尿素水解制氨工艺课件

SCR脱硝技术SCR脱硝技术1

一、氮氧化物的生成机理

燃烧形成的NOx可分为燃料型、热力型和快速型。

1、燃料型NOx

燃烧时，空气中的氧与氮原子反应生成NO，NO在大气中被氧化成毒性更大的NO2。这种燃料中的氮化合物经热分解和氧化反应而生成的NO称为燃料型NOx。。燃烧产生的NOx，其中75~90%是燃料型NOx。2、热力型NOx

热力型NOx是指空气中的N2与O2在高温条件下反应生成的NOx。以煤粉炉为例，在燃烧温度为1350℃时，几乎100%是燃料型NOx，但当温度为1600℃时，除了反应温度对热力型NOx的生成有决定性影响外，还和N2浓度以及停留时间有关。过量空气系数和烟气停留时间对热力型NOx的生成有很大影响。一、氮氧化物的生成机理23、快速型NOx

快速型NOx主要是指燃料中碳氢化合物在燃料浓度较高的区域燃烧时所产生的烃，与燃烧空气中的N2发生反应，形成的CN和HCN化合物继续被氧化而生成的NOx。3、快速型NOx3

二、SCR脱硝原理

根据NOx还原作用与还原剂的关系可以分为非选择性化还原(Non-SelectiveCatalyticReduction)和选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction)两种。

利用NH3做还原剂，在300~400℃温度范围和一定的催化剂（铁、钒、铬、铜、钴或钼等金属氧化物）作用下，使烟气中的NOX还原为无害的N2和H2O。

1979年，世界上第一个工业规模的SCR装置在日本电厂投入运行。NH3-SCR过程通常是在空气预热器的上游将还原剂NH3注入含有NOx的烟道气中，随后NOx在催化剂的作用下被还原为N2和水。二、SCR脱硝原理4

三、SCR脱硝基本反应方程NOXNH3N2H2O4NO+4NH3+O24N2+6H2O7N2+12H2O6NO2+8NH3副作用方程式SO2+1/2O2NH3+SO3+H2OSO3NH4HSO4基本反应方程式三、SCR脱硝基本反应5

四、SCR脱硝工艺说明典型SCR脱硝工艺流程：还原剂(氨)用罐装卡车运输，以液体形态储存于氨罐中；液态氨在注入SCR系统烟气之前经由蒸发器蒸发气化；气化的氨和稀释空气混合，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。四、SCR脱硝工艺说明6典型的烟气SCR系统原理图典型的烟气SCR系统原理图7

五、SCR脱硝系统组成反应器/催化剂系统烟气/氨的混合系统氨的储备与供应系统烟道系统SCR的控制系统

五、SCR脱硝系统组成8

五、SCR脱硝系统组成1、反应器/催化剂系统主要设备：反应器，催化剂，吹灰器2、烟气/氨的混合系统主要设备：稀释风机，静态混合器，氨喷射格栅（AIG），空气/氨混合器3、氨的储备与供应系统主要设备：卸料压缩机，氨蒸发器（电/蒸汽），氨罐，缓冲罐，稀释槽五、SCR脱硝系统组成9

五、SCR脱硝系统组成4、烟道系统主要设备：挡板（有旁路），膨胀节，导流板，烟道5、SCR的控制系统主要设备：DCS或PLC、仪表、控制阀、盘柜等

五、SCR脱硝系统组成10

1、催化剂和模块

催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低。

催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。催化剂的形式有：波纹板式，蜂窝式，板式1、催11蜂窝式催化剂产品蜂窝式催化剂产品12

2、催化剂模块

每个反应器内装填一定体积的催化剂，催化剂装填量的多少，取决于设计的处理烟气量、脱硝效率以及催化剂的性能。催化剂模块是商业催化剂的最小单元结构，若干个催化剂模块组成箱体结构，若干只箱体再组成催化剂层，每个反应器一般由3~4层的催化剂层组成的。

