主要有：(1) 氨泄漏 (NH3 slip) ，是指未反响的氨排出系统，造成二次污染，采用合理的设计通常可以将氨的泄漏量控制在 5ppm 以内；(2) 当燃用高硫煤时，烟气中局部SO2 将被氧化生成 SO3，这局部 SO3 以及烟气中原有的专业资料整理WORD格式SO3 将与NH3进一步反响生成氨盐，从而造成催化剂中毒或堵塞。其发生的主要副反响有：专业资料整理WORD格式2SO2+O2=2SO3(3)专业资料整理WORD格式2NH3+
8、SO3+H2O=(NH4)2SO4(4)NH3+SO3+H2O=NH4HSO4(5)这主要通过燃用低硫煤、降低氨泄漏量或将SCR 反响器置于FGD 系统后来控制或减少氨盐的生成。(3) 飞灰中的重金属 (主要是 As)或碱性氧化物 (主要有 MgO ，CaO，Na2O ，K2O 等 )的存在会使催化剂中毒或活性显著降低。(4) 过量的 NH3 可能和 O2 反响生成 N2O ，尽管 N2O 对人体没有危害， 但近来的研究成果说明， N2O 是造成温室效应的气体之一。其可能发生的反响为：专业资料整理WORD格式2NH3+2O2=N2O+3H2O(6)专业资料整理WORD格式然而所有这些问题都可以
9、通过选择适宜的催化剂、控制合理的反响温度、调节理想的化学计量比等方法使之危害降到最低。SCR 技术对锅炉烟气NOx 的控制效果十分显著，具有占地面积小、 技术成熟可靠、 易于操作等优点，是目前唯一大规模投入商业应用并能满足任何苛刻环保政策的控制措施，可作为我国燃煤电厂控制NOx 污染的主要手段之一。 然而由于 SCR需要消耗大量的催化剂，因此也存在运行费用高，设备投资大的缺点，同时对改造机组亦有场地限制，对设计水平提出了更高的要求。2.2 选择性非催化复原法(Selective Non-Catalytic Reduction, SNCR)SCR 技术的催化剂费用通常占到SCR 系统初始投资的5
10、0-60 左右，其运行本钱很大程度专业资料整理WORD格式上受催化剂寿命的影响，选择性非催化氧化复原法应运而生。选择性非催化氧化复原法(Selective Non-CatalyticReduction, SNCR)工艺，或被称为热力DeNOx工艺最初由美国的E*on 公司创造并于1974 在日本成功投入工业应用。其根本原理是上述反响(1)在没有催化剂的情况下可以在900800 1100这一狭窄的温度X围内进展，而且根本上不与O2 作用。 SNCR 法的复原剂除了 NH3 以外还可以采用尿素或其它氨基，其反响机理相当复杂。当用尿素作复原剂时其反响方程式可简单表示如下如下：H2NCONH2+2NO
11、+1/2O2=2N2+CO2+H2O(7)同 SCR 工艺类似， NOx 的脱除效率主要取决于反响温度、NH3 与 NOx 的化学计量比、混合程度，反响时间等。研究说明，SNCR 工艺的温度控制至关重要，假设温度过低，NH3 的反响不完全，容易造成 NH3 泄漏；而温度过高，NH3 那么容易被氧化为 NO ，抵消了 NH3 的脱除效果。温度过高或过低都会导致复原剂损失和NOx 脱除率下降。通常，设计合理的 SNCR工艺能到达高达30-70%的脱除效率，甚至80%的效率亦见文献报道。SNCR 可能出现的问题同SCR 工艺相似，比方氨泄漏，N2O 的产生，当采用尿素作复原剂专业资料整理WORD格式
12、时，还可能产生CO 二次污染等问题。然而通过合理的工艺设计和参数控制，这些隐患均可以降到最小。SNCR 与 SCR 相比运行费用低，旧设备改造少，尤其适合于改造机组，仅需要氨水贮槽和喷射装置，投资较SCR 法小，但存在复原剂耗量大、NOx 脱除效率低等缺点，温度窗口的选择和控制也比较困难，同时锅炉型式和负荷状态的不同需要采用不同的工艺设计和控制策略，设计难度较大。SCR 工艺与 SNCR 工艺的比较如表1 所示。表 1 SCR 与 SNCR 工艺比较Table 1 Comparison of SCR and SNCR工艺名称选择性催化氧化复原法(SCR)选 择 性 非 催 化 氧 化 还 原 法(SNCR)NOx 脱除效率 (%)70-9030-80操作温度 ( )200-500800-1100NH3/NOx 摩尔比0.4-1.00.8-2.5氨泄漏 (ppm)55-20总投资高低操作本钱中等中等专业资料整理WORD格式SNCR/SCR联合烟气脱硝技术结合了两者优势，将SNCR工艺的复原剂喷入炉膛，用SCR专业资料整理WORD格式工艺使逸出的 NH3 和未脱除的 NOx 进展催化复原反响。典型的联合装置能脱除 84的 NOx ，同时逸出 NH3 浓度低于 10ppm。图 2 给出了
