18个SCR烟气脱硝技术详解解答Word文件下载.docx
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3、SCR法的缺点有哪些?
SCR法存在一些明显的缺点：
烟气成分复杂，某些污染物可使催化剂中毒;
高分散度的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面，使其活性下降;
系统中存在一些未反应的NH3和烟气中的SO2作用，生成易腐蚀和堵塞设备的硫酸氨（NH4）2SO4和硫酸氢氨NH4HSO4,同时还会降低氨的利用率;
投资与运行费用较高。
4、SCR系统里的NOx是如何被反应的?
在SCR反应器内，NO通过以下反应被还原：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O6NO+4NH3→5N2+6H2O。
当烟气中有氧气时，反应第一式优先进行，因此，氨消耗量与NO还原量有一对一的关系。
在锅炉的烟气中，NO2一般约占总的NOx浓度的5%，NO2参与的反应如下：
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O。
上面两个反应表明还原NO2比还原NO需要更多的氨。
在绝大多数锅炉的烟气中，NO2仅占NOx总量的一小部分，因此NO2的影响并不显著。
5、SCR脱硝法的催化剂如何选择?
SCR法中催化剂的选取是关键因素，对催化剂的要求是活性高、寿命长、经济性好不产生二次污染。
在以氨为还原剂来还原NOx时，虽然过程容易进行，铜、铁、铬、锰等非贵金属都可起到有效的催化作用，但因烟气中含有SO2、尘粒和水雾，对催化反应和催化剂均不利，故采用铜、铁等金属作为催化剂的SCR法必须首先进行烟气除尘和脱硫;
或者是选用不易受肮脏烟气污染和腐蚀等影响的，同时要具有一定的活性和耐受一定温度的催化剂，如二氧化钛为基体的碱金属催化剂，其最佳反应温度为300-400℃。
6、如何保证SCR系统NOx脱除效率?
SCR系统NOx脱除效率通常很高，喷入到烟气中的氨几乎完全和NOx反应。
有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。
一般来说，对于新的催化剂，氨逃逸量很低。
但是，随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸量就会增加，为了维持需要的NOx脱除率，就必须增加反应器中NH3/NOx摩尔比。
当不能保证预先设定的脱硝效率和（或）氨逃逸量的性能标准时，就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能。
7、SCR脱硝过程中氨的氧化机理及危害?
氨的氧化将一部分氨转化为其它的氮化合物。
可能的反应有：
4NH3+5O2→4NO+6H2O4NH3+3O2→2N2+6H2O2NH3+2O2→N2O+3H2O。
影响氨氧化反应的因素有：
催化剂成分、烟气中各组分和氨的浓度、反应器温度等。
一般认为在钒催化剂上，当温度超过399℃时，氨的氧化对脱硝过程才有显著影响。
其危害：
首先，达到给定的NOx脱除率需要的氨供给率将增加，需要添加额外的还原剂以替换被氧化的氨;
第二，氨的氧化减少了催化剂内表面吸附的氨，可能影响NOx脱除，可能导致催化剂体积不足;
此外，由于氨不是被氧化就是与NOx反应或者作为氨逃逸从反应器中排出，因此氨的氧化使SCR工艺过程的物料平衡变得复杂。
因此，SCR烟气脱硝系统需要安装氨逃逸的测量仪器。
8、SCR脱硝过程中SO2氧化的机理及危害?
SCR催化剂的氧化特性使燃用含硫煤的锅炉的脱硝反应器也会将SO2氧化为SO3：
2SO2+O2→2SO3。
SO2氧化率受烟气中SO2浓度、反应器温度、催化剂质量、催化剂的结构设计及配方的影响。
SO3的产生率正比于烟气中SO2的浓度。
增加反应温度也会加快SO2的氧化，当温度超过371℃时，氧化速率将迅速增加。
SO2氧化速率也与反应器中催化剂的体积成正比，因此，为获得高的脱硝效率和低的氨逃逸而设计的反应器也会产生更多的SO3。
SO3与催化剂组分及烟气组分反应，形成固体颗粒沉积在催化剂表面或内部，缩短催化剂寿命。
SCR反应器产生的SO3增加了烟气中SO3的本底浓度。
9、SCR脱硝过程中铵盐（如硫酸氢铵和硫酸铵）的形成机理及危害。
约在320℃以下，SO3和逃逸的氨反应，形成硫酸氢铵和硫酸铵：
NH3+SO3+H2O→NH4HSO42NH3+SO3+H2O→（NH4）2SO4。
这些物质从烟气中凝结并沉积，可以使催化剂失活;
造成SCR系统的下游设备沾污和腐蚀，增加空气预热器的压降并降低其传热性能;
使飞灰及脱硫装置副产物不适合于特定的用途。
降低上述影响是将氨逃逸量维持在低水平以及控制燃用含硫燃料锅炉SCR装置的SO2氧化率。
铵盐沉积开始的温度是氨和SO3浓度的函数，为了避免催化剂沾污，在满负荷条件下，SCR系统运行温度应该维持在320℃以上。
10、影响SCR脱硝性能的因素有哪些?
