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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。
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。
SCR脱硝技术SCR脱硝技术1、目的和原理脱硝技术主要包括了选择非催化还原（SNCR），选择性催化还原（SCR）和SNCR、SCR结合的工艺。
SCR具有很高的脱硝效率（70-90%），它是成熟的脱硝工艺，是脱硝应用最广泛的技术。
SCR的意思是烟气中的氮氧化合物选择性的和还原剂进行反应，生成氮气和水，脱除烟气中的氮氧化合物（NOx）。
SCR的化学反应方程式是：4NO + 4NH3+O2→ 4N2 +6H2O6NO2 + 8NH3 + O2→ 7N2 + 12H2O典型的SCR脱硝系统的工艺在SCR脱硝系统中，各种废气中含有的NOx和氨水、尿素或其他含有氨基的物质进行反应，生成氮气和水。
基于经济性、处理难度和系统的安全角度考虑，选择最适合的含氨基的还原剂SCR系统主要包含了反应器、还原剂储罐、还原剂喷射系统和催化剂，在还原剂喷射和烟气进行完全混合之后，废气会进入催化剂层，脱硝反应将会在这里进行。
氮氧化合物在催化剂表面转化成氮气和水。
当还原剂是氨的时候，化学反应方程式如下。
4NO+4NH3+O2 -> 4N2+6H2O6NO2 +8NH3 -> 7N2+12H2O2、性能（常用范围）使用范围：（燃气、燃油、燃煤）锅炉，汽轮机，垃圾焚烧发电厂和柴油发电机效率：大于90%的脱硝率运行温度：200-420℃氮氧化物含量：10-2,000ppm压降：小于1.2kPa/反应器反应器：催化剂床层可安装在余热锅炉内运行条件：冷启动30分钟以内可以达到稳定状态1）当要求的脱硝效率大于95%的时候，排放的还原剂的量会显著的增加；2）运行温度的确定应该考虑烟气中SOx的浓度，以防形成ABS，导致催化剂堵塞。
3、备注SCR脱硝系统的性能主要依赖于催化剂的性能（活性，寿命等）和还原剂喷射的控制技术。
V/TiO2催化剂是通过三氧化钒离子吸附在二氧化钛晶体上并且煅烧制成的，广泛的运用在SCR系统中。
脱硝反应速度非常快，所以，反应速度主要受还原剂扩散率的控制：层流边界层和催化剂微孔处的扩散率。
SCR脱硝技术指标1. 简介SCR（Selective Catalytic Reduction）脱硝技术是一种常用于燃煤电厂和工业锅炉等燃煤设备中的脱硝技术。
它通过在烟气中注入尿素溶液或氨水，利用催化剂将氮氧化物（NOx）转化为无害的氮气和水蒸气，从而实现减少大气污染物排放的目的。
2. SCR脱硝技术原理SCR脱硝技术的主要原理是在适宜的温度、催化剂和氨（尿素）溶液浓度条件下，将烟气中的氮氧化物与氨发生反应，生成氮气和水。
该反应需要催化剂作为催化剂，常用的催化剂包括钛酸钾、钒酸钾等。
反应的化学方程式如下：4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O3. SCR脱硝技术指标SCR脱硝技术的指标主要包括以下几个方面：3.1 脱硝效率脱硝效率是指SCR脱硝系统对烟气中氮氧化物去除的能力，通常以百分比表示。
脱硝效率越高，说明系统对氮氧化物的去除能力越强。
3.2 氨逃逸率氨逃逸率是指SCR脱硝系统中氨逃逸到大气中的比例。
氨逃逸率越低，说明系统对氨的利用率越高，同时也减少了对环境的污染。
3.3 催化剂活性催化剂活性是指催化剂在SCR脱硝反应中的催化性能，主要包括催化剂的转化效率和稳定性。
催化剂活性越高，反应速率越快，脱硝效果越好。
