SCR脱硝催化剂介绍
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选择性催化还原选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction,SCR)的原理是在催化剂作用下,还原剂NH3在相对较低的温度下将NO和NO2还原成N2,而几乎不发生NH3的氧化反应,从而提高了N2的选择性,减少了NH3的消耗。
其中主要反应如下:4NH3+6NO=5N2+6H2O8NH3+6NO2=7N2+12H2O4NH3+3O2=2N2+6H2O4NH3+5O2=4NO+6H2O2NH3可逆生成N2+3H2SCR系统由氨供应系统、氨气/空气喷射系统、催化反应系统以及控制系统等组成,为避免烟气再加热消耗能量,一般将SCR反应器置于省煤器后、空气预热器之前,即高尘段布置。
氨气在加入空气预热器前的水平管道上加入,与烟气混合。
催化反应系统是SCR 工艺的核心,设有NH3的喷嘴和粉煤灰的吹扫装置,烟气顺着烟道进入装载了催化剂的SCR 反应器,在催化剂的表面发生NH3催化还原成N2。
催化剂是整个SCR系统关键,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。
目前普遍使用的是商用钒系催化剂,如V2O5/TiO2和V2O5-WO3/TiO2。
在形式上主要有板式、蜂窝式和波纹板式三种。
该工艺于20 世纪70年代末首先在日本开发成功,80 年代以后,欧洲和美国相继投入工业应用。
在NH3/NO x的摩尔比为1时,NO x的脱除率可达90%,NH3的逃逸量控制在5 mg/L以下。
由于技术的成熟和高的脱硝率,SCR法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。
截至2010年底,我国已投运的烟气脱硝机组容量超过2亿kW,约占煤电机组容量的28%,其中SCR机组占95% 。
柴油机所产生的微粒(PM)和氮氧化物(NOx)是排放中两种最主要的污染物。
从目前降低汽车尾气排放的技术途径来看,要达到欧Ⅳ排放标准,一般不再从发动机本身的结构方面采取措施,通常是采取排气后处理的方式来降低污染物的排放量,而尿素-SCR 选择性催化还原法是最具现实意义的方法,它能把发动机尾气中的NOx减少50%以上。
scr脱硝原理
脱硝是指将燃烧过程中产生的氮氧化合物(NOx)转化为无害物质的过程。
常用的脱硝方法包括选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction,SCR)。
SCR脱硝原理是在高温下将脱硝剂(如氨气或尿素溶液)喷
入烟气中,通过与氮氧化合物发生氨化反应来降低其浓度。
SCR脱硝是一种催化反应,需要利用催化剂作为反应介质。
常见的催化剂是钒、钼、钛等金属,它们具有良好的催化活性,能够促使氨气和氮氧化合物发生反应。
在SCR脱硝过程中,氨气和氮氧化合物在催化剂的作用下发
生催化还原反应,生成N2(氮气)和H2O(水)。
具体反应
式为:
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
为了保证SCR脱硝的效果,需要注意控制脱硝剂的投加量、
烟气温度、氨气与氮氧化合物的比例,以及催化剂的活性和稳定性等因素。
此外,还需要使用高效的脱硝催化剂和脱硝装置,以提高脱硝效率和降低能耗。
SCR脱硝是目前应用较广泛的脱硝技术之一,具有脱硝效率高、处理适应性强、操作稳定等优点。
它在发电厂、钢铁厂、化工厂等工业领域被广泛应用,有效降低了大气污染物排放。
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。