影响SCR脱硝性能的几个关键因素有：
反应温度、烟气速度、催化剂的类型、结构和表面积以及烟气/氨气的混合效果。
催化剂是SCR系统中的主要部分，其成分组成、结构、寿命及相关参数直接影响SCR系统的脱硝效率及运行状况。
不同的催化剂适宜的反应温度也差别各异。
反应温度不仅决定反应物的反应速度，而且决定催化剂的反应活性。
如果反应温度太低，催化剂的活性降低，脱硝效率下降，则达不到脱硝的效果。
此外催化剂在低温下持续运行，还将导致催化剂的永久性损坏;
如果反应温度太高，则NH3容易被氧化，生成NOx的量增加，甚至会引起催化剂材料的相变，导致催化剂的活性退化。
在相同的条件下，反应器中的催化剂表面积越大，NO的脱除效率越高，同时氨的逸出量也越少。
NH3输入量必须既保证SCR系统NOx的脱除效率，又保证较低的氨逃逸率。
只有气流在反应器中速度分布均匀及流动方向调整得当，NOx转化率、氨逃逸率和催化剂的寿命才能得以保证。
采用合理的喷嘴格栅，并为氨和烟气提供足够长的混合烟道，是使氨和烟气均匀混合的有效措施，可以避免由于氨和烟气的混合不均所引起的一系列问题。
11、运行中影响催化剂寿命的因素有哪些?
因为SCR催化剂是在未经除尘的烟气中工作，故寿命会受到下列因素的影响：
1）、烟气携带的飞灰中含有Na、K、Ca、Si、As等时，会使催化剂“中素”或受污染，从而降低催化剂的效能。
2）、飞灰对催化剂反应器的磨损。
3）、飞灰使催化剂反应器通道堵塞。
4）、烟气温度降低，氨分子与SO3和H2O反应生成（NH4）2SO4或NH4HSO4，这是种有黏性的物质，会附着在催化剂表面，易引起污染积灰进而堵塞催化剂的通道和微孔。
5）、烟气温度过高会使催化剂烧结或失效。
12、SCR脱硝工艺由那些系统组成?
SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统等组成。
13、SCR系统反应器布置方式有那些?
按SCR反应器在锅炉烟道中三种不同的安装位置可分为三种布置方式，即热段/高含尘布置、热段/低含尘和冷段布置。
（1）、热段/高含尘布置：
反应器布置在空气预热器前温度为360℃左右的位置，此时烟气中所含有的全部飞灰和SO2均通过催化剂反应器，反应器的工作条件是在“不干净”的高尘烟气中。
由于这种布置方案的烟气温度在300~400℃的范围内，适合于多数催化剂的反应温度，因而它被广泛采用。
但是由于催化剂是在“不干净”的烟气中工作，因此催化剂的寿命会受下列因素的影响：
①烟气所携带的飞灰中含有Na，Ca，Si，As等成分时，会使催化剂“中毒”或受污染，从而降低催化剂的效能。
②飞灰对催化剂反应器的磨损。
③飞灰将催化剂通道堵塞。
④如烟气温度升高，会将催化剂烧结，或使之再结晶而失效，如烟气温度降低，NH3会和SO3反应生成酸性硫酸铵，从而会堵塞催化剂和污染空气预热器。
⑤高活性的催化剂会促使烟气中的SO2氧化成SO3，因此应避免采用高活性的催化剂用于这种布置。
为了尽可能地延长催化剂的使用寿命，除了应选择合适的催化剂之外，要使反应器通道有足够的空间以防堵塞，同时还要有防腐措施。
（2）、热段/低含尘布置：
反应器布置在静电除尘器和空气预热器之间，这时，温度为300~400℃的烟气先经过电除尘器以后再进入催化剂反应器，这样可以防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和将反应器磨损或堵塞，但烟气中的SO3始终存在，因此烟气中的NH3和SO3反应生成硫酸铵而发生堵塞的可能性仍然存在。
采用这一方案的最大问题是，静电除尘器很难在300~400℃的温度下正常运行，因此很少采用。
（3）、冷段布置：
反应器布置在烟气脱硫装置（FGD）之后，这样催化剂将完全工作在无尘、无SO2的“干净”烟气中，由于不存在飞灰对反应器的堵塞及腐蚀问题，也不存在催化剂的污染和中毒问题，因此可以采用高活性的催化剂，减少了反应器的体积并使反应器布置紧凑。
当催化剂在“干净”烟气中工作时，其工作寿命可达3~5年（在“不干净”的烟气中的工作寿命为2~3年）。
这一布置方式的主要问题是，当将反应器布置在湿式FGD脱硫装置后，其排烟温度仅为50~60℃，因此，为使烟气在进入催化剂反应器之前达到所需要的反应温度，需要在烟道内加装燃油或燃烧天然气的燃烧器，或蒸汽加热的换热器以加热烟气，从而增加了能源消耗和运行费用。
对于一般燃油或燃煤锅炉，其SCR反应器多选择安装于锅炉省煤器与空气预热器之间，因为此区间的烟气温度刚好适合SCR脱硝还原反应，氨被喷射于省煤器与SCR反应器间烟道内的适当位置，使其与烟气充分混合后在反应器内与氮氧化物反应，SCR系统商业运行业绩的脱硝效率约为50%~90%。
14、氨漏失（逃逸）有那些不利影响?
