SCR脱硝工作原理

河北耀一节能设备制造有限公司首先，液氨由槽车运送到液氨储罐贮藏，无水液氨的储存压力取决于储罐的温度（例如20℃ 时压力为IMPa) ,

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首先，液氨由槽车运送到液氨储罐贮藏，无水液氨的储存压力取决于储罐的温度（例如20℃

时压力为IMPa) , 液氨通过液氨蒸发器中的蒸汽、热水，被减压蒸发输送至液氨缓冲播备用，

缓冲罐中的氨气经调压阀减压后送至氨气／空气混合器中，这时鼓风机向氨气／空气混合器中

鼓入与氨量成一定配比的空气，形成氨气体积含量为5%的混合气体，经稀释的氨气通过喷

射系统中的喷嘴被注入到烟道隔栅中，与原烟气混合。在喷嘴数量较少的情况下，为了获得

氨和烟气的充分均匀分布，要在反应塔前加装1个静态混合器，这样。从锅炉省煤器后出米

的烟气经与部分旁路高温烟气混合调温（烟气在反应塔中与高温催化剂的反应最佳温度为

370~440℃) 后，进入反应塔，在催化剂的作用下，烟气中的NOx与氨气发生化学反应。当

反应塔故障时，烟气从反应塔前设置的100%烟气旁路通过，对锅炉正常运行没有影响。

反应剂制备系统

反应剂制备系统（NH3区）包括了氨储存系统和氨与空气混合系统，主要设备有即氨压缩机、

液氨储送、液氨蒸发器、缓冲罐、稀释风机、氨／空气混合器、氨稀释槽及废水泵等，孙章楠:

卸氨压缩机的作用是把液态的氨从运输的罐车中转移到液氨储罐中。卸氨压缩机一般为往复

式压缩机，他抽取槽车的液氨，经压缩后将液氨槽车的液氨推挤入液氨储罐中。卸氨压缩机

为水冷型压缩机，采用工业水作为冷却水并直接排放。

液氨储罐是SCR脱硝系统液氨储存的设备，一般为能够承受一定压力载荷的罐体。储罐上安

装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀作为储罐液氨泄露保护所用。储罐四周安装有工

业水喷淋管线及喷嘴，当储罐罐体温度过高时自动淋水装置开启，对罐体喷淋降温。同时，

液氨储罐还必须有必要的接地装置。氨储罐选用卧式罐，设计压力取介质在50℃时的饱和

蒸汽压力的 13》《／a》。 1倍，工作温度－15~40℃. 储罐还装有温度计、压力表、液位计和相应

的变送器信号送到主体机组控制系统。当储罐内温度高于40℃或压力高于1. 55Mpa时报警。

储罐四周安装有工业水喷淋管线，当储罐罐体温度高于 33℃时自动淋水装置启动，对罐体

自动喷淋降温至28℃左右。

液氨蒸发器一般为螺旋管式。管内为液氨，管外为温水浴，以蒸汽直接喷入水中加热至40℃,

再以温水将液氨汽化，并加热至常温。蒸汽流量受蒸发槽本身水浴温度控制调节。当水的温

度高于55℃时则切断蒸汽米源，并在控制室 DCS 上报警显示。蒸发罐上装有压力控制阀将

气氨压力控制在0. 2Mpa. 当出口压力达到0. 38Mpa时，切断液氨进料。在氨气出口管线上

装有温度检测器。当温度低于10℃时切断液氨进料，使氨气（至缓冲槽维持适当温度及压力。

缓冲罐又叫蓄积槽，液氨经过液氨蒸发器蒸发为氨气后进入缓冲罐，其作用是对氨气进行

个缓冲作用，保证了氨气有一个稳定的压的。缓冲罐的结构相对简单，主要有氨气的进出口、

安全阀以及排污阀等。

稀释风机的作用是将稀释风引入氨／空气合系统。稀释风的作用有二个： (是用于控制：

二是作为NH3 的载休，通过喷氨格栅（AIG) 将NH3送入烟道，有助于加强 NH3 在烟道中

的均匀分布：三是稀释风通常在加热后才混入氨气中，这有助于氨气中水分的汽化。因此，

在引入稀释风后需要增加一个稀释风的加热器，通常采用蒸汽或电加热器加热的方法，个别

的工艺流程采川以蒸汽加热为主，电加热为辅的方式，稀释风一般为常压且无腐蚀性，因而

稀释风机可按普通风机标准选取。稀释风机的选择需满足SCR 系统脱除最多 NOx时NH3所

需要的稀释风量的要求。

氨气在进入喷氨格棚前需要在氢／窄气混合器中充分混合、氨／空气混合器有助于调节氨的浓

度，同时氨和空气在这里充分混合有助于唢氢格栅中喷氨分布的均匀。氨气与来自稀释风机

的空（混合成氨气（体积含量为5%的混合气体后送入烟气中。

氨、 (稀释槽般为立式水槽。液氨系统各排放处所排出的氨《 (由管线汇集后从稀释槽底部进

入，通过分散管将氨气分散全稀释槽水中，并利用大量水米吸收安全阀持放的氨气。

废水泉的作用是把稀释槽中的废水抽取排到电厂的废水处理系统进行处理排放。由于脱硝系

统中的废水具有一定的腐蚀性，因此要求泵具有耐腐蚀能力。泵的容量取决于排水处理设备

的废液接收能力。

氨喷射（AIG) 系统

烟气流场是选择性催化还原法（SCR) 脱硝系统设计的关键，目标是使烟气中的氮氧化物和

还原剂氢（NH3) 达到最佳湍流混合。混合系统一般由AIG装置和导流装置构成。为了控制

喷氨格栅上游烟道整个横截面和反应器入口横断面气流的温度分布及烟气（流速，有时需要使

用静态混合器。另外，在烟气（转向处安装导流板，以确保烟（流动方向正确，也是使整个

SCR 系统的压力损失降到最低的必要措施。

目前较成熟的氨气注入方式有传统的喷氨格栅及导流板。氨喷射系统于SCR 反应器上游烟

道内，由一个给料总管和数个连接管组成。连接管给分配管供料，分配管给数个配有喷嘴的

喷管供料。传统的喷射格栅按混合器长期运行后会出现喷嘴堵塞现象，造成混合不均匀，而

且系统调节复杂。

SCR 法脱硝反应塔系统

反应器是SCR装置的核心部件，是提供烟气中的NOx与NH3在催化剂表面上生成N2和H20

的场所。反应器设计影响SCR系统的投资成本和运行成本，以及催化剂用量等方面。有两种

SCR 反应器形式，一种是完全SCR 反应器，另一种是安装在管道内的SCR 反应器。完全SCR

反应器设计是将催化剂放置在单独的反应器空间内，锅炉烟气用管道从省煤器出口输送到

SCR 反应器，完成脱 NOx后，接着再到空气预热器进口。完全的 SCR 反应器允许每一层安

装大量的催化剂，增加 NOx的脱除量和催化剂寿命，也增加了可用于在进入反应器之前混