SCR脱硝催化剂的各项指标剖析催化剂作为SCR脱硝反响的焦点,其质量和机能直接关系到脱硝效力的高下,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反响器及烟道的设计不容疏忽外,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,即根据项目烟气成分.特征,效力以及客户请求来定的. 催化剂的机能(包含活性.选择性.稳固性和再素性)无法直接量化,而是分解表如今一些参数上,重要有:活性温度.几何特征参数.机械强度参数.化学成分含量.工艺机能指标等.1活性温度催化剂的活性温度规模是最重要的指标.反响温度不但决议反响物的反响速度,并且决议催化剂的反响活性.如V2O5-WO3/TiO2催化剂,反响温度大多设在280~420℃之间.假如温渡过低,反响速度慢,甚至生成晦气于NOx降解的副反响;如温渡过高,则会消失催化剂活性微晶高温烧结的现象.2几何特征参数 2.1节距/间距这是催化剂的一个重要指标,平日以P 暗示.其大小直接影响到催化反响的压降和反响逗留时光,同时还会影响催化剂孔道是否会产生堵塞.对蜂窝式催化剂,如蜂窝孔宽度为(孔径)为d,催化剂内壁壁厚为t, 则:Pd+t 对平板和波浪式催化剂,如板与板之间宽为d,板的厚度为t,则:P=d+t 因为SCR装配一般装配在空预器之前,飞灰浓度可大于15g/m3(干,标态),假如催化剂间隙过小,就会造成飞灰堵塞,从而阻拦烟气与催化剂接触,效力降低,磨损加重.一般情形下,蜂窝式催化剂堵灰要比平板式轻微些,须要恰当地加大孔径.燃煤电站SCR脱硝工程中的蜂窝式催化剂节距一般在6.3~9.2mm之间,一致前提下,板式催化剂间距可以比蜂窝式稍小些. 2.2比概况积比概况积是指单位质量催化剂所吐露的总概况积,或用单位体积催化剂所失去的概况积来暗示.因为脱硝反响是一个多相催化反响,且产生在固体催化剂的概况,所以催化剂概况积的大小直接影响到催化活性的高下,将催化剂制成高度疏散的多孔颗粒为反响供给了伟大的概况积.蜂窝式催化剂的比概况积比平板式的要大得多,前者一般在427~860m2/m3,后者约为其一半. 2.3孔隙率和比孔体积孔隙率是催化剂中孔隙体积与全部颗粒体积之比.孔隙率是催化剂构造最直接的一个量化指标,决议了孔径和比概况积的大小.一般催化剂的活性随孔隙率的增大而进步,但机械强度会随之降低.比孔体积则指单位质量催化剂的孔隙体积. 2.4平均孔径和孔径散布平日所说的孔径是由实验室测得的比孔体积与比概况比拟得到的平均孔径.催化剂中的孔径散布很重要 ,反响物在微孔中集中时,假如遍地孔径散布不合,会表示出差别很大的活性,只有大部分孔径接近平均孔径时,后果最佳.3机械强度参数重要表现了催化剂抵抗气流产生的冲击力.摩擦力.耐受上层催化剂的负荷感化.温度变更感化.及相变应力感化的才能.机械强度参数共有3个指标,即轴向机械强度.横向机械强度和磨耗率.前2个分离是指单位面积催化剂在轴向和横向可推却的重量.磨耗率则是用必定的实验仪器和办法测定得到的单位质量催化剂在特定前提小的损耗值,用于比较不合催化剂的抗磨损才能.4化学成分含量即指活性组分及载体,如V2O5-WO3/TiO2催化剂中各成分的质量百分数.这个中症结为起催化感化的量, 助催化与载体的配比量也同样重要.根据不合用户的情形,含量会有所不合.一般情形下,V2O5占1% ~5%,WO3占5%~10%,TiO2占其余绝大部分比例.5工艺机能指标包含表现催化剂活性的脱硝效力.SO2/SO3转化率.NH3逃逸率以及压降等分解机能指标.这些指标一般在催化剂成品完成后须要在实验室现实烟气工况下进行检测,以确认各指标相符请求.5.1脱硝效力指进入反响器前.后烟气中NOx的质量浓度差除以反响器进口前的NOx浓度(浓度均换算到统一氧量下), 直接反应了催化剂对NOx的脱除效力.一般情形下,脱硝工程会设计初期脱硝率和远期脱硝率,经由过程初置和预留若干催化剂层,往后逐层添加来知足将来可能日益严厉的排放请求.5.2SO2/SO3转化率指烟气中SO2转化成SO3的比例.SO2/SO3转化率越高,催化剂活性越好,所须要催化剂量越少,但转化率过高会导致空预器堵灰及后续装备腐化,并且会造成催化剂中毒.是以,一般请求SO2/SO3转化率小于1%. 在钒钛催化剂中参加钨.钼等成分,可有用地克制SO2转化成SO3.5.3NH3逃逸率催化剂反响器出口烟气中NH3的体积分数,它反应了未介入反响的NH3.