催化剂模块是商业催化剂的最小单元结构，以蜂窝催化剂为例，每个模块上开有22×22个气流口。气流孔径的大小取决于锅炉所用燃料的种类。例如，普通的燃煤烟气脱硝催化剂采用的气流孔径为p=7mm，孔壁厚a<1mm。催化剂模块的断面随着设计的情况会出现变化，但长度一般不超过1m。2、催化剂模块13蜂窝式催化剂模块（箱）蜂窝式催化剂模块（箱）14

3、催化反应器3.1、反应器本体

催化反应器是一个与尾部烟道相连的安装催化剂和完成脱硝化学反应的装置，燃煤锅炉烟气脱硝的SCR反应器都在很高的位置上垂直放置(燃天然气或燃油锅炉的反应器可以水平放置)。

催化反应器通过设计合理的过渡段与烟气管道相连接，保证反应器内催化还原反应充分进行，需要在上游的烟气管道中配置烟气混合装置和转向导流装置。另外还需要在反应器内安装吹灰器，使催化剂保持清洁和反应活性。3、催化反应器15

3、催化反应器

催化剂模块固定在反应器中，催化剂的支撑结构在保证牢固的情况下还应注意排列合理，尽量减少对烟流的阻碍，以及避免产生涡流出现烟气回流。

反应器的本体由若干层催化剂层和承载催化剂的烟道壳体构成，反应器的本体是实现烟气中氮氧化物降解的场所。SCR反应器体积大小是根据烟气条件、烟气粉尘量、燃烧介质元素成分、烟气流量、NOx进口浓度、脱硝效率、SOX浓度、反应器压降、使用寿命等决定的。

SCR反应器外壁一侧在催化剂层处有检修门，用于将催化剂模块装入催化剂层。每个催化剂层都设有人孔，机组停运时通过人孔进入检查催化剂模块。3、催化反应器16尿素水解制氨工艺课件17尿素水解制氨工艺课件18

4、烟气与氨的混合系统

根据SCR催化剂的反应动力学原理，氨和NOx的混合程度对提高SCR工艺的脱硝效率具有极大的影响。如果还原剂和NOx不能充分混合，而又要达到NOx排放量指标要求，则无疑将导致催化剂的用量大增和氨的外逸，造成运行成本的提高和新的环境污染。

为了达到还原剂

和NOx的充分混合接触，最理想的状况是使还原剂的浓度分布与NOx的浓度分布相一致，即在NOx的浓度高时，喷入的氨也相应多一些，而在NOx的浓度低时，喷入的氨也相应少一些。而要达到这一要求就需要根据NOx的分布，反馈调整每一个喷嘴的喷氨量。因此，喷射系统需要做成可以调节的，通过对每一个喷嘴的喷氨量的调节，建立与NOx的通量剖面相一致的氨的喷入剂量，将有助于大幅度提高脱硝效率。4、烟气与氨的混合19

4、烟气与氨的混合系统

注氨格栅(AIG)是SCR系统中的关键设备，注入的氨气在烟道中分配的均匀性，直接关系到脱硝效率和氨的逃逸率两项重要指标。保证注入的氨气在烟道中与烟气均匀混合是选择性催化反应顺利进行的先决条件。

注氨格栅的形式较多，但一般由安装在烟道垂直断面上的若干喷氨支管与支管上的喷嘴组成。大型燃烧设备的SCR的喷射系统中，喷嘴达数百个之多。4、烟气与氨的混合20

5、氨的贮存和供应

还原剂性能对比一揽表5、氨的贮存和供应21

5、氨的贮存和供应5.1贮氨罐系统

氨是一种高毒性的物质，对它的防护安全问题受到了相关职业安全和健康管理部门以及环保主管部门的高度重视，各国都建立了相关的法规对液氨的储存、运输和使用进行严格的规范与限制。

作为SCR还原剂的液氨系统包括液氨卸料压缩机、液氨储存罐、液氨蒸发器、氨气缓冲槽等，另外还必须备有喷淋设施、废水泵、废水池等附属设施，同时安装计量和监测仪表，在管理上严格遵守有关安全操作规程。5、氨的贮存和供应22

