SCR鍋爐脫硝設備系統是通常使用液氨、氨水溶液或者尿素作為還原劑,還原劑用罐裝卡車運輸,以液體形態儲存于氨罐中,其中尿素需要熱解或水解生成氣態氨。液態氨 在注入SCR系統煙氣之前經由蒸發器蒸發汽化。氨和稀釋空氣混合,通過噴氨格柵噴入SCR反應器上游的煙道中與煙氣均勻充分地混合,然后通過催化劑模組, 在催化劑表面發生反應,合成氮氣和水蒸汽,從而達到去除煙氣中的NOX的目的。催化劑在反應過程中不會消耗,其作用是使得NH3與NOx的化學反應能夠在 低溫(300~400℃)下進行,使得SCR脫硝率可以大于80%,并且使NH3的消耗量達到優化。
目前SCR鍋爐脫硝設備工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR兩種。此兩種法都是利用氨對NOX的還原功能,在催化劑的作用下將NOX(主要是NO)還原為對大氣沒有多少影響的N2和水。還原劑為NH3,其不同點則是在尿素法SCR中,先利用一種設備將尿素轉化為氨之后輸送至SCR觸媒反應器,它轉換的方法為將尿素注入一分解室中,此分解室提供尿素分解所需之混合時間,駐留時間及溫度,由此室分解出來之氨基產物即成為SCR的還原劑通過觸媒實施化學反應后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方法有熱解法和水解法,主要化學反應方程式為:
NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2
在整個工藝的設計中,通常是先使氨蒸發,然后和稀釋空氣或煙氣混合,之后通過分配格柵噴入SCR反應器上游的煙氣中。
在SCR反應器內,NO通過以下反應被還原:
4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
當煙氣中有氧氣時,反應首先式優_行,因此,氨消耗量與NO還原量有一對一的關系。
在SCR
鍋爐脫硝設備治理煙氣中,NO2一般約占總的NOX濃度的5%,NO2參與的反應如下:
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
上面兩個反應表明還原NO2比還原NO需要更多的氨。
在絕大多數鍋爐煙氣中,NO2僅占NOX總量的一小部分,因此NO2的影響并不顯著。
SCR鍋爐脫硝設備效率通常很高,噴入到煙氣中的氨幾乎都和NOX反應。有一小部分氨不反應而是作為氨逃逸離開了反應器。一般來說,對于新的催化劑,氨逃逸量很低。但是,隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞,氨逃逸量會增加,為了維持需要的NOX脫除率,需要增加反應器中NH3/NOX摩爾比。當不能_預先設定的脫硝效率和(或)氨逃逸量的性能標準時,需要在反應器內添加或更換新的催化劑以恢復催化劑的活性和反應器性能。從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。
SCR系統組成及反應器布置
在選擇催化還原工藝中,NOx與NH3在催化劑的作用下產生還原。催化劑安放在一個固定的反應器內,煙氣穿過反應器平行流經催化劑表面。催化劑單元通常垂直布置,煙氣自上向下流動。
SCR鍋爐脫硝設備系統一般由氨的儲存系統、氨與空氣混合系統、氨氣噴入系統、反應器系統、省煤器旁路、SCR旁路、檢測控制系統等組成。
1.技術成熟、應用廣泛;
2.脫氮效率80~90%
3.能有效抑制SO2+O2→SO3,轉化率小于1%,降低吸收塔出口腐蝕;
4.SCR脫硝系統氨逃逸量小于3ppm,使還原劑的耗量達到優化;
5.反應后副產物為氮氣和水,沒有二次污染。