假如该值高,一是会增长临盆成本 ,造成NH3的二次污染;二是NH3与烟气中的SO3反响生成NH4HSO4和(NH4)2SO4等物资,会腐化下流装备,并增大体系阻力.5.4压降烟气经由催化剂层后的压力损掉.全部脱硝体系的压降是由催化剂压降以及反响器及烟道等压降构成,这个压降应当越小越好,不然会直接影响汽锅主机和引风机的安然运行.在催化剂设计中合理选择催化剂孔径和构造情势,是降低催化剂本身压降的重要手腕.5.5其他除了以上物理.化学和工艺机能指标外,各特定SCR脱硝项目工程所采取的催化剂还有体积.尺寸等合同指标,在催化剂评标.验收中也作为很重要的参数须要予以审核.。
scr脱硝工艺过程及原理
SCR脱硝工艺是一种以尿素为催化剂,将NOx(一氧化氮)转化为N2(氮气)和H2O(水)的技术。
SCR(Selective Catalytic Reduction)脱硝工艺是一种可以有效减少一氧化氮(NOx)排放的高效技术。
它是利用原料气中氨气和二氧化硫(SO2)及温度较低的催化剂,经过催化反应,将NOx转化为N2和H2O的技术。
SCR脱硝工艺的工作原理是,当NOx在催化剂上发生反应时,会产生氮气和水(即N2 + H2O)。
根据催化反应的过程,NOx在催化剂上会先经历一个氧化反应,将NO转化为NO2,此时NO2会与氨气反应,形成N2和H2O,而NO则会继续发生氧化反应,最终转化为N2和H2O,因此总的反应方程为:4NO + 4NH3 + O2 = 4N2 + 6H2O。
SCR脱硝工艺除了可以有效降低一氧化氮(NOx)排放外,还具有体积小、操作简单、高效率等优点。
它可以应用于各种燃烧系统,如燃煤锅炉、燃气轮机、柴油发电机、燃料电池、燃气内燃机和工业热风炉等,以降低NOx排放。
此外,SCR脱硝工艺也可以用于改善燃烧器烟气中的SO2排放,从而达到减少污染和保护环境的目的。
SCR脱硝催化剂现状及成型工艺分析介绍了国内外钢钛系SCR脱硝催化剂的应用现状,阐述了低温钵系SCR脱硝催化剂的研究进展与工程探索情况,总结了商用蜂窝状、板式和波纹式SCR催化剂的成型工艺,并针对不同行业特性提出了脱硝催化剂研究方向。
选择性催化还原技术(ive catalytic reduction, SCR)是控制氮氧化物(NOx) 排放的最为关键的技术,广泛应用于热电厂、焚烧厂等工业烟气脱硝,以及柴油机动车尾气净化。
该技术以尿素、氨水或液氨产生的NH3为还原剂,核心是催化活性好、选择性高、机械强度高且运行稳定的脱硝催化剂。
SCR催化剂从最初电力脱硝行业的传统车凡钛催化剂的普及应用,到目前应用于钢铁、玻璃等非电行业的低温催化剂的广泛研究,其发展和应用得到突破性进展。
传统钢钛催化剂的发展已经相对成熟,但应用范围窄,条件苛刻;低温催化剂存在易中毒、寿命低、工况适用性等问题亟需解决。
SCR催化剂成型工艺是其应用与工业推广的关键所在,我国在传统催化剂成型技术取得全面性普及与推广,但相比国外催化剂的应用效果不佳;近几年低温SCR 催化剂的研究工作取得突破性成果,应用和推广有待工程校验。
因此,通过深入研究催化剂生产技术和成型工艺,研发经得住实际工程考验的具有自主知识产权催化剂是未来SCR技术发展的重要环节。
1传统SCR脱硝催化剂发展历程1.1国外SCR催化剂的应用美国Engelhard公司在1957年首次成功研发SCR催化剂,由Pt、Rh和Pb等贵金属构成,具有很高的催化活性,但造价昂贵、温度区间窄、易中毒,不适于工业应用。
日本日立、三菱重工等生产的V205(W03)/Ti02 (车凡钛系)催化剂较早实现商业化应用。
20世纪七八十年代,日本和欧美相继建造多套脱硝系统,钢钛系SCR催化剂的商业应用趋于成熟,主要应用于电力行业烟气污染控制。
近30年SCR催化剂在研究和应用方面都取得一定进展,具体发展过程如图1。
2023年SCR脱硝催化剂行业市场发展现状SCR脱硝催化剂是一种可降低工业排放物的催化剂,主要用于降低NOx(氮氧化物)在烟气中的含量。
随着环保政策的不断加强和技术的不断提升,SCR催化剂行业市场逐渐兴起并得到了快速发展。
