国内外SCR法脱硝催化剂技术及现状
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SCR脱硝技术及其脱硝催化剂生产工艺1、概述SCR(selective catalytic reduction)是烟气选择性催化还原法脱硝技术的简称,是指在催化剂的作用下,利用还原剂(如NH3)“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。
也就是说SCR工艺的实质就是燃煤锅炉排放烟气中的NOx污染物与喷入烟道的还原剂NH3,在催化剂的作用下发生氧化还原反应,生成无害的N2和H2O。
该工艺于20世纪70年代末首先在日本开发成功,80年代和90年代以后,欧洲和美国相继投入工业应用,现已在世界范围内成为大型工业锅炉烟气脱硝的主流工艺。
为避免烟气再加热消耗能量,一般将SCR反应器布置在锅炉省煤器出口与空气预热器之间,即高飞灰布置。
此时烟气温度(300℃-430℃)正好是催化剂的最佳活性温度窗口。
氨气在加入空气预热器前的水平管道上加入,与烟气混合,NOx在催化剂的作用下被还原为N2和H2O。
目前常规应用的SCR技术为中温催化剂(280℃-420℃),而现在正在研究开发的低温催化剂,可应用于200℃以下的烟气温度。
2、SCR反应过程SCR技术是在金属氧化物催化剂作用下,以NH3作为还原剂,将NOx还原成N2和H2O。
NH3不和烟气中的残余的O2反应,而如果采用H2、CO、CH4等还原剂,它们在还原NOx的同时会与O2作用,因此称这种方法为“选择性”。
主要反应方程式为:4NH3+4NO+O2─>4N2+6H2O (1)NO+NO2+2NH3─>2N2+3H2O (2)3、SCR系统设计条件•烟气流量•烟气温度•烟气成分和灰分成分•烟气入口NOx浓度•脱硝效率•空间速率•NH3/NOx摩尔比•SO2转化率•NH3逃逸率•反应器运行压降4 、SCR脱硝系统主要装置•氨存储和供应系统•氨/空气喷射系统•SCR反应器•SCR催化剂•SCR控制系统•吹灰和灰输送系统5、SCR催化反应还原剂用于SCR烟气脱硝的还原剂一般有3种:液氨、氨水、及尿素。
火力发电厂选择性催化还原(SCR)法脱硝技术目前,我国发电装机容量已突破4亿kW,绝大多数为燃煤机组。
以火电厂为主排放的SO2和NOx不断增加。
尽管NOx所带来的危害有目共睹,但目前我国火电厂环保措施主要集中于脱硫处理,而在控制NOx排放方面则刚刚起步,与世界先进国家相比尚有很大差距,主要原因是这项技术发展较晚,需要的投资较大;另一方面,我国目前对NOx排放的要求较低,新建火电厂锅炉燃烧器只需采用低NOx燃烧技术就可以达到国家排放标准,故脱硝技术在整个火电厂环保措施中所占的比重较小。
针对这些问题,我国已着手进行烟气脱硝示范工程,要求已建和新建火电机组要逐渐把脱硝系统列入建设规划,到2010年,从目前的新建火电厂规模考虑,排除采用其他方式脱硝的机组。
专家估测认为,至少有2亿kW的机组容量需要建设脱硝系统,在脱硝项目上会形成可观的市场规模。
脱硝领域正在迅速形成一个总量达到1 100亿元的大市场。
它将是继火电厂脱硫技术后,又一个广阔的极具爆发性增长的市场。
从2004年底的“环保风暴”到2005年初的《京都协议书》正式生效、从国家不断发布扶持政策鼓励电力环保到大手笔的拨款资助,表明国家对电力环保产业化发展的支持力度越来越大,而烟气脱硝产业正是在此背景下进入快速发展时期。
烟气脱硝是继烟气脱硫之后国家控制火电厂污染物排放的又一个重点领域。
2004年7月,我国公布并实施《火电厂大气污染物排放标准》,对火电厂NOx排放要求有了大幅度的提高,并将成为控制火力发电厂大气污染物排放、改善我国空气质量和控制酸雨污染的推动力。
今后,国家将对重点火电企业以发电污染物排放绩效为基础,制定全国统一的火电行业SO2和NOx排放总量控制指标分配方法,并由国家统一分配30万kW以上火电企业的排放总量控制指标。
从“十一五”开始,国家与省级环保部门将对30万kW以上的火电企业的SO2、NOx排放总量控制指标实施共同监控。
目前应用的火电厂锅炉脱硝技术中,选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction简称SCR)法脱硝工艺被证明是应用最多且脱硝效率最高、最为成熟的脱硝技术,是目前世界上先进的火电厂烟气脱硝主流技术之一。
SCR脱硝技术概述我国年煤耗量的84 %直接用于燃烧,对于燃煤电厂则是100 %的燃烧。
如此大量的煤炭燃烧将会导致NOX 排放量剧增。
由于NOX 对人类和自然界存在危害,所以必须控制NOX 的生成和排放。
烟气脱硝是目前发达国家普遍采用的减少NOX 排放的方法,具有很高的脱除效率,应用较多的是选择性催化还原法( SCR) 。
1SCR技术的原理SCR是一个燃烧后NOX 控制工艺,其包括将氨气喷入电站锅炉燃煤产生的烟气中;含有氨气的烟气通过一个含有专用催化剂的反应器;在催化剂的作用下,氨气同NOX 发生反应,转化成水和氮气等几个过程。