5、氨的贮存和供应5.2稀释风机和母管系统

SCR脱硝系统采用的氨(NH3)还原剂，其爆炸极限(在空气中体积%)15~28%，为保证氨(NH3)注入烟道的绝对安全以及均匀混合，需要引入稀释风，将氨浓度降低到爆炸下限以下，一般应控制在5%以内。稀释风机为氨气的稀释与混合提供空气。风机的出力按烟气最大量时稀释氨气所需风量来考虑，并留有裕度，混合后的氨气/空气混合物的体积比在BMCR工况下为5%。5、氨的贮存和供应23

5、氨的贮存和供应5.2稀释风机和母管系统

经稀释风机稀释后的氨气与空气实现了混合，氨气注入烟道之前，供氨母管沿着烟道的垂直断面又分成若干个集管，在各集管上安装有计量和流量调节装置，用于保证送入烟气管道中氨气满足工艺要求。5、氨的贮存和供应24

6、SCR检测和控制系统6.1氨的注入量控制是由SCR进出口在线的NOx、O2监视分析仪测量值、烟气温度测量值、稀释风机流量、烟气流量来控制的。NH3监视分析仪监视NH3的逃逸率，设计上一般小于3%，超限则报警并自动调节NH3注入量。6.2氨贮存系统装有温度计、压力计和液位变送器，均将信号送到脱硝控制系统，当储存罐内温度或压力出现高限报警时，储存罐四周安装有工业水喷淋管线及喷头装置启动，对罐体进行自动喷淋减温；当有微量氨气泄漏时也可启动自动喷淋装置，对氨气进行吸收，控制氨气扩散污染。6、SCR检测和控制25

六、SCR系统工艺设计参数6.1反应温度(℃)

每一种催化剂都有其充分发挥活性的反应温度范围，SCR工艺所用的催化剂也不例外。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。以目前广泛使用的钒-钛催化剂为例，反应操作温度大多设定在300~400℃之间。如果温度过低，反应速率慢，甚至出现了一些不利于NOx降解的副反应，如铵盐的生成反应加快。如果温度过高，则会出现催化剂活性微晶受高温烧结的现象，影响了催化剂的使用寿命。六、SCR系统工艺设计参26

六、SCR系统工艺设计参数6.2空间速率

空间速率(SV)是SCR反应器中最重要的设计参数之一。SV定义为单位时间内单位体积的催化剂所能处理的单位烟气的体积量。单位为h-1。反映了烟气在SCR反应器内的停留时间的大小。

空间速率大，烟气在反应器内的停留时间短，则NOx降解反应有可能不完全，这样氨的逃逸量就会比较大，同时烟气对催化剂骨架的冲刷也大。相反，空间速率太小，则增加了催化剂的消耗量，运行的经济性下降。空间速率一般控制在2500~3500h-1。六、SCR系统工艺设计参27

六、SCR系统工艺设计参数6.3反应时间

反应时间即为烟气流经反应器时，在所有催化剂孔道内停留的总时间。根据定义，反应时间的计算式如下：t=ε.Vc/Qg式中Qg为烟气体积流量；Vc为催化剂体积；ε为催化剂孔道横截面积与催化剂整体横截面积的比率。六、SCR系统工艺设计参28

六、SCR系统工艺设计参数6.4NH3/NOx的摩尔比

氨氮摩尔比简称为氨氮比，它的定义是SCR反应器入口烟气中氨的摩尔浓度与氮氧化物的摩尔浓度的比值.

理论上，1mol的NOx需要1mol的NH3去脱除，NH3量不足会导致NOx的脱除效率降低，但NH3过量又会带来NH3对环境的二次污染以及产生氨盐等腐蚀性物质。通常喷入的NH3量随着机组负荷的变化而变化，NH3量与NOx脱除效率的关系必需通过现场的调试来实现。在设定的脱硝率下，如果喷氨调节阀的性能越好、喷氨格栅的混合性能越强，那么，实际NH3/NOx的摩尔比就越接近理论值。六、SCR系统工艺设计参29