3.4 温度窗口SCR脱硝反应需要在一定的温度范围内进行，称为温度窗口。
温度窗口是指SCR脱硝反应的最佳温度范围，通常在250-400摄氏度之间。
在温度窗口内，催化剂的活性最高，脱硝效果最好。
3.5 氨氧比氨氧比是指SCR脱硝反应中氨与氮氧化物的摩尔比。
氨氧比的选择对SCR脱硝效果有重要影响，过高或过低的氨氧比都会影响脱硝效率。
4. SCR脱硝技术的优势SCR脱硝技术相比其他脱硝技术具有以下优势：4.1 高效SCR脱硝技术具有高脱硝效率，能够将烟气中的氮氧化物去除率达到90%以上，甚至可以接近100%。
4.2 适应性强SCR脱硝技术对烟气中的氮氧化物浓度变化范围较大，适应性强。
锅炉scr脱硝原理
SCR（Selective Catalytic Reduction）脱硝是一种常用的锅炉烟气脱硝技术，它利用催化剂和氨水 （或尿素溶液）来减少燃煤锅炉烟气中的氮氧化物（NOx）。
以下是SCR脱硝的基本原理：
1.催化剂选择：SCR脱硝通常使用金属氧化物催化剂，常见的催化剂材料包括钒钛催化剂 （V2O5/TiO2）和铜铝催化剂 （CuO/Al2O3）。
这些催化剂具有较高的氧化还原活性，可以促进氮氧化物的还原反应。
2.氨水或尿素注入：在SCR脱硝过程中，氨水 （NH3）或尿素溶液 （CH4N2O）被注入到烟气中。
氨水或尿素溶液通过氨水喷嘴或尿素喷射装置均匀地喷入烟气通道中，与烟气中的氮氧化物发生反应。
3.氮氧化物还原反应：氨水 （或尿素溶液）中的氨气 （NH3）与烟气中的氮氧化物（NOx）发生催化还原反应。
在催化剂的作用下，NH3与NOx反应生成氮气 （N2）和水 （H2O）。
反应过程中的主要反应方程式如下：
4NH3 + 4NO + O2→ 4N2 + 6H2O
4.催化剂活性维护：SCR脱硝过程中，催化剂的活性会随着时间逐渐下降，可能受到灰尘、硫酸盐和其他污染物的影响。
因此，周期性的催化剂清洗和维护是必要的，以保持SCR系统的高效运行。
通过SCR脱硝技术，可以有效降低燃煤锅炉烟气中的氮氧化物排放，以满足环境保护要求。
该技术广泛应用于发电厂、工业锅炉和其他需要控制氮氧化物排放的设施。
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SCR 脱硝技术SCR （Selective Catalytic Reduction ）即为选择性催化还原技术，近几年来发展较快,在西欧和日本得到了广泛的应用,目前氨催化还原法是应用得最多的技术.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。
选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下,NH3优先和NOx 发生还原脱除反应，生成氮气和水,而不和烟气中的氧进行氧化反应，其主要反应式为：O H N O NH NO 22236444+→++ O H N O NH NO 222326342+→++在没有催化剂的情况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（980℃左右）进行,采用催化剂时其反应温度可控制在300—400℃下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度，上述反应为放热反应，由于NOx 在烟气中的浓度较低， 故反应引起催化剂温度的升高可以忽略。
下图是SCR 法烟气脱硝工艺流程示意图SCR 脱硝原理SCR 技术脱硝原理为:在催化剂作用下，向温度约280～420 ℃的烟气中喷入氨，将X NO 还原成2N 和O H 2。