反应基本方程式:4NH3 + 4NO +O2 →4N2 + 6H2O4NH3 + 6NO→5N2 + 6H2O8NH3 + 6NO2 →7N2 + 12H2O4NH3 + 2NO2 +O2 →3N2 + 6H2O通过使用适当的催化剂,上述反应可以在200 ℃- 450 ℃的温度范围内有效进行。
在NH3 /No = 1 (物质的量比) 的条件下, 可以得到80 % - 90 %的脱硝率。
在反应过程中, NH3 可以选择性地和NOX 反应生成N2 和H2O,而不是被O2 所氧化,因此反应又被称为“选择性”。
2国外SCR应用情况选择性催化还原( selective catalytic reduction:SCR)技术是一项降低NOX 排放量的有效技术,另外它被证明在当前的流行的技术安装消费中是高性能,比较经济的解决方案,是应用最多且是最成熟的技术之一。
采用该法脱硝的反应温度取决于催化剂的种类,该方法能达到80% ~90%的NOX 降低率。
目前这一技术在发达国家已经得到了比较广泛的应用,欧洲、日本、美国是当今世界上对燃煤电厂NOX 排放控制最先进的地区和国家,他们除了采取燃烧控制之外,大量使用的是SCR烟气脱硝技术。
日本和德国的一些燃煤电厂燃用中硫煤的实际应用数据表明,无论是烟气中的飞灰、SO2 /SO 3, NH3 的过量渗漏,还是SO2 过多生成SO3 ,都不会给SCR技术的操作带来异常困难。
2023年·第4期·总第205期船用SCR技术现状及发展林 睿 彭佳杰 贺天智 王树信 童雨舟 陈 勇 代黎博(中国船舶及海洋工程设计研究院 上海 200011)摘 要:…船用选择性催化还原(selective…catalytic…reduction,…SCR)技术是1项高效的NO脱除技术,已经在船舶领域得到了X广泛应用,但随着环保要求调整与能源结构的变化,船用SCR技术也需要相应调整。
目前船用SCR多使用尿素-选择性催化还原(Urea-SCR)技术,此技术受船用燃料油中杂质及烟气排气温度影响较大。
其中,船用燃料油中的硫(S)及碱性金属等物质含量高,对催化剂的毒副作用明显,限制了船用SCR的使用。
船舶主要使用柴油机,决定了烟气排气温度变化区间,通过影响尿素水解产NH3效果、SCR反应器布置形式及催化剂活性,最终影响尾气脱硝效果。
上述现状表明,使用船用燃料油的船舶,带废气加热的LP-SCR系统设计将是SCR设计的重要方向;寻找产NH3效率高及控制精确的安全NH3源(或方式),对于船用SCR系统发展也起到了至关重要的作用;提高燃料品质、降低烟气中毒副作用限制,可为研制发展船用新型低温、抗毒催化剂提供基础。
由于碳中和目标,低碳、零碳燃料船舶将是全球趋势,使得燃烧后排气不同,进而导致SCR控制技术变化。
零碳、低碳燃料组分单一且具有还原性,还具备作为SCR还原剂的潜力,因此利用燃料自身还原NO X的一体化处理SCR技术,将成为碳中和目标下船舶SCR发展的重要方向。
关键词:柴油机;氮氧化物;后处理技术;选择性催化还原中图分类号:X511;U664.121………文献标志码:A………DOI:10.19423/ki.31-1561/u.2023.04.069 State-of-the-Art and Development of Marine SCR TechnologyLIN Rui PENG Jiajie HE Tianzhi WANG Shuxin TONG YuzhouCHEN Yong DAI Libo(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)Abstract: Marine selective catalytic reduction (SCR) technology is an efficient NO X removal technology, which has been widely applied in shipbuilding industry. However, the marine SCR technology also needs to be adjusted with the continuous improvement of the environmental requirements and the changes in marine energy structure. Nowadays, most marine SCR technology uses Urea-SCR technology, which is greatly affected by impurities in the marine fuel oils and the temperature of the exhaust. The high level of sulfur and alkali metals in the marine fuel oils has significant