一、市场规模和需求根据市场研究报告,全球SCR脱硝催化剂市场规模持续增长,预计在2023年达到35亿美元,复合年增长率超过9%。
中国市场则呈现出更快的增长趋势,各大制造商和相关企业都纷纷进入市场,加速了SCR催化剂市场的发展。
需求方面,受到国家环保政策的影响,电力、钢铁等工业行业的SCR脱硝催化剂需求提高。
此外,汽车工业也开始添加SCR催化剂来减少柴油车辆的氮氧化物排放。
这些因素都促进了SCR催化剂市场需求的快速增长。
二、产品结构和市场份额SCR脱硝催化剂在市场中存在着多种不同类型的产品,包括平板状、球形、长条形、蜂窝状等。
其中,球形SCR催化剂因其具有更高的空隙率和更好的烟气扩散性而受到广泛应用。
此外,SCR催化剂的镉毒化问题也引起了人们的关注,一些制造商推出了可降低镉毒化的新产品,使得市场份额继续增长。
中国市场中,SCR催化剂制造商数量较多,市场竞争较为激烈。
目前,华赢清环、华立、澄天、宁波华含等公司占据了市场的主要份额。
其中,华赢清环由于其高质量的产品和完善的售后服务,成为了市场领军企业。
三、技术发展和前景SCR脱硝催化剂技术不断发展,主要表现在以下几个方面:1. 镍钴合金催化剂随着技术的突破,镍和钴合金催化剂应用于SCR脱硝催化剂上,取代了传统的铜铬催化剂。
这种催化剂具有更好的活性和更高的稳定性,可大大降低催化剂的成本。
2. 微晶硅催化剂载体微晶硅催化剂载体相比传统的陶瓷催化剂载体,具有更好的耐热性和抗震性能。
催化剂的使用寿命更长,可降低更换催化剂的频率和成本。
3. 金属有机骨架材料催化剂金属有机骨架材料催化剂具有比传统催化剂更高的表面积和压缩模量,催化效率更高。
此外,这种催化剂还具有良好的脱硝催化功能,广泛应用于污染治理中。
scr催化剂产品功能和使用场景描述解释说明1. 引言1.1 概述在当前全球环境问题日益突出的背景下,尾气排放控制成为人们关注的焦点之一。
SCR(Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原)催化剂作为一种有效的尾气净化技术,在汽车、工业废气治理以及电力行业脱硝系统中扮演着重要角色。
本文旨在深入探讨SCR催化剂的功能和使用场景,并通过对其定义、原理、基本构成以及应用领域等方面进行详细描述,揭示其在环境保护方面的重要性。
1.2 文章结构本文将分为四个部分进行论述。
首先,在引言部分,我们将简述文章内容概况和结构安排。
然后,在第二部分中,将详细描述SCR催化剂产品的功能特点,包括其定义和基本原理、催化剂的组成成分以及在尾气净化中的作用与效果等。
接下来,在第三部分中,将重点探讨SCR催化剂在不同领域中的使用场景,具体涵盖了汽车尾气处理、工业废气治理以及电力行业脱硝系统等方面。
最后,在结论部分,将对SCR催化剂的产品功能及重要性进行总结,并展望其在环境保护领域的未来发展前景,同时明确进一步研究与探索方向。
1.3 目的本文的目的旨在全面介绍SCR催化剂的功能和使用场景描述。
通过详细阐述SCR催化剂的定义、原理、构成和作用等关键内容,使读者对这一尾气净化技术有一个清晰而全面的认识。
同时,通过描述SCR催化剂在汽车、工业和电力行业中的应用情况,让读者深入了解其各个领域的实际应用效果,并展示其在环境保护中所起到的重要作用。
最终,希望本文能够为相关从业人员提供参考与借鉴,推动SCR催化剂技术在环境保护领域进一步发展与应用。
2. SCR催化剂产品功能描述:2.1 SCR催化剂的定义和原理:SCR(Selective Catalytic Reduction)催化剂是一种通过催化作用将氮氧化物(NOx)转化为无害物质的技术。
这种催化剂基于选择性催化还原反应,利用在适当条件下加入尿素或氨水等还原剂,使尾气中的NOx与还原剂发生反应,产生氮气和水蒸汽。
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。
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:4NO4NH 3O24N 26H 2O2NO24NH 3O23N 26H 2O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NO X 还原成 N2和 H2O。