六、SCR系统工艺设计参数6.5SO2转化率

钒-钛催化剂在降解NOx的过程中，也会把烟气中的部分SO2催化氧化为SO3。当SO3的转化率过高，不仅容易导致空气预热器的堵灰和后续设备的腐蚀，而且会造成催化剂中毒。因此，在SCR运行时，一般要求SO2的转化率小于1%。降低SO2氧化为SO3的主要措施是通过改善催化剂成份来实现的，例如，在钒-钛催化剂体系中加入钨、钼等成份，可有效地抑制SO2被氧化为SO3。6.6反应器运行压降

反应器运行压降指反应器及其进出口管道的压降，主要反映了烟气经过SCR反应器催化剂层后的压头损失。正常情况下，反应器运行压降小于1500Pa六、SCR系统工艺设计参30

六、SCR系统工艺设计参数6.7NH3逃逸率

NH3逃逸率是指催化反应器出口烟气中所含NH3体积分数，它反映了未参加反应的NH3的量。NH3逃逸率之所以受到高度的重视，主要有两个原因，一是逃逸了的NH3浪费了生产成本，可能造成环境的二次污染；二是逃逸了的NH3与烟气中的SO3反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4等粘稠状的铵盐，粘结在空预器等下游设备上，并腐蚀这些设备，同时增大了沿程阻力。NH3逃逸率一般控制在小于3%。减少NH3逃逸率的措施要通过设计合理的空间速率和NH3/NOx的摩尔比来实现。六、SCR系统工艺设计参31

七、关于车船用柴油机urea-SCR前氧化催化器SCR催化器后氧化催化器SCR控制单元AdBlue供给装置空气供给装置七、关于车船用柴油机ur32七、关于车船用柴油机urea-SCR七、关于车船用柴油机urea-SCR33七、关于车船用柴油机urea-SCR七、关于车船用柴油机urea-SCR34七、关于车船用柴油机urea-SCR七、关于车船用柴油机urea-SCR35八、关于尿素制氨

尿素制氨工艺的原理是尿素水溶液在一定温度下发生分解，生成的气体中含二氧化碳、水蒸气和氨气。尿素制氨工艺包括尿素水解和尿素热解。主反应相同均为：CO(NH2)2+H2O=2NH3+CO2

尿素在热分解过程副反应多，在水解和热解工艺由于温度压力条件不同，有着不同的化学过程。八、关于尿素制氨尿素制氨工艺的原理是尿素水溶液在36八、关于尿素制氨1、尿素水解制氨工艺：

用溶解液泵将约90℃溶解液送入尿素溶解槽,颗粒状尿素经斗式提升机输送到尿素溶解槽,经搅拌后,配制成浓度约40%~50%(wt)的尿素溶液;经搅拌溶解合格的尿素溶液,温度约60℃,利用溶解液泵打入尿素溶液槽储存,用尿素溶液泵加压至表压2.6MPa送至水解换热器,先与水解器出来温度约200℃的残液换热,温度升至185℃左右,然后进入尿素水解器进行分解。尿素水解器的蒸汽加热方式分为直接加热和间接加热方式。八、关于尿素制氨1、尿素水解制氨工艺：37八、关于尿素制氨1.1直接加热:

尿素水解器的操作压力为2.2MPa,操作温度约200℃,水解器用隔板分为9个小室。采用绝对压力为2.45MPa的蒸汽通入塔底直接加热,蒸汽均匀分布到每个小室。在蒸汽加热和不断鼓泡、破裂的蒸汽、水流搅拌作用下,使呈S形流动的尿素溶液得到充分加热与混合,尿素分解为氨和二氧化碳。1.2间接加热:

将饱和蒸汽通过盘管方式进入水解反应器加热,蒸汽与尿素溶液间不混合,气液两相平衡体系的压力约为1.4~2.1MPa,温度约150℃。从水解反应器出来的低温饱和蒸汽,用来预加热进入水解反应器前的尿素溶液。八、关于尿素制氨1.1直接加热:38八、关于尿素制氨2、尿素热解制氨工艺