toxicity on catalysts, limiting the use of marine SCR. The diesel engine that mainly used on ships determines the range of the temperature change of the exhaust, which finally affects the denitrification of the exhaust gas through the influence on the effect of urea hydrolysis to produce ammonia, the layout of the SCR rectors and the catalyst activity. The above situation indicates that the design of an LP-SCR system with exhaust gas heating will be an important direction of the design of the SCR for the ships using marine fuel oils as fuel. It is critical to find safe source or method of supplying ammonia with high production efficiency and precise control for the development of marine SCR systems. Improving the fuel quality and reducing the toxicity effect in the smoke can provide a foundation for the research and development 收稿日期:2022-10-21;修回日期:2022-12-12作者简介:林…………睿(1996-),男,硕士,助理工程师。
LYWS第三代SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂曲先生一、技术背景氨法选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术具有脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠等优点,被国内外火电广泛采用。
火电厂SCR系统大多采用高尘布置,即SCR催化剂位于省煤器和空气预热器之间,由于长期处于高尘烟气下,催化剂极易堵塞、磨损和中毒。
飞灰磨损虽然可以促进催化剂表面的更新,使催化剂保持良好活性,但是过度磨损会使催化剂表面活性组分过快流失,降低了活性组分的寿命,并且磨损还会使催化剂局部变薄,造成催化剂的断裂,甚至损害催化剂下游设备。
二、造成催化剂磨损的因素造成催化剂磨损的主要因素包括催化剂结构、催化剂厚度、表面材料抗屈服强度、飞灰浓度、飞灰硬度以及烟气流速和磨损时间等。
在烟气流速、粉尘浓度和硬度等确定的条件下,催化剂的磨损量主要取决于催化剂表面材料的抗屈服强度,若抗屈服强度较小,则在气流和飞灰的作用下催化剂的活性成分更容易流失,对水和蒸汽敏感,并且催化剂会被烟气中的粉尘磨损,阻塞以及受砷、碱金属等物质的毒害,失活较为严重,因此对现有SCR脱硝催化剂进行改进,以提高现有脱硝催化剂抗磨损性能、抗毒性能,以及提高现有脱硝催化剂的机械强度和抗屈服强度已成为迫切需要解决的问题。
三、催化剂磨损的预防LYWS第三代SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂是一种低温(在低于焙烧600℃)以内的条件下,制备的含锐钛矿型TiO2的LYWS第三代SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂,同时在这一温度条件下,LYWS 第三代SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂可以获得足够的机械强度,而且原料中的锐钛矿型TiO2不会发生晶体长大和晶形转变,并可确保生产的LYWS第三代SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂发生效力,LYWS第三代SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂采用机械强度大、孔隙率高、比表面积大的高强度材料,与建设物中的钢筋所起的作用类似,就好像在水泥中加了钢筋的效果。