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。
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。
1/ 1。
scr和sncr脱硝技术的原理SCR(Selective Catalytic Reduction)和SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)是两种常见的脱硝技术,用于降低燃煤电厂和工业锅炉中产生的氮氧化物(NOx)排放。
这两种技术在原理和应用方面略有不同,但都能有效地减少NOx的排放。
本文将分别介绍SCR和SNCR的原理及其在脱硝过程中的应用。
SCR脱硝技术的原理是利用催化剂催化氨气(NH3)和NOx之间的化学反应,将NOx转化为无害的氮气和水。
该技术主要由氨气喷射系统、催化剂层和反应器组成。
首先,氨气通过喷射系统被喷洒到烟气中,然后进入催化剂层。
在催化剂的作用下,氨气与NOx发生催化还原反应,生成氮气和水。
这种反应在较高的温度(约200-450摄氏度)和较高的催化剂活性下最为有效。
SCR脱硝技术具有高效、稳定、可靠的特点。
由于催化剂的存在,SCR脱硝技术可以在较低的温度下进行,从而节约能源。
此外,SCR技术对烟气中的氧气含量和水汽含量要求较低,具有较好的适应性。
然而,SCR技术的实施需要氨气作为还原剂,这对氨气的储存、输送和消耗提出了一定要求,增加了运行成本。
SNCR脱硝技术则是利用非催化剂的化学反应将NOx还原为氮气和水。
与SCR不同,SNCR技术在较高温度下直接喷射还原剂(通常为氨水或尿素溶液)到燃烧区域,通过与燃烧产物中的NOx反应,使其转化为无害物质。
该技术主要由还原剂喷射系统和反应器组成。
在燃烧过程中,还原剂被喷射到燃烧区域,与高温下的NOx发生反应,生成氮气和水。
SNCR脱硝技术具有简单、灵活、成本较低的特点。
相比于SCR技术,SNCR技术不需要催化剂,节约了催化剂的成本和维护费用。
此外,SNCR技术适用于烟气温度较高的情况,对燃烧条件的要求也较低。
然而,SNCR技术受到烟气温度、氨水喷射量和反应时间等因素的影响较大,需要进行精确的操作和控制。
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。
脱硝技术一、SCR烟气脱硝技术原理介绍选择性催化还原系统(Selective Catalytic Reduction,SCR)是指在催化剂的作用下,"有选择性"的与烟气中的NOX反应,将锅炉烟气中的氮氧化物还原成氮气和水。
SCR催化剂最佳的活性范围在300~400 ℃,一般被安排在锅炉的省煤器与空气预热器之间,因此对于燃煤锅炉的烟气脱硝系统,SCR催化剂是运行在较高灰尘环境下。
SCR烟气脱硝技术最高可达到90%以上的脱硝效率,是最为成熟可靠的脱硝方法。
在保证SCR脱硝效率的同时还有控制NH3的逃逸率和SO2的转化率,以保证SCR系统的安全连续运行。
烟气流动的均匀性、烟气中NOX和NH3混合的均匀以及烟气温度场的均匀性是保证脱硝性能的关键,是设计中需要考虑的因素。
二、SCR烟气脱硝工艺流程三SCR烟气脱硝的技术特点•深入了解催化剂特性,针对不同的工程选择合适的催化剂,包括蜂窝、板式和波纹板式,不拘泥于某个种类或某个厂家的催化剂,并能通过优化催化剂参数,降低催化剂积灰风险,保持较低的烟气压降,可以联合催化剂厂商给业主提供催化剂管理经验,方便业主对催化剂进行管理;•与国外最专业的流场模拟厂家合作,使用物模与数模技术,精心设计SCR系统的烟道布置、烟道内导流板布置、喷氨格栅、静态混合器等,使催化剂内烟气的温度、速度分布均匀,烟气中NOX与NH3混合均匀,可以最有效的利用催化剂,最大程度的降低氨的消耗量,减少SCR系统积灰,并保持SCR系统较低的烟气压降;•反应器的设计合理,方便安装催化剂,并可适应多个主要催化剂提供商生产的催化剂,方便催化剂厂商的更换;•过程参数采用自动控制,根据锅炉的负荷、烟气参数、NOX含量以及出口NH3的逃逸率自动控制喷氨量,优先保证氨逃逸率的情况下,满足系统脱硝效率。
