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摘要：SCR烟气脱硝系统最早于20世纪70年代晚期在日本的工业锅炉和电站机组中得到应用。由于选择性催化还原法（SCR）烟气脱硝技术成熟且具有高效率的特点，目前最高的脱销效率达95%以上，因此世界上得到了十分广泛的应用。在欧洲，SCR技术于1985年引入并得到了广泛的发展。至2004年底，全世界应用SCR技术的电站燃煤锅炉容量超过178.1GW，其中日本安装有SCR装置的机组容量约有23.1GW，欧洲55GW，美国100GW。而我国对于火电NOx研究起步较晚，对NOx的控制时间不长，GB-13223-2003的限值制订的依据是低氮燃烧方式。目前大容量的锅炉主要采用低氮燃烧方式，以达到GB-13223-2003规定的第三时段排放浓度450-1100mg/m3的要求。截至2011年3月，全国约有200多台套的火电机组安装了烟气脱硝装置，其中90%采用了SCR烟气脱硝工艺。在未来的一段时期内，SCR技术在燃煤电站机组中将得到更广泛的应用。
关键词：电站锅炉；烟气脱硝；NOx
引言：
随着国家环保法的公布于实施，电厂作为重型排放企业，成为国家环保单位对大气质量治理重点检审行业，各大集团的煤电企业纷纷技改上马一大批脱硝脱硫等环保项目改造，其中已SCR脱硝技术应用最为广泛，成本最低，为了更改好的对SCR脱硝技术进行了解，就需要对他的脱硝性能进行分析和了解，以下我们就对影响SCR脱硝技术的因素进行分析。
1.SCR化学机理
选择性催化还原法（SCR）脱硝技术是指在催化剂和氧气存在的条件下，在较低的温度范围（280-420℃）内，还原剂（如氨、CO或碳氢化合物等）有选择的将烟气中的N2和H2O来减少NOx排放的技术。因为整个反应具有选择性和需要催化剂的存在，故而称之为选择性催化还原法。
可以作为SCR反应还原剂的有NH3、CO、H2，还有甲烷、乙烯、丙烷、丙烯等。目前，国外学者已经对SCR反应的反应物是NO而非NO2的结论达成了一致，并认为O2参与了反应。通过使用适当的催化剂上述反应在280-420℃的温度范围内有效进行。反应时。排放气体中的NOx和注入的NH3几乎以等摩尔比的量进行反应，可以得到80%-90%以上的脱销效率。在反应过程中，NH3可以选择性的和NOx反应生成N2和H2O，而不是被O2所氧化。
2.典型SCR系统组成及工艺流程
根据上面的反应过程，烟气脱销系统由还原剂的制备系统和脱硝反应系统两部分组成。脱硝系统由SCR催化反应器、喷氨系统、稀释空气系统组成。此外还有控制系统，它根据反应器入口NOx的浓度调整喷氨量。液氨存储和供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储槽、液氨蒸发废水泵和废水池等。
典型SCR主要工艺流程为：还原剂用罐装卡车运输，以液体形态储存于氨罐中；液氨在注入SCR系统烟气以前经由蒸发器蒸发汽化；汽化和氨和稀释的空气混合，通过喷氨格栅喷入SCR反应器上游的烟气中；充分混合后的还原剂和烟气在SCR反应器中催化剂的作用下发生反应，去除NOx。SCR的基本操作运行过程主要包括以下的几个步骤。1.SCR运行操作步骤：2.氨的准备与储存；3.氨的蒸发并与预混空气相混合；4.氨与空气的混合气体在反应器前的适当位置喷入烟气系统中，其位置通常在反应器入口附近的烟道内；5.喷入的混合气体与烟气的混合；6.各反应物向催化剂表面的扩散并进行反应。
3.影响SCR脱硝性能的几个关键因素
影响SCR脱硝性能的几个关键因素是反应温度、空塔速度、催化剂的类型、结构和表面积以及烟气/氨的混合效果。
3.1催化剂
催化剂是SCR系统的主要部分，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。目前，应用于电厂烟气脱硝中的SCR催化剂由很多，不同的催化剂，其适应的反应温度也差别各异。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，催化剂在低温下持续运行，将导致催化剂的永久性损坏；如果温度太高，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。
在相同条件下，反应器中催化剂的体积越大，NO的脱除效率越高，同时氨的逸出量也越少，然而SCR工艺的费用也会显著增加。催化剂的体积也取决于催化剂的可靠寿命，因为催化剂的寿命受很多不利因素的影响，如中毒和固体物的沉积等。催化剂的初投资成本约占项目投资的50%，催化剂的寿命决定这SCR系统的运行成本，因此催化剂的性能在SCR脱硝技术中是很关键的因素。一般要求催化剂满足以下几个条件：1.在较低的温度下和较宽的温度范围内，具有较高的活性；2.具有较高的选择性；3.具有较高的抗化学性能；4.在较大的温度波动下，有较好的热稳定性；5.机械稳定性能好，耐冲刷磨损；6.压力损失低，使用寿命长。
采用何种催化剂与SCR反应器的布置方式是密切相关的。一般可以把催化剂的种类分为高温催化剂（大于400℃）、中温催化剂（300-400℃）和低温催化剂（80-300℃）三类。目前，国内外SCR系统大多采用的催化剂反应温度在280-420℃。
3.2反应温度
不同的催化剂，其适应的反应温度不同。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。催化剂成本占SCR总投资的40-60%，因此要尽可能地提高催化剂的利用效率，提高经济效益。由于催化剂只在特定的温度范围内才起作用，因此SCR系统运行时要选用最佳的而操作温度。如果SCR反应器的反应温度过低，则会造成反应动力学减小和氨泄漏，进而造成锅炉尾部受热面的积灰结垢；泄漏的氨与三氧化二硫反应生产(NH4)2 SO4和NH4HSO4，会造成空气预热器等设备的堵塞与腐蚀。因此，氨泄漏必须小于5ppm。烟气温度高于其反应温度时，催化剂的通道与微孔发生变形，导致有效通道的面积减少，加速催化剂的老化，另外，温度过高还会使NH3直接转化为NOx。目前SCR系统大多设定在280-420℃的范围内。
3.3适当的氨气输入量及与烟气的均匀混合
NH3输入量必须既保证SCR系统NOx的脱除效率，又保证较低的氨逸出率。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。采用合理的喷氨格栅，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，可以避免有氨和烟气的混合不均所引起的一系列问题。
4.总结
以上就是本文通过对选择性催化还原法（SCR）的原理和构成的理论阐述，对燃煤电站影响SCR脱硝性能的因素的具体分析，分析内容比较简略与基础，希望可以对广大的火电同人有一定的理论支持与帮助，谢谢。
参考文献
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作者简介：
王君鹤（1984—），男，本科，工程师，在大唐长春第二热电有限公司发电部从事运行工作。