LYWS第三代SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂由于采用高强度材料作为LYWS第三代SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂的骨架材料,不仅具有较高的机械强度,而且具有较高的活性组分的比表面积、较宽的活性温度窗口,更好的传热性能和更快速的启动性能,还具有LYWS第三代SCR蜂窝陶瓷脱硝催化剂支撑载体耐湿,即使将脱硝催化剂载体放在水中浸泡三年也不易粉化,不易坍塌,不易破碎,并具有热膨胀系数小,孔隙率高,耐热性能好,活性温度窗口宽,不仅在300-450℃具有较高的活性,而且在低温(≤300℃)和高温(≥450℃)时活性好,高温选择性和热稳定性好、抗硫、抗磨、抗堵塞、抗中毒、抗失活性能好。
选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术概述王清栋(能源与动力工程1302班1306030217)摘要:对选择性催化还原脱硝技术进行概述,分析了其机理,并简要介绍催化剂的种类及钝化与中毒机理.最后,对SCR技术进行总结与展望.关键词:选择性催化还原;烟气脱硝;氮氧化物Overview of Selective catalytic reduction (SCR) flue gas denitrationWang Qingdong(Power and Energy Engineering, class 1302 1306030217) Abstract: selective catalyst reduction flue gas denitration is reviewed. Its mechanism is analysed and catalyst is given a brief introduction. Catalyst passivation and poisoning mechanism is analysed. Finally, the summary and prospect of the technology are given.Keywords: SCR; NO x; flue gas denitration.1.前言氮氧化物是造成酸雨的主要酸性物质之一,是形成区域微细颗粒物污染和灰霾的主要原因,也是形成光化学烟雾的主要污染物,会引起多种呼吸道疾病,是“十二五”期间重点控制的空气污染物之一.2011年初通过的“十二五”规划纲要,要求NO x减少10%,从而使NO x成为我国下一阶段污染减排的重点.烟气脱硝技术与NO的氧化、还原及吸附特性有关.根据反应介质状态的不同,分为干法脱硝和湿法脱硝.目前,已经在火力发电厂采用的烟气脱氮技术主要是选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR),其中采用最多的主流工艺是选择性催化还原法.2.SCR反应原理选择性催化还原脱氮是在一定温度和有催化剂存在的情况下,利用还原剂把烟气中的NO x还原为无毒无污染的N2和H2O.这一原理与1957年在美国发现,该工艺最早却在20世纪70年代的日本发展起来的.SCR原理图如图一所示氨气被稀释到空气或者蒸汽中,然后注入到烟气中脱硝,在催化剂表面,氨与NO x 生成氨气和水.SCR过程中的主要反应如下:4NO+4NH3+O24N2+6H2O基于V2O5的催化剂在有氧的条件下还对NO2的减少有催化作用,其反应式为2NO2+4NH3+O23N2+6H2O在缺氧的条件下,NO 的反应式变成6NO+4NH 35N 2+6H2O 在缺氧的条件下,NO2的反应式变成6NO 2+8NH 37N 2+12H 2O在没有催化剂的情况下,上述化学反应只能在很窄的温度范围内(850~1000)进行,℃通过选择合适的催化剂,可以使反应降低,并且使反应温度范围扩大(250~420),便于℃在锅炉尾部烟道的适当位置布置催化反应装置.当反应条件改变时,还可能发生副反应 4NH 3+O 22N 2+6H 2O 2 NH N 2+3H 2 4NH 3+4O 24NO+6H 2O 发生NH 3分解的反应和NH 3氧化为NO 的反应都在350以上才能进行,450反应速℃℃度明显加快.温度在300时仅有NH 3转化为N 2的副反应可能发生.℃实际使用中,催化剂通常制成板状、蜂窝状的催化原件,再将催化原件制成催化剂组件,组件排列在催化剂反应器的框架内构成催化剂层.烟气中的NO X 、NH 3和O 2在流过催化剂层时,经历以下几个过程:① NO X 、NH 3和O 2扩散到催化剂外表面并进一步相催化剂的微孔表面扩散;② NO X 和O 2与吸附在催化剂表面活性位的NH 3反应生成N 2和H 2O ;③N 2和H 2O 从催化剂表面脱附到微孔中;④微孔中的N 2和H 2O 扩散到催化剂外表面,并继续扩散到主流烟气中被带出催化层.其中,过程①-③为控制步骤,因此脱氮装置的性能不但受到化学反应速度的制约,还在很大程度上受反应物扩散速度的影响.3.SCR 催化剂简介3.1 贵金属催化剂贵金属催化剂低温催化活性优良,对NOx 还原及对NH3、CO 氧化均具有很高的催化活性,因此在SCR 过程中会导致还原剂大量消耗而增加系统运行成本。