•针对脱硝还原剂,可以提供多种系统:液氨系统和尿素系统,博奇所提供的尿素催化水解系统具有安全、响应快、起停迅速以及能耗低等特点,可以为重视安全的业主提供最佳的脱硝解决方案。
SCR脱硝方案1. 简介SCR(Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原)是一种常见的脱硝技术,通过在烟气中添加尿素等脱硝剂,利用催化剂将NOx(一类有害氮氧化物)还原成无害的氮和水。
本文档将介绍SCR脱硝方案的原理、设备组成、工作原理以及优缺点。
2. 原理SCR脱硝技术基于以下化学反应:2NO + 2NH3 + 1/2O2 → 2N2 + 3H2O在反应中,NOx与NH3在催化剂催化下发生还原反应,生成无害氮气和水。
3. 设备组成SCR脱硝系统主要由以下几部分组成:3.1. 脱硝剂储存和输送系统脱硝剂一般采用尿素溶液(50%-70%)作为脱硝剂,需要建立相应的储存和输送系统。
储存系统包括尿素储罐,输送系统包括输送泵和输送管道。
3.2. 反应器和催化剂SCR脱硝反应器是核心组成部分,一般由不锈钢制成。
反应器内部装有催化剂,常用的催化剂有V2O5-WO3/TiO2、V2O5/WO3-MoO3/TiO2等。
3.3. 氨气系统氨气用作脱硝剂,需要建立相应的氨气输送和喷射系统。
氨气系统主要包括氨气储罐、氨气输送管道和喷射器。
3.4. 烟气净化系统脱硝后产生的氮气和水蒸气会通过烟气管道排放到大气中。
为了保证烟气排放符合环保要求,需要配备烟气净化系统,如脱硝后的尾气处理装置、除尘器等。
4. 工作原理SCR脱硝系统的工作过程如下:1.烟气进入SCR反应器,与催化剂接触。
2.脱硝剂(尿素溶液)通过喷射器喷入反应器内,与催化剂和烟气进行混合。
3.在催化剂的作用下,NOx与NH3发生还原反应,生成无害的氮气和水。
4.脱硝后的烟气通过烟气管道排放到大气中。
需要注意的是,SCR脱硝系统的工作需要一定的温度范围和氧化亚氮(NO)浓度范围,因此通常需要在SCR前、后加装预热器和氮气氧化器。
5. 优缺点5.1. 优点•SCR脱硝技术具有高效、彻底排除NOx的特点,能有效减少大气污染。
•SCR脱硝副产物少,对环境影响小。
SCR脱硝催化剂介绍 标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N] SCR脱硝催化剂介绍 1.催化剂的化学组成 商业SCR催化剂活性组分为V2O5,载体为锐钛矿型的TiO2,WO3或MoO3作助催剂。SCR催化剂成分及比例,根据烟气中成分含量以及脱硝性能保证值的不同而不同。表2-2列出了典型催化剂的成分及比例。
表2-2 典型催化剂的成分及比例 催化剂 成分 比例(%)
主要原材料 TiO2 78 WO3 9 MoO3 ~1 活性剂 V2O5 0~3
纤维(机械稳定性) SiO2
Al2O3
CaO 1 Na2O+K2O 活性组分是多元催化剂的主体,是必备的组分,没有它就缺乏所需的催化作用。助催化剂本身没有活性或活性很小,但却能显着地改善催化剂性能。研究发现WO3与MoO3均可 提高催化剂的热稳定性,并能改善V2O5与TiO2之间的电子作用,提高催化剂的活性、选择性和机械强度。除此以外,MoO3还可以增强催化剂的抗As2O3中毒能力。
载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用,同时TiO2本身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的TiO2作为SCR催化剂的载体,与其他氧化物(如Al2O3、ZrO2)载体相比,TiO2抑制SO2氧化的能力强,能很好的分散表面的钒物种和TiO2的半导体本质。
2.对SCR催化剂的要求 理想的燃煤烟气脱硝催化剂需要满足以下条件: (1) 活性高 为满足国家严格的排放标准,需要达到80%~90%的脱硝率,即要求催化剂有很高的SCR活性;