（1）、与SO3和H2O生成硫酸氢氨，造成空预器堵塞、堵塞催化剂孔道、造成ESP均流板堵塞。
（2）、与SO3和H2O生成硫酸氨，增加烟囱细微颗粒排放。
（3）、被脱硫浆液吸收，在皮带脱水车间稀释，散发臭味。
（4）、被飞灰颗粒捕捉，降低飞灰荷阻比，影响除尘效率并污染飞灰，影响粉煤灰的出售。
15、安装SCR系统导致烟气中SO3含量增大对机组运行的影响?
（1）、和氨漏失生成硫酸氢氨，使空预器和静电除尘器堵塞。
（2）、烟气的酸露点温度升高，造成设备腐蚀。
（3）、硫酸雾使烟气呈蓝色，影响电厂环保形象。
（4）、硫酸雾可能会在烟囱附近沉降，直接影响电厂。
（5）、和氨漏失生成硫酸氨，增大细微颗粒排放。
16、安装SCR脱氮装置引起的烟气流动阻力对机组运行的影响?
（1）、增大引风机负载，造成引风机电耗增大。
（2）、增大空预器热端压差，空气侧向烟气侧泄漏量增大且会造成空预器关键零部件受压应力增大，导致空预器故障。
17、何为SCR系统摩尔比?
有什么作用?
SCR系统摩尔比指参与脱硝反应的氨氮配比，即NH3/NOx，是SCR脱硝系统的一个重要技术指标。
根据脱硝反应方程式，1摩尔NH3与1摩尔NOx进行反应。
理论上，假定所有氨参与反应，NH3/NOx摩尔比为0.8时的脱硝效率可达到80%。
根据所要求的脱硝效率为80%，氨逃逸率3ppm，则相应的摩尔比约为0.812。
摩尔比可由程序决定或在现场调试时设定。
摩尔比的计算公式如下：
NH3/NOx摩尔比=脱硝效率/100+氨逃逸率/进口NOx值在SCR控制系统中通过锅炉烟气流量、进口NOx浓度和摩尔比三者的乘积计算出所需氨流量后送到控制器中，与实际氨流量进行比较。
对误差信号进行PI调节，调整氨流量控制阀的开度，从需最终控制脱硝效率。
18、SCR脱硝系统对空预器的性能有哪些影响?
采取什么措施应对?
由于氨与NOx的不完全反应，会有少量的氨与烟气一道逃逸出反应器。
逃逸的NH3与烟气中的SO3和H2O形成NH4HSO4，在150-230℃时，会对空预器冷段形成强烈腐蚀，同时造成空预器积灰。
通常氨的逃逸率（体积分数）为1×
10-6以下时，NH4HSO4生产量很少，堵塞现象不明显;
若氨逃逸率增加到2×
10-6时，据AKK测试结果表明，空预器运行半年后其阻力增加约30%;
若氨逃逸率增加到3×
10-6时，空预器运行半年后阻力增加到50%，对引风机和送风机造成较大影响。
为防止空预器积灰堵塞，在冷段清洗方面需作特殊处理，如热元件采用高通透性的波形;
合并传统的冷段和中温段，使其冷段传热元件增高;
空预器吹灰次数增加;
吹灰器采用双介质，运行时吹灰介质为蒸汽，停机清洗介质为高压水等。
为防止空预器腐蚀，冷段通常采用搪瓷表面传热元件。
总之，通过改变空预器的结构，运行中控制NH3逃逸率在较低水平，则SCR装置不会影响锅炉的安全运行。
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