脱硝技术及其经济性分析脱硝技术是指对工业废气中的氮氧化物进行去除的一种技术。
氮氧化物是工业生产、交通运输等活动中产生的主要污染物之一,对大气环境和人类健康都有着严重的影响。
因此,脱硝技术的研究和应用具有重要的意义。
目前,常用的脱硝技术主要有选择性催化还原(SCR)技术、非选择性催化还原(SNCR)技术和吸收剂法。
SCR技术是通过在高温条件下将氮氧化物与氮氧化物还原剂(如氨水或尿素)进行反应,生成氮气和水。
SNCR技术则是在高温下直接喷射氨水或尿素到燃烧区域,与氮氧化物进行反应。
吸收剂法则是将废气通过吸收剂(如氨溶液或碱液)中,氮氧化物与吸收剂发生反应,生成相对无害的硝酸盐。
在经济性分析方面,脱硝技术的经济性主要取决于投资成本、运行成本和环境收益。
首先是投资成本,包括脱硝设备的购置和安装费用。
根据不同的技术选择,投资成本也会有所差异。
一般来说,SCR技术的投资成本较高,SNCR技术的投资成本相对较低。
其次是运行成本,包括氨水或尿素的消耗以及设备的维护费用。
SCR技术由于需要额外的氮氧化物还原剂,因此运行成本较高。
而SNCR技术由于直接喷射氨水或尿素,运行成本相对较低。
此外,脱硝技术的经济性还需要考虑环境收益。
脱硝技术能够有效降低氮氧化物排放,减少对大气环境的污染,改善空气质量。
这对于企业在环评审批、环境监管等方面都有着积极的作用。
在一些国家和地区,政府会对采取脱硝技术的企业给予一定的环境奖励,例如减免环保税或提供补贴等。
综合来看,脱硝技术的经济性在不同情况下会有所差异。
对于排放氮氧化物较高的大型企业来说,投资脱硝设备可以降低企业面临的环保风险,符合环境监管的要求,增强企业的竞争力。
此外,一些国家和地区的环保政策也为企业采取脱硝技术提供了一定的经济支持。
但对于一些小型企业来说,投资脱硝技术的经济性可能较为困难,特别是在缺乏政府环保支持政策的情况下。
总之,脱硝技术是一种重要的工业废气处理技术,对于降低氮氧化物排放、改善大气环境质量具有重要意义。
全负荷SCR 脱硝技术分析及研究引言随着工业化程度和人口数量的不断增加,环保成为了全球关注的焦点。
在工业生产过程中,NOx(氮氧化物)等废气的排放一直是企业面临的环保问题。
脱硝技术因其高效、安全、环保等优点逐渐成为解决大气污染的主流技术之一。
全负荷SCR(Selective Catalytic Reduction)脱硝技术,是目前较为先进的脱硝技术之一。
本文从该技术的原理、应用、优缺点等方面进行详细分析和研究。
原理介绍SCR脱硝技术,是一种在催化剂的作用下,将NH3和NOx发生化学反应,将NOx转化为氮气和水的技术。
该技术主要应用在火电、石化、冶金等工业领域,可以有效减少大气中的NOx排放,降低氮肥制造的成本,同时也可以使工业企业更好的符合环孢要求。
应用情况目前,全负荷SCR技术广泛应用于电力、钢铁、化工等各领域。
下面分别从不同领域进行介绍。
电力电力工业是全负荷SCR技术的重点应用领域之一。
据了解,在电力工业中,SCR技术主要用于燃煤电厂、燃气联合循环发电等,以减少废气排放。
该技术可以大幅降低NOx的排放量,从而有效减少大气污染物,并符合环保要求。
钢铁SCR技术在钢铁工业中运用比较广泛,主要是钢铁行业的烧结炉、转炉、焦炉等设备,这些设备在工作过程中都会产生大量的废气。
应用全负荷SCR技术可以降低这些设备产生的废气中的NOx排放。
化工在化工领域,SCR技术也是比较常见的一种技术。
通过使用全负荷SCR技术,可以减少合成氨、硝酸等化工领域中产生的一些废气中的NOx排放,降低空气中的污染程度。
优缺点分析优点全负荷SCR技术相比于其它脱硝技术有着更为优越的性能。
首先,全负荷SCR技术可以在高温下进行脱硝,可以有效减少高温下的NOx 的排放,降低氮肥制造中的成本。
其次,全负荷SCR技术不仅可以在全负荷运行时进行脱硝,同时也可以在弱负荷和负载上升时进行脱硝,这就可以更好的保证了机组的效率。
最后,全负荷SCR技术可以在周期性负载下进行自适应调整,以最佳方式进行脱硝,降低化学材料使用的成本。
脱硝催化剂市场调研报告1. 引言脱硝催化剂是一种用于去除烟气中氮氧化物(NOx)的关键材料。
随着环境保护意识的增强和国家对大气污染治理要求的提高,脱硝催化剂市场逐渐兴起。
本报告旨在对脱硝催化剂市场进行调研分析,以深入了解市场现状和未来发展趋势。
2. 市场概况脱硝催化剂市场是烟气净化领域的重要细分市场之一。
随着环保政策的推动,脱硝催化剂的需求持续增加。
脱硝催化剂主要应用于火电厂、石化厂、钢铁厂等工业领域。
目前市场上主要的脱硝催化剂产品有SCR(选择性催化还原)催化剂和SNCR (选择性非催化还原)催化剂。
3. 市场规模分析从市场规模的角度来看,脱硝催化剂市场呈现出稳定增长的趋势。
据统计数据显示,2019年全球脱硝催化剂市场规模达到X万吨,预计到2025年将达到X万吨。
4. 市场驱动因素4.1 环境法规的严格执行:随着全球环境污染问题的加剧和环保法规的不断完善,对大气污染物的排放限制逐渐加强,从而推动了脱硝催化剂市场的增长。