尿素粉末储存于储仓,由称重给料机(或计量罐)输送到溶解罐里,用除盐水将固体尿素溶解成50%的尿素溶液(需要外部加热,溶液温度保持在40℃以上),通过尿素溶液混合泵输送到尿素溶液储罐;尿素溶液经由给料泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解室,稀释空气经加热后也进入分解室。雾化后的尿素液滴在绝热分解室内分解,生成的分解产物为氨气和二氧化碳。热解室利用柴油作为热源,来完全分解尿素。在所要求的温度下(450℃~600℃),热解室提供了足够的停留时间以确保尿素到氨的100%转化率。八、关于尿素制氨2、尿素热解制氨工艺39八、关于尿素制氨3、尿素水解技术应用中容易发生的故障3.1腐蚀问题

尿素水解过程中会生成一些酸性物质(如氨基甲酸铵等),氨基甲酸铵会严重破坏不锈钢表面的氧化膜,使系统的腐蚀速度加快,超过190℃时,一般的不锈钢材料(如304SS)会遭受严重腐蚀,当超过220℃时,即使采用钛(Ti)等耐腐蚀材料,系统也会遭受腐蚀。

3.2管道堵塞

尿素水溶液受热容易生成难溶于水的缩二脲及其他缩合物,这是造成尿素水解系统易产生堵塞的原因之一。因此,尿素的水溶液最好选择较低的质量浓度,同时,在系统停车时,要注意尿素溶解槽缓冲罐到汽提塔段管路的清洗,若未完全冲洗干净,待温度升高时会造成该段管路的堵塞且不易疏通,通常只能更换管道。八、关于尿素制氨3、尿素水解技术应用中容易发生的故障40八、关于尿素制氨4、尿素热解技术应用中容易发生的故障4.1燃油用量大、运行费用高

尿素热解装置在运行过程中,燃油消耗量始终较大,分析其原因主要是稀释风温度低、流量大。并且尿素热解吸收较大的热量,需要燃油提供的热量就越多。

热解室利用柴油作为热源,来完全分解尿素。在所要求的温度下(450℃~600℃),热解室提供了足够的停留时间以确保尿素到氨的100%转化率。八、关于尿素制氨4、尿素热解技术应用中容易发生的故障41谢谢谢谢42SCR脱硝技术SCR脱硝技术43

一、氮氧化物的生成机理

燃烧形成的NOx可分为燃料型、热力型和快速型。

1、燃料型NOx

燃烧时，空气中的氧与氮原子反应生成NO，NO在大气中被氧化成毒性更大的NO2。这种燃料中的氮化合物经热分解和氧化反应而生成的NO称为燃料型NOx。。燃烧产生的NOx，其中75~90%是燃料型NOx。2、热力型NOx

热力型NOx是指空气中的N2与O2在高温条件下反应生成的NOx。以煤粉炉为例，在燃烧温度为1350℃时，几乎100%是燃料型NOx，但当温度为1600℃时，除了反应温度对热力型NOx的生成有决定性影响外，还和N2浓度以及停留时间有关。过量空气系数和烟气停留时间对热力型NOx的生成有很大影响。一、氮氧化物的生成机理443、快速型NOx

快速型NOx主要是指燃料中碳氢化合物在燃料浓度较高的区域燃烧时所产生的烃，与燃烧空气中的N2发生反应，形成的CN和HCN化合物继续被氧化而生成的NOx。3、快速型NOx45

二、SCR脱硝原理

根据NOx还原作用与还原剂的关系可以分为非选择性化还原(Non-SelectiveCatalyticReduction)和选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction)两种。

利用NH3做还原剂，在300~400℃温度范围和一定的催化剂（铁、钒、铬、铜、钴或钼等金属氧化物）作用下，使烟气中的NOX还原为无害的N2和H2O。

1979年，世界上第一个工业规模的SCR装置在日本电厂投入运行。NH3-SCR过程通常是在空气预热器的上游将还原剂NH3注入含有NOx的烟道气中，随后NOx在催化剂的作用下被还原为N2和水。二、SCR脱硝原理46

三、SCR脱硝基本反应方程NOXNH3N2H2O4NO+4NH3+O24N2+6H2O7N2+12H2O6NO2+8NH3副作用方程式SO2+1/2O2NH3+SO3+H2OSO3NH4HSO4基本反应方程式三、SCR脱硝基本反应47