(2) 选择性强 还原剂NH3主要是被NOx氧化成N2和H2O,而不是被O2氧化。催化剂的高选择性有助于提高还原剂的利用率,降低运行成本;
(3) 机械性能好 燃煤电厂大多采用高灰布置方式,SCR催化剂需长期受大气流和粉尘的冲刷磨损,并且安装过程对催化剂的机械强度也有一定的要求;
(4) 抗毒性强 烟气和飞灰中含有较多的毒物,催化剂需要耐毒物的长期侵蚀,长久保持理想的活性;
(5) 其他 SCR催化剂对SO2的氧化率低,良好的化学、机械和热稳定性,较大的比表面积和良好的孔结构,压降低、价格低、寿命长。此外,还要求SCR催化剂结构简单、占地省、易于拆卸或装填。
3.催化剂类型 电厂烟气脱硝催化剂的主要类型有蜂窝式、板式和波纹式,结构如图2-23所示。蜂窝式催化剂表面积大、活性高、体积小,目前占据了80%的市场份额,平板式催化剂比例其次,波纹板最少。
蜂窝式 板式 波纹式 图2-23 催化剂结构 表2-3列出了蜂窝式与板式、波纹式催化剂主要性能对比。 表2-3 不同类型SCR催化剂的性能比较 性能参数 蜂窝式催化剂 板式催化剂 波纹式催化剂
成型 陶制挤压,成型均匀,整体均是活性成分 金属作为载体,表面涂层为活性成分 波纹状纤维作载体,表面涂层为活性成分
特点 比表面积大、活性高、所需催化剂体积小;催化活性物质比其他类型多50~70%;催化剂再生后仍保持选择性 表面积小、催化剂体积大;生产简便,自动化程度高;烟气通过性好,但上下模块间易堵塞;实际活性物质比蜂窝式少50% 表面积介于蜂窝式与平板式之间,质量轻;生产自动化程度高;活性物质比蜂窝式少70%;烟气流动性很敏感;上下模块之间易堵塞
基材 整体挤压 不锈钢金属板 玻璃纤维板 催化剂活性 中 低 高 SO2氧化率 高 高 低 压力损失 高 中 低 抗中毒性(As) 低 低 高
堵塞可能性 中 低 中 模块质量 中 重 轻 耐热性 中 中 中
适用范围 高尘及低尘均适用 高尘及低尘均适用 主要用于低尘,也用于高尘
4.催化剂的失活 催化剂的失活可分为物理失活和化学失活。典型的SCR催化剂化学失活主要是碱金属、碱土金属和As等引起的催化剂中毒,物理失活主要是指高温烧结、磨损和堵塞而引起的催化剂活性破坏。
(1) 催化剂的烧结 以钛基催化剂为例,长时间暴露在450℃以上的高温环境中,可引起催化剂活性表面的烧结,微晶聚集,导致催化剂颗粒增大、表面积减小,使催化剂活性降低,如图2-24所示。
图2-24 催化剂的烧结 在钛基钒类商用催化剂配方中加入钨会最大限度地减少催化剂的烧结,不同钨含量所允许的最高运行温度是不同的,SCR反应器在正常运行温度工作时,烧结现象可以忽略。因此,SCR反应器的运行温度必须严格遵守厂家的指导要求。
(2) 烟气中飞灰(烟尘) 在所有导致SCR催化剂失活的因素当中,积灰是最复杂、影响最大的一个。如果催化剂的微孔被烟尘颗粒堵塞,则催化剂表面活性位逐渐丧失,导致催化剂失活。有分析得出:催化剂表面沉积的飞灰主要是一些粒径小于5μm的颗粒,与烟气中的飞灰相比,硫酸盐化的颗粒数目明显增加,As和Na等元素更容易在小颗粒上富集,进而对催化剂造成严重毒害。
为减少飞灰对催化剂的影响,可采取以下措施:①在SCR工艺中,设置预除尘装置以及在省煤器出口设置大截面灰斗和除灰格栅;②合理吹灰,降低飞灰在催化剂表面的沉积;③合适的烟气均布措施;④选择合适的催化剂类型及性能参数。如防止蜂窝状催化剂堵塞应选用合适的催化剂节距和蜂窝尺寸;⑤选择合适的催化剂量,增加催化剂的体积和表面积;⑥通过适当的制备工艺,增加催化剂表面的光滑度,减缓飞灰在催化剂表面的沉积。