4.2 产业发展需求:火电厂、石化厂、钢铁厂等行业对脱硝催化剂的需求持续增加,促使脱硝催化剂市场的扩大。
5. 市场挑战5.1 技术创新压力:脱硝催化剂市场的竞争激烈,新技术的出现对传统催化剂产业造成冲击,企业面临着技术创新和升级的挑战。
5.2 成本压力:脱硝催化剂的生产存在一定的成本压力,包括原材料成本、生产工艺成本等。
6. 市场前景分析脱硝催化剂市场具有较好的发展前景。
随着环保政策的逐渐加强,对大气污染治理的要求不断提高,脱硝催化剂市场将迎来更广阔的发展空间。
同时,技术创新将驱动脱硝催化剂市场的进一步发展,推动市场向更高效、更环保的产品转型。
7. 市场竞争格局脱硝催化剂市场存在较为激烈的竞争。
目前市场上主要的竞争企业有XXX、YYY、ZZZ等,其中XXX是市场的领军企业。
这些企业在产品技术、品质控制、产品价格等方面具有较强竞争力。
8. 市场投资机会8.1 技术创新投资:加大技术研发投入,提高产品技术水平,以满足市场对高效、环保产品的需求。
SCR脱硝技术工艺及应用SCR脱硝技术是目前应用最广泛的烟气脱硝技术之一。
其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。
SCR脱硝工艺流程主要包括还原剂的准备、烟气预处理、催化剂床层和烟气净化四个步骤。
SCR脱硝技术具有脱硝效率高、运行可靠、便于维护等优点,但也存在催化剂失活和尾气中残留等缺点。
SCR脱硝技术的应用范围广泛,包括火电厂、钢铁厂、化工厂等。
1. SCR脱硝技术原理SCR脱硝技术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(NOx)反应生成无害的氮和水。
还原剂与NOx的反应原理还原剂与NOx的反应可以表示为以下化学方程式:4NH3 + 4NO + O2 → 6H2O + 4N2该反应是可逆反应,需要在一定的温度和压力下进行。
在催化剂的作用下,该反应可以向右进行,生成无害的氮和水。
催化剂的作用催化剂是SCR脱硝技术的关键。
催化剂可以降低反应的活化能,从而提高反应的速率。
目前,SCR脱硝技术中常用的催化剂有三元催化剂和二元催化剂。
三元催化剂由钒(V)、钼(Mo)和铌(Nb)等金属组成。
二元催化剂由钒(V)和钼(Mo)等金属组成。
反应温度和压力的影响反应温度和压力对SCR脱硝技术的影响较大。
反应温度越高,反应速率越快,但催化剂的活性越低。
反应压力越高,反应速率越快,但催化剂的寿命越短。
一般来说,SCR脱硝技术的反应温度范围为300-400℃,压力范围为1-2MPa。
2. SCR脱硝工艺流程SCR脱硝工艺流程主要包括还原剂的准备、烟气预处理、催化剂床层和烟气净化四个步骤。
还原剂的准备还原剂通常为液氨。
液氨由氨罐储存,在进入SCR系统之前需要进行蒸发。
烟气预处理烟气预处理的目的是去除烟气中的杂质,以提高催化剂的活性和使用寿命。
烟气预处理通常包括以下步骤:酸碱洗涤:去除烟气中的酸性和碱性物质。
干燥:去除烟气中的水分。
除尘:去除烟气中的粉尘。
催化剂床层催化剂床层是SCR脱硝技术的核心部分。
scr脱硝构成摘要:1.SCR 脱硝技术简介2.SCR 脱硝的构成部分3.SCR 脱硝的工作原理4.SCR 脱硝的优势和应用前景正文:【一、SCR 脱硝技术简介】SCR 脱硝技术,即选择性催化还原脱硝技术,是一种用于去除燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)的有效方法。
这种技术通过将氮氧化物在特定的温度和气氛下,与还原剂发生反应,将其转化为无害的氮和水,从而达到脱硝的目的。
【二、SCR 脱硝的构成部分】SCR 脱硝系统主要由以下几个部分组成:1.燃烧器:燃烧器是SCR 脱硝系统的核心部分,其作用是将燃料和氧气混合并燃烧,产生氮氧化物。
2.催化剂层:催化剂层是SCR 脱硝系统的关键部分,其作用是提供反应场所,使氮氧化物与还原剂在催化剂的作用下发生反应。
3.还原剂喷射系统:还原剂喷射系统负责将还原剂喷射到催化剂层,与氮氧化物发生反应。
4.控制系统:控制系统用于监控和调节燃烧器、催化剂层和还原剂喷射系统的工作状态,确保SCR 脱硝系统正常运行。
【三、SCR 脱硝的工作原理】SCR 脱硝的工作原理是在特定的温度和气氛下,将氮氧化物与还原剂(如氨、尿素等)在催化剂的作用下发生反应。
具体来说,氮氧化物在催化剂层与还原剂发生氧化还原反应,生成无害的氮和水。
【四、SCR 脱硝的优势和应用前景】SCR 脱硝技术具有以下优势:1.高效:SCR 脱硝技术能够高效去除氮氧化物,脱硝效率可达到90% 以上。
2.环保:SCR 脱硝技术可以减少氮氧化物排放,降低对环境的污染。
3.可控:SCR 脱硝系统可以根据需要调节还原剂的喷射量,实现对脱硝效果的精确控制。
4.适应性强:SCR 脱硝技术适用于各种燃烧器和锅炉,具有广泛的应用前景。
