SCR法烟气脱硝工艺系统主要有氨制备及氨存储运输系统、脱硝反应系统和其它辅助设备组成。液氨储运系统包括卸料压缩机、氨储罐、氨蒸发器、缓冲罐等;SCR法烟气脱硝反应系统由SCR反应器、烟气系统、喷氨系统、静态混合器等组成;SCR其他辅助设备和装置主要包括SCR反应器的相关管路系统和吹灰装置等。
SCR法烟气脱硝技术是目前众多地区成熟优良的脱硝技术,脱硝效率好,系统安然稳定。反应原理如下:
(1)在有氧的条件下主要反应:
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
NO+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+6H2O
2NH3→N2+3H2
4NH3+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。
SCR法烟气脱硝技术,即选择性催化还原法(SCR),它是一种具有高脱硝效率与低氨逃逸效果的脱硝技术。其中,效果脱硝催化剂是烟气SCR脱硝技术的核心,根据烟气SCR脱硝技术在电力行业发电锅炉SCR装置中的应用情况,其进行脱硝处理的工艺效率能够达到80%~90%之间,并且脱硝处理中氨逃逸情况控制在3mg/Nm3水平以下,全部能够满足水泥工业烟气排放的高脱硝效率要求,是水泥工业烟气排放氮氧化物尺度治理的效果优良技术。
SCR法烟气脱硝技术的工作原理是通过雾化喷射系统将氨或尿素在具有催化剂的情况下喷入到反应器内,以在合适的温度区间内对烟气中的NOx进行选择性的还原,使之生成N2和H2O,从而达到烟气SCR脱硝的目的,该技术进行工业生产中烟气排放控制运用的脱硝率能够达到85%之间,其脱硝工艺系统中以二氧化钛、沸石基材料以及五氧化二钒作为催化剂,包含蜂窝式与板式等多种不同样式。如式(1)和(2)所示,为烟气SCR脱硝技术的催化反应公式。其中,式(1)为烟气SCR脱硝技术的主反应公式。
在上述催化还原反应过程中,通过催化剂反应与NO通过反应生成不稳定的中间化合物,同时对NO和还原剂之间的反应提供支持,实现脱硝反应活化能降低,以推进脱硝反应的效率提升,达到相应的烟气脱硝处理目的。值得注意的是,烟气SCR脱硝技术在电力行业的应用较为广泛,火电厂发电生产中其锅炉燃烧能源以煤炭为主,其烟气排放受煤燃烧排放气体成分的影响较大,而工业生产中锅炉燃烧的高温气体成分则相对复杂,且含尘量较大,是以燃煤及相关物料的各种成分为主,因此,其烟气SCR脱硝技术运用的具体工艺也复杂,成本投入相对较大。
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