四、SCR脱硝工艺说明典型SCR脱硝工艺流程：还原剂(氨)用罐装卡车运输，以液体形态储存于氨罐中；液态氨在注入SCR系统烟气之前经由蒸发器蒸发气化；气化的氨和稀释空气混合，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。四、SCR脱硝工艺说明48典型的烟气SCR系统原理图典型的烟气SCR系统原理图49

五、SCR脱硝系统组成反应器/催化剂系统烟气/氨的混合系统氨的储备与供应系统烟道系统SCR的控制系统

五、SCR脱硝系统组成50

五、SCR脱硝系统组成1、反应器/催化剂系统主要设备：反应器，催化剂，吹灰器2、烟气/氨的混合系统主要设备：稀释风机，静态混合器，氨喷射格栅（AIG），空气/氨混合器3、氨的储备与供应系统主要设备：卸料压缩机，氨蒸发器（电/蒸汽），氨罐，缓冲罐，稀释槽五、SCR脱硝系统组成51

五、SCR脱硝系统组成4、烟道系统主要设备：挡板（有旁路），膨胀节，导流板，烟道5、SCR的控制系统主要设备：DCS或PLC、仪表、控制阀、盘柜等

五、SCR脱硝系统组成52

1、催化剂和模块

催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低。

催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。催化剂的形式有：波纹板式，蜂窝式，板式1、催53蜂窝式催化剂产品蜂窝式催化剂产品54

2、催化剂模块

每个反应器内装填一定体积的催化剂，催化剂装填量的多少，取决于设计的处理烟气量、脱硝效率以及催化剂的性能。催化剂模块是商业催化剂的最小单元结构，若干个催化剂模块组成箱体结构，若干只箱体再组成催化剂层，每个反应器一般由3~4层的催化剂层组成的。

催化剂模块是商业催化剂的最小单元结构，以蜂窝催化剂为例，每个模块上开有22×22个气流口。气流孔径的大小取决于锅炉所用燃料的种类。例如，普通的燃煤烟气脱硝催化剂采用的气流孔径为p=7mm，孔壁厚a<1mm。催化剂模块的断面随着设计的情况会出现变化，但长度一般不超过1m。2、催化剂模块55蜂窝式催化剂模块（箱）蜂窝式催化剂模块（箱）56

3、催化反应器3.1、反应器本体

催化反应器是一个与尾部烟道相连的安装催化剂和完成脱硝化学反应的装置，燃煤锅炉烟气脱硝的SCR反应器都在很高的位置上垂直放置(燃天然气或燃油锅炉的反应器可以水平放置)。

催化反应器通过设计合理的过渡段与烟气管道相连接，保证反应器内催化还原反应充分进行，需要在上游的烟气管道中配置烟气混合装置和转向导流装置。另外还需要在反应器内安装吹灰器，使催化剂保持清洁和反应活性。3、催化反应器57

3、催化反应器

催化剂模块固定在反应器中，催化剂的支撑结构在保证牢固的情况下还应注意排列合理，尽量减少对烟流的阻碍，以及避免产生涡流出现烟气回流。

反应器的本体由若干层催化剂层和承载催化剂的烟道壳体构成，反应器的本体是实现烟气中氮氧化物降解的场所。SCR反应器体积大小是根据烟气条件、烟气粉尘量、燃烧介质元素成分、烟气流量、NOx进口浓度、脱硝效率、SOX浓度、反应器压降、使用寿命等决定的。

SCR反应器外壁一侧在催化剂层处有检修门，用于将催化剂模块装入催化剂层。每个催化剂层都设有人孔，机组停运时通过人孔进入检查催化剂模块。3、催化反应器58尿素水解制氨工艺课件59尿素水解制氨工艺课件60

4、烟气与氨的混合系统

根据SCR催化剂的反应动力学原理，氨和NOx的混合程度对提高SCR工艺的脱硝效率具有极大的影响。如果还原剂和NOx不能充分混合，而又要达到NOx排放量指标要求，则无疑将导致催化剂的用量大增和氨的外逸，造成运行成本的提高和新的环境污染。