(3) 烟尘中碱金属、碱土金属、As 飞灰中含有一定的碱金属(一般指K、Na),其含量一般比Ca、Mg少得多。碱金属可以直接与催化剂的活性位反应导致活性位丧失,主要是造成催化剂中V—OH的氢键被替换,催化剂的酸性下降,从而使催化剂失活。碱金属与活性位的结合程度相对不是很大,但如果在有冷凝水存在的情况下,催化剂的失活性可能会成倍增加,因为这时它们更易于流动并渗入到催化剂材料的内部。对于蜂窝式催化剂来说,由于碱金属离子的移动性可以被整体式载体材料所稀释,能够将失活速率降低,使用寿命也就更长。SCR脱硝反应主要发生在催化剂的外表面,因此,催化剂失活的程度取决于可以到达催化剂活性位的飞灰上所含有的碱金属的浓度。为了避免催化剂的碱金属中毒,催化剂应该尽量避免潮湿环境,并且应使用蜂窝状催化剂以减少碱金属的影响。 对于SCR脱硝系统,如果燃煤中CaO过高,催化剂活性将被削弱。我国煤中CaO含量相对较高,如电厂广泛使用的神华煤灰分为9%~24%,而灰中CaO含量质量分数为13%~30%。一般认为,CaO的碱性使催化剂酸性下降,但并不会造成催化剂活性的大幅下降。催化剂性能下降的主要原因是飞灰中的CaO与SO3反应,在催化剂表面形成一层CaSO4,并覆盖住催化剂的活性位,阻止反应物扩散进入催化剂进行脱硝反应。相对于板式催化剂来讲,蜂窝式催化剂受CaO的影响较小,抗CaO中毒能力更强。
砷是大多数煤种中都存在的成分,SCR催化剂的砷中毒是由气态砷的化合物不断积聚,堵塞进入催化剂活性位的通道造成的。烟气中气态砷的主要形态为As2O3,主要沉积并堵塞催化剂的中孔,即孔径在μm到1μm之间的孔。无论是应用哪一种炉型,催化剂都会出现明显的砷中毒现象。当烟气中存在大量的CaO时,As2O3会和CaO及烟气中的O2
发生反应,生成Ca3(AsO4)2,Ca3(AsO4)2是一种热稳定性非常高的化合物,并且不会导致催
化剂失活,所以当CaO和As2O3同时存在时,两种物质对于催化剂的影响会被大大削弱,但通常情况下,燃煤锅炉排放的As2O3浓度会远远高于CaO。通过改变催化剂的微孔结构和微孔分布可以有效地预防砷中毒,这一措施已经被许多催化剂生产商采用。
(4) 烟气中SO3 燃烧过程中将产生SO3。在催化剂中增加氧化钒的比例可以提高催化剂的脱硝活性,但同时也增加了SO2向SO3的转化量,从而增加了烟气中SO3的浓度。温度对SO2向SO3的转化有很大的作用,即使在低氧化钒含量甚至无氧化钒含量的催化剂中,仍然有部分SO2转化成SO3。
温度较低时,烟气中SO3与NH3反应产生硫酸铵和硫酸氢铵。硫酸铵和硫酸氢铵是细小的黏性颗粒,硫酸铵为白色固体;硫酸氢铵在160~220℃时为黏性固体,在烟气温度过低时,易凝结吸附在催化剂表面和空气预热器上,继而沉积造成催化剂的堵塞,使催化剂失活。另外,硫酸氢铵具有腐蚀性,会造成空气预热器的腐蚀。 防止铵盐沉积采取的措施有:①设计合理的催化剂配方,降低SO2的转化率;②减少氨气的逃逸量。如选择合适的NH3/NOx摩尔比、合适的催化剂体积,以及合理的系统设计,特别是混合装置的设计,使催化剂表面烟气浓度达到均匀分布;③在低负荷情况下,当温度达不到要求时停止喷氨。铵盐的沉积只有在锅炉低负荷运行,温度低于铵盐的凝结温度时才有可能发生。
铵盐沉积引起的催化剂堵塞,可以通过加热的方式分解硫酸铵,恢复催化剂的部分活性,但长期低于允许温度会使催化剂活性发生不可逆的变化。对空气预热器进行冲洗可以清除铵盐沉积。
(5) 催化剂的磨损 磨损主要是由飞灰对催化剂表面的冲击引起的。催化剂的磨损是气速、飞灰特性、冲击角度及催化剂特性的函数,因此高的烟气流速和颗粒物浓度会加速这种磨损。除了高温烟气的冲刷,SCR系统中吹灰器的运行也会产生明显的磨损现象。另外,对于蜂窝状催化剂而言,出现磨损的孔道在流经烟气时,流动阻力和压降都会减小,相比之下会有更多的烟气流过,从而进一步加剧这种磨损效果,而那些表面和边缘经过处理的催化剂,抗磨损的能力会高些。
防止催化剂磨损采取的措施有:合理设计催化剂;选用合适的烟气速度;应尽可能地除去烟气中磨损性较强的大颗粒飞灰。在催化剂设计方面主要采取的措施有:①顶端硬化。增加蜂窝式催化剂端部的硬度,以抵御迎灰面的磨损。对于平板式催化剂,因其支撑架为金属网,端部被磨损后,其金属基材暴露在迎风面,可阻止烟气的进一步磨损,一般认为板式催化剂的抗磨损性能较好。②增厚。增加整体催化剂的壁厚,提高磨损裕量,以延长催化剂的机械寿命。此举还有利于催化剂的清洗和再生。③使用均质催化剂结构 因为在高灰下,催化剂的迎灰面以及内壁都会发生一定程度的磨蚀,表面涂层的催化剂在表面发生磨损后,催化剂的活性会大幅度地降低。