SCR脱硝催化剂：催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外，催化剂的参数设计同样至关重要。
一般来说,脱硝催化剂都是为项目量身定制的，即依据项目烟气成分、特性,效率以及客户要求来定的。
催化剂的性能（包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。
催化剂的形式有：波纹板式，蜂窝式,板式SCR脱硝工艺SCR脱硝工艺的原理是在催化剂的作用下，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。
220t/h锅炉SCR脱硝技术
1.反应器布置
本项目锅炉烟气NO X含量达800mg/Nm3，要求排放100 mg/Nm3，脱硝效率87.5%。
SNCR脱硝工艺达不到环保要求，建议采用SCR脱硝工艺，推荐采用20孔蜂窝式催化剂，每台锅炉配置2台脱硝反应器，每台反应器内催化剂布置方式采用2+1布置，即安装2层催化剂，预留1层。
每层催化剂体积初步预估21m3，三台锅炉总量约252m3。
另本项目锅炉尾部竖井交叉布置两级省煤器和三级管式空气预热器，省煤器、空气预热器交叉布置分别支承在尾部构架上，这种省煤器及空预器布置方式不便于SCR脱硝装置的设置。
鉴于锅炉已开始进行安装工程，不便进行大的改动，脱硝反应器的布置及脱硝烟气的引出将结合目前锅炉的实际情况配置。
1.1脱硝烟气将由高温省煤器出口双烟道引出（此处烟气温度380℃，最佳反应
温度），向上约10米分别进入两台脱硝反应器（W4.04mxL5.9mxH10m），经反应器后回到一级空预器入口，这样尾部竖井烟道高温省煤器和高温空预器之间需预留出烟气的进出空间约5.6米（烟道截面按4.04x1.6，烟气流速14m/s 估算），需锅炉厂调整空预器和低温省煤器的安装位置，来保证脱硝烟气的进出空间。
且此种反应器布置方式烟气脱硝后在空预器低温区易生成亚硫酸铵造成低温腐蚀及堵塞，建议在三级空预器上方设置蒸汽吹灰器。
1.2如锅炉低负荷运行时，高温空预器出口温度能在290℃以上，可采取将脱硝
烟气由高温空预器出口引出（如必要，也可从高温省煤器上方引出部分高温烟气来加热脱硝烟气），向上约10米分别进入两台脱硝反应器，同时将剩余省煤器、空预器安装位置平移调整到反应器出口烟道，并在三级空预器上方设置蒸汽吹灰器。
SCR烟气系统设计参数
2．主要设计原则
（1）采用选择性催化还原（SCR）工艺全烟气脱硝系统。
烟气中的NO
X 在300~380度环境下，经催化剂作用，由NH
3
将NO
X
还原
成无害的N
2和H
2
O。
（2）采用液氨做为脱硝系统的还原剂。
（3）脱硝系统脱硝效率不低于87.5%。
（4）催化剂采用20孔Ti-V-W蜂窝式催化剂。
（5）采用声波吹灰器对催化剂进行清灰。
3. 脱硝系统设计数据（单台机组）
4. 脱硝系统设备
主要设备表
5 脱硝炉区系统布置
5.1 布置设计原则
总体布置依据提供的相关资料
主要布置设计原则
（1）在布置方案中，新建设施尽可能减少对场地原有地下及地上设施的影响；
（2）减少施工工程量，同时要尽量便于施工；
（3）供氨管路、电缆等尽量利用原有管路支架、及电缆桥架；
（4）稀释风机就近布置在SCR装置旁。
在制定脱硝装置布置方案时，考虑下面设备：
—SCR反应器；
—烟风管道；
—稀释风机；
—辅助设备。
在规划基本的现场布置方案时，建筑和设备的位置应该按照需要的功能来布置，并考虑进出方便、建造难易、操作、维护和安全性。
锅炉的尾部是双烟道，相应反应器的入口烟道也是双烟道形式，一台锅炉安装两个SCR脱硝反应器，采用两个SCR脱硝反应器两侧对称布置。