合反应物的管道长度。然而，单独的反应器需要大量邻近锅炉的空间来安装反应器和管道，

增加的管道系统阻力通常需要增加引风机的能力。

管道内的SCR 系统是将反应器安装在电厂现有的管道系统内，而不是单独的反应器内，通常

需要扩大管道系统来为催化剂提供足够的空间，管道内反应器系统节省了管道长度、独立的

反应器本体和引风机的成本，然而管道内设计限制了催化剂量和混合长度，因此这种方式通

常都与其它的 NOx 控制技术联合使用。管道内系统的催化剂侵蚀通常是较高的。天然气（燃

气锅炉催化剂量需求小，常常使用管道内系统，当空间限制了完全SCR 反应器的安装时，燃

煤锅炉也有可能应用管道内 SCR 反应器。

目前在燃煤锅炉的SCR 工程中应用较多的还是完全的 SCR 设计。SCR 反应器可以安装在锅炉

的不同位置，主要有以下3种布置：高温高飞灰烟气段布置：高温低飞灰烟气段布置：低温

低飞灰烟气段布置。

对丁SCR 法烟气脱硝系统，可以设置两个旁路，即 SCR 旁路和省煤器旁路，当锅炉启停较

为频紧时，通常需要采川省煤器烟气旁路系统，对于停炉后快速启动 SCR 装置运行具有重要

作用。当锅炉低负付运行时，该方路系统能提高进入SCR的烟气温度使之达到脱氮反应所需

的温度。这种省煤器旁路流量一般设计为锅炉ECR 工况下总烟气（流量的10%.但设置省煤器

旁路将减少省煤器吸热，影响锅炉主蒸汽温度和再热蒸汽温度。对己投产的电站锅炉加装

SCR 装置，此方案将改变锅炉的整休包覆、钢架、门孔布置等。另外，锅炉在低负荷时 NOx

浓度相对较低，SCR 装置在低负荷时可以停运不喷氨，仅作为烟道使用，因此，对丁低负荷

年运行小时很低的燃煤电站，可不用设置省煤器烟气调温旁路。

我国燃煤电厂的烟气中灰分普退较高，实际运行中系统地飞灰积聚现象十分普逾，有的严重

影响了SCR, 系统催化剂活性和为命，所以必须在 SCR 反应器中安装吹灰得，日前较多应用

的是蒸汽和声波两种吹灰接术”相对味说，声波除灰器的采购和系统／反装费用较低》口J

声波吹灰器通过发射低频、高能声波，在吹扫过程中产生振动力，清除设备积灰。声波吹灰

系统的稳定运行对于机组和脱硝系统的安全稳定运行极为重要。因此，无论是否喷氨，只要锅

炉引风机运行，就应该将声波吹灰系统顺控投入运行；当锅炉需要检修时，要在引风机停运后

再停运声波吹灰系统；声波吹灰系统在每一个反应器的每一层就地管路上都有一个压力调节

阀，应该把压缩空气的压力调整 0. 5MPa; 为了防止压缩空气中的水分腐蚀声波吹灰器鼓膜，

应定期对声波吹灰器压缩空气缓冲罐进行排污。

SCR 法脱硝工艺中的催化剂、还原剂的特性

SCR 法脱硝工艺中的核心物质是催化剂。其优劣直接影响到烟气脱硝的效率，其选取是根据

SCR 反应塔的布置、入口烟温、烟气流速及 NO, 浓度分布。以及设计脱硝效率、允许的氨

逃逸率、允许的SO2/SO3转化率与催化剂使用寿命保证值等因素确定的。根据催化剂的适用

温度范围，SCR工艺可分为高温（345~590℃) 、中温（260~450'℃) 和低温工艺（150~280℃) .

目前最常用的是高温氧化钛基催化剂（活性 TiO2, 同时添加增强活性的V205金属氧化物。

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若需进一步增加活性时，还要添加W03) , 其中，催化剂的 V205 含量较高时其活性也较高，

脱硝效率高，但V205 的含量较高时，SO2 向SO3转化率也较高，因此，控制V205的含量

不能超过 2%, 并添加适量的WO3来抑制SO2向S03 的转化率，

SCR 装置的运行成本在很大程度上取决于催化剂的寿命，其使用寿命又取决于催化剂活性的

衰减速度。SCR 反应塔中的催化剂在运行一段时间后，其表面活性都会有所降低，主要存在

物理失活和化学失活2种类型，催化剂物理失活主要是指高温烧结、磨损和固体颗粒沉积堵

塞而引起催化剂活性破坏：典型的SCR 催化剂化学失活主要是碱金屈（如Na、K、Ca 等）和重

金属（如As、Pt、Pb 等）引起的催化剂中毒，

SCR 法脱硝系统以氨作为还原剂，既可是带压的无水液氨。也可是常压下的氨水溶液（通常

重量浓度为25%) , 此外还可能是尿素水溶液（通常重量浓度为45%) , 燃煤电站通常使用液

氨。由于液氨在常温 20℃下，罐内的压力为1MPa, 具有一定的危险性及安全隐患，液氨

的运输与卸载等处理有非常严格的规程与规定，在国外很多电站仅允许使用铁路运输。采用

氨水作为还原剂，虽然运输m储存方使，但需要另增设备和热能，并需要特殊的喷嘴，综合

经济性差，但根据当地情况，从安全角度米讲，氨水也正越米越多地被使用。