SCR法脱硝技术工艺原理选择性催化还原(SCR)技术是在催化剂作用下,还原剂NH3 (液氨、氨水、尿素等)与烟气中的NO X反应,将烟气中的NO X还原为无毒无污染的氮气N2和水H2O。
其反应器设置于锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间,反应温度一般在320℃-400℃之间,SCR法脱硝技术是目前国内外最成熟可靠的脱硝技术,脱硝效率高,系统安全稳定。
反应原理如下:(1)在有氧的条件下主要反应:4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2ONO+NO2+2NH3→2N2+3H2O(2)在反应条件改变时,有可能发生以下副反应:4NH3+3O2→2N2+6H2O2NH3→N2+3H24NH3+5O2→4NO+6H2O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NOx脱除率、NH3的逃逸率和催化剂体积。
在形式上主要有板式、蜂窝式和波纹板式三种。
工艺流程: SCR反应器通常布置在燃煤和燃油电厂的固态排渣或液态排渣锅炉的烟气下游,位于锅炉出口和空气预热器之间,此时气体温度为300~4000C,是脱硝反应的最佳温度区间,一般利用氨作为反应剂,烟气在进入脱硝反应器之前,首先将NH3和空气的混合气体(氨气5%)导入,氨气由许多精密喷嘴均匀分配在烟气通道的横断面上,烟气由上向下流动,催化剂上表面保持一定的温度, NOx在催化剂表面和氨气反应生成N2和H2O,而作为空气组成部分的N2和H2O对大气不会产生污染。
经过脱硝设备处理后的烟气再经过锅炉尾部空气预热器进入布置在烟气下游的电除尘器或脱硫系统。
技术指标(1)脱硝效率高,根据设计需要可以达到98%以上;(2)氨逃逸率≤2ppm,SO2/SO3转化率小于1%;设备总阻力≤1000Pa;(3)NOx还原后为N2和水H2O,无二次污染。
技术优点(1)技术成熟、安全可靠、脱硝效率高、运行费用低;(2)运行稳定、对主生产设备装置无影响,无二次污染;(3)独特的适合中小规模脱硝专有技术,投资省、操作管理简单、运行费用低。
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。
国内外SCR法脱硝催化剂技术及现状
SCR法脱销是目前国际上电站锅炉烟气脱硝的主流技术,催化剂是SCR脱硝系统的技术核心,催化剂的费用通常占到脱硝工程初期投资的30%~55%。
目前,经过几年的发展和技术积累,我国已经建成并投产了多家催化剂的生产工厂,脱硝催化剂的国产化技术研发已获成功,我国脱硝催化剂依赖进口的历史已经结束。
近年来随着国家环保政策的实施,我国火电厂脱硝市场正如火如荼地展开。
本文主要介绍了SCR法脱硝催化剂的发展历史,国外主要的生产厂家、催化剂产品的型号规格,以及我国主要的生产厂家及其技术来源,并从市场的角度对我国的脱硝市场进行分析。
一、关于SCR法催化还原技术的起源
SCR法是在催化剂的作用下,以NH3作为还原剂,有选择性地与烟气中的NOx反应并生成无毒、无污染的N2和H2O。
首先由Engelhard公司发现并1957年申请专利,后来日本在该国环保政策驱动下,成功研制出了现今被广泛使用的V2O5/TiO2催化剂,并分别于1977年和1979年在燃油和燃煤锅炉上成功投入商业运用。
SCR法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,其主要反应为:
4NH3+4NO+O2—4N2+6H2O (1)
8NH3+6NO2一N2+12H2O (2)
4NH3+2NO2+O2—3N2+6H2O (3)
选择适当的催化剂可以使反应(1)、(2)在300~400℃范围内进行,并能有效抑制副反应。
在NH3 与NO化学计量比为1的情况下,可以得到高达80%~95%的NOx脱除率。
世界上采用SCR的装置有数千套之多,技术成熟且运行可靠。
二、国外主要生产商
SCR工艺自1978年在日本成功地实现工业化生产以后,工艺技术与催化剂的生产技术一直在不断地进步与完善,形成由触媒化成与堺化学为代表的蜂窝式和以Babcock-Hitachi 为代表的板式2种主流结构与技术,在本国的生产能力并没有太多扩大,可是技术已经向美国、欧洲及亚洲的韩国、中国台湾省及中国内地输出。
目前国外各主要生产商SCR催化剂及产能:
厂商名称国家和地区催化剂形式生产能力应用业绩触媒化成日本蜂窝式一条生产线2500m3/a 超过500套Babcock-Hitach 日本板式三条生产线,总计15000m3/a 600套Cormetech 美国蜂窝式﹥20000 m3/a 876套
JM-Argillon 德国板式﹥12000m3/a;蜂窝式﹥5000 m3/a 超过540套;Envirotherm GmbH(KWH)德国蜂窝式被中国东锅收购,组建东方凯特瑞;
Topsoe 丹麦波纹板式三条生产线;
Seshin Electronics 韩国蜂窝式≤3000 m3/a。