为SCR脱硝反应器留有适当的空间，用来设置检修通道，便于催化剂模块的安装和检修操作。
催化剂模块的抬升预留足够的空间。
催化剂模块的大小为993mm×1914mm ×1260mm。
通道连续，所有的主要通道能允许叉式升降机（铲车）通行，并考虑其转动半径。
5.2典型布置方案
参见附图
5.3 脱硝系统布置方案
（1）脱硝反应器
，反应器的截面尺寸为4.04米×5.9米，中间布置氨喷射系统。
（2）脱硝反应器入口的烟道布置
在锅炉尾部烟道引出口，从锅炉中间引出穿过最后一排钢架再向上并向两侧
与脱硝反应器的入口相联。
烟气流速<15米/秒，既要减少烟道磨损和降低系统阻力又要保证烟道中少积灰。
（3）氨稀释风机和氨/空气混合系统
每台锅炉设两台100%容量的高压离心式鼓风机，一用一备。
设二套氨/空气混合系统。
分别用于SCR反应器的氨与空气的混合。
为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，以脱硝所需最大供氨量为基准设计氨稀释风机及氨/空气混合系统。
稀释风机的性能将保证能适将锅炉50～100%BMCR负荷工况下正常运行，并留有一定裕度：风量裕度不低于10 %，另加不低于10℃的温度裕度；风压裕度不低于20%。
稀释风机和氨/空气混合系统将尽量布置在SCR反应器本体氨注入口附近，基于此原因，稀释风机将避免由于布置在SCR反应器本体支撑钢架上而引起的振动。
为保证氨不外泄，稀释风机出口阀设故障连锁关闭，并发出故障信号。
风机和叶轮的结构设计将便于检修和更换，外壳与易损件将易于拆除，在风机和驱动电动机的上方将设有检修起吊设施。
风机的所有旋转件周围将设有人员安全防护罩。
消音器将安装在恰当位置。
稀释风机将配备必要的仪表和控制，主要包括监控轴温的热电偶、振动测量装置、正常/异常跳闸信号装置等。
电动机控制信号也包括在设计范围之内。
氨的注入量由SCR反应器进出口NOx，O2监视分析仪测量值、烟气温度测量值、稀释风机流量、烟气流量（由燃煤流量换算求得）等来控制。
（4）氨喷射系统
每台反应器设置一套完整的涡流式氨喷射混合系统，保证氨气和烟气混合均匀。
喷入反应器烟道的为空气稀释后的氨气混合气体。
所选择的风机将该满足脱除烟气中NOx最大值的要求，并留有一定的余量。
稀释风机将按两台100％
容量（一用一备）设置。
氨/烟气混合均布系统的设计充分考虑到其处于锅炉的高含尘区域的因素，所选用的材料将为耐磨材料或充分考虑防磨措施加以保护。
在进氨装置分管阀后将设有氮气预留阀及接口，在停工检修时用于吹扫管内氨气。
5.4 SCR反应器本体吹灰系统及脱硝除灰系统
按每台SCR反应器设置一套吹灰系统进行设计。
根据SCR反应器本体内设置的催化剂层数及数量来设置吹灰系统，按每一层催化剂设置一层吹灰器进行设计，吹灰器数量按催化剂的层数来配置，每层配置2台。
本工程采用声波式吹灰器。
6 脱硝氨区系统
6.1 氨区规模
氨站占地约1500m2，设有50m3液氨储罐2台，按80%充装系数计算，满足全厂7天用量要求，压力为2.16MPa。
氨气稀释槽1个；液氨蒸发器（1个）：氨处理量：241Kg/h；氨气缓冲罐（1个），缓冲时间8分钟；操作室、消防值班室、氨站配电室和氨卸料压缩机、液氨槽车装卸区。
氨站内设安全、消防设施6.2 工艺流程简述
液氨由液氨槽车送来，利用氨压缩机增压的方式将液氨由槽车输入至液氨储罐内贮存；生产时液氨储罐中的液氨流到液氨蒸发器内蒸发为气氨，并通过气氨缓冲罐来稳定其压力后送脱硝系统。
液氨储罐及液氨蒸发系统紧急排放的气氨通过管道排入氨气稀释槽中，经水吸收成氨水后排入废水池，再经由废水泵送至沉渣池处理。
液氨蒸发的加温方式系蒸汽加热。