几大主要生产商各有特点,Babcock-Hitachi成立最早,自1970年成功开发了不锈钢板式催化剂,在燃煤电站的应用业绩居世界之首,在日本的安芸津工场共有5条生产线,日
常运行3条生产线,在中国内地设有分公司,但暂未建生产基地。
触媒化成公司生产蜂窝式催化剂,其触媒研究所20多年来一直对这一技术进行改进与完善,并先后向美国、德国及韩国进行技术转让,成为成功转让技术最多的公司;
Argillon公司从触媒化成引进了蜂窝式生产技术,又自主开发了板式催化剂技术,是唯一同时生产2种结构形式的催化剂公司;
Cormetech与日本三菱公司合作引进触媒化成蜂窝式技术,在美国北卡罗来纳州和田纳西州设有生产基地,其蜂窝式的生产能力居世界之首。
;
Topsoe公司自主开发了区别于不锈钢板式的波纹板式催化剂,并在美国建有2条、丹麦建有1条生产线。
三、国内催化剂的现状
KWH公司20世纪80年代从日本引进了蜂窝式催化剂生产技术,近10年由于经营状况的原因已停产。
四川东方锅炉工业锅炉集团有限公司于2006年收购了KWH公司的设备及其生产技术,在成都组建了东方凯瑞特公司,建设了2条生产线,产能达4500m3/a。
这是我国首家催化剂生产厂家。
紧接着国电龙源环保工程公司和国电环境保护研究院联手引进了日本触媒化成燃煤电站蜂窝式催化剂的生产技术,合作组建了江苏龙源催化剂有限公司,初期建设1条生产线,年产3000m3蜂窝式催化剂,以于2009年建成投产。
以下是国内各主要生产商生产的SCR催化剂的种类、投产时间及产能:
1:东方凯特瑞环保催化剂有限责任公司:蜂窝式德国 KWH,3000m3二期 3000m3,2006 年;
2:江苏龙源催化剂有限公司:蜂窝式日本触媒化成 JGCC&C,8000m3,二期 3000m3,2008年;
3:重庆远达催化剂制造有限公司:蜂窝式美国( CORMETECH)一期 10000m3,2009年;4:青岛华拓电力环保有限公司:蜂窝式韩国 SK能源株式会社 15000 m3,2014年;
5:涿州西热环保催化剂有限公司:蜂窝式德国巴斯夫一期 6000m3,二期 18000m3,2010年; .
6:瑞基(中国)科技发展有限公司:蜂窝式自有,10000 m3,2009年;
7:上海瀚昱环保材料有限公司:蜂窝式,2007年由国家科技部立项,我国首家具有完全知识产权,一期 8000m3,,2010年;
8:浙江海亮节能环保产业集团:蜂窝式,自主知识产权,10000m3 ,2013年
四、市场需求
我国煤炭资源丰富,是世界上以煤炭为主要能源的国家之一,2005年煤炭消耗量为21·4亿吨,占国内能源消费总量的68·9%,这种以煤炭为主的能源结构决定了我国的电站建设必然以煤电机组为主,也决定了我国大气污染的主要特征为煤烟型污染。
据估算,全国烟尘排放量的70%、二氧化硫排放量的90%,氮氧化物排放量的67%、二氧化碳排放量的70%都来自于煤炭燃烧。
20世纪80年代中期以后,随着我国电力建设的迅速发展,大气和酸雨污染日益严重。
特别是近年来,大城市NOX污染严重,区域性NOX污染逐渐加剧;同时,酸雨污染呈现出新的特征:NOx的相对贡献在增加,由以硫型为主向硫酸和硝酸复合型转变。
其主要原因在于,我国在控制SO2排放的同时并没有有效地控制NOx的排放。
近年来,我国对氮氧化物排放的要求渐趋严厉,2004年1月1日开始实施新的火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2003),2004年7月1日开始实施排放氮氧化物污染收费政策。
在这种背景下,研究开发既经济又有效的燃煤电厂烟气脱硝方法显得日益紧迫和重要。
目前国内火电厂脱硝方法主
要是依靠低氮氧化物燃烧系统降低其排放,但还不能达到排放标准,氮氧化物排放污染问题并未解决。
而SCR脱硝技术,具有脱硝效率高,工艺流程简单,无废水、无废渣再处置麻烦,已被国外广泛用于火电厂烟气氮氧化物脱硝,已成为国际上火电厂等烟气脱硝的主流技术。
五、市场需求分析
我国火电厂的装机容量巨大,2005年达4.5亿千瓦,2013年已达到8.6亿千瓦,据统计,到2013年4月,仅有28%的火电机组上了脱销项目,至少有6亿千瓦的机组容量需要建设脱硝系统。
环保部曾明确表态,“十二五”期间将把氮氧化物列入大气排放总量控制指标中,所以火电厂强制脱硝势在必行。
在火电厂脱硝技术中,SCR 脱硝技术凭借其脱硝率高、选择性好、成熟可靠等优点,是目前燃煤机组脱硝的主流技术;而SCR 系统中最关键部件是催化剂,其成本通常占脱硝装置总投资的30%-55%。
现阶段国内产能每年约6万立方米,而市场需求达到8万立方米左右,处于供不应求的状态。
随着国家对氮氧化物排放标准越来越严,需求量在近五年内将以每年50%的速度递增,然后数量将趋于稳定。
由于该产品是易耗品,要保证其稳定的催化性能和脱硝效率,必须在运行三年左右在2+1布置的反应器上加装一层催化剂或者对原催化剂进行更换,因此,脱硝催化剂产品的研发、市场需求是稳定的,在近五年内市场需求是一个大爆发期,需求数量庞大。