为了达到还原剂

和NOx的充分混合接触，最理想的状况是使还原剂的浓度分布与NOx的浓度分布相一致，即在NOx的浓度高时，喷入的氨也相应多一些，而在NOx的浓度低时，喷入的氨也相应少一些。而要达到这一要求就需要根据NOx的分布，反馈调整每一个喷嘴的喷氨量。因此，喷射系统需要做成可以调节的，通过对每一个喷嘴的喷氨量的调节，建立与NOx的通量剖面相一致的氨的喷入剂量，将有助于大幅度提高脱硝效率。4、烟气与氨的混合61

4、烟气与氨的混合系统

注氨格栅(AIG)是SCR系统中的关键设备，注入的氨气在烟道中分配的均匀性，直接关系到脱硝效率和氨的逃逸率两项重要指标。保证注入的氨气在烟道中与烟气均匀混合是选择性催化反应顺利进行的先决条件。

注氨格栅的形式较多，但一般由安装在烟道垂直断面上的若干喷氨支管与支管上的喷嘴组成。大型燃烧设备的SCR的喷射系统中，喷嘴达数百个之多。4、烟气与氨的混合62

5、氨的贮存和供应

还原剂性能对比一揽表5、氨的贮存和供应63

5、氨的贮存和供应5.1贮氨罐系统

氨是一种高毒性的物质，对它的防护安全问题受到了相关职业安全和健康管理部门以及环保主管部门的高度重视，各国都建立了相关的法规对液氨的储存、运输和使用进行严格的规范与限制。

作为SCR还原剂的液氨系统包括液氨卸料压缩机、液氨储存罐、液氨蒸发器、氨气缓冲槽等，另外还必须备有喷淋设施、废水泵、废水池等附属设施，同时安装计量和监测仪表，在管理上严格遵守有关安全操作规程。5、氨的贮存和供应64

5、氨的贮存和供应5.2稀释风机和母管系统

SCR脱硝系统采用的氨(NH3)还原剂，其爆炸极限(在空气中体积%)15~28%，为保证氨(NH3)注入烟道的绝对安全以及均匀混合，需要引入稀释风，将氨浓度降低到爆炸下限以下，一般应控制在5%以内。稀释风机为氨气的稀释与混合提供空气。风机的出力按烟气最大量时稀释氨气所需风量来考虑，并留有裕度，混合后的氨气/空气混合物的体积比在BMCR工况下为5%。5、氨的贮存和供应65

5、氨的贮存和供应5.2稀释风机和母管系统

经稀释风机稀释后的氨气与空气实现了混合，氨气注入烟道之前，供氨母管沿着烟道的垂直断面又分成若干个集管，在各集管上安装有计量和流量调节装置，用于保证送入烟气管道中氨气满足工艺要求。5、氨的贮存和供应66

6、SCR检测和控制系统6.1氨的注入量控制是由SCR进出口在线的NOx、O2监视分析仪测量值、烟气温度测量值、稀释风机流量、烟气流量来控制的。NH3监视分析仪监视NH3的逃逸率，设计上一般小于3%，超限则报警并自动调节NH3注入量。6.2氨贮存系统装有温度计、压力计和液位变送器，均将信号送到脱硝控制系统，当储存罐内温度或压力出现高限报警时，储存罐四周安装有工业水喷淋管线及喷头装置启动，对罐体进行自动喷淋减温；当有微量氨气泄漏时也可启动自动喷淋装置，对氨气进行吸收，控制氨气扩散污染。6、SCR检测和控制67

六、SCR系统工艺设计参数6.1反应温度(℃)

每一种催化剂都有其充分发挥活性的反应温度范围，SCR工艺所用的催化剂也不例外。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。以目前广泛使用的钒-钛催化剂为例，反应操作温度大多设定在300~400℃之间。如果温度过低，反应速率慢，甚至出现了一些不利于NOx降解的副反应，如铵盐的生成反应加快。如果温度过高，则会出现催化剂活性微晶受高温烧结的现象，影响了催化剂的使用寿命。六、SCR系统工艺设计参68

六、SCR系统工艺设计参数6.2空间速率

空间速率(SV)是SCR反应器中最重要的设计参数之一。SV定义为单位时间内单位体积的催化剂所能处理的单位烟气的体积量。单位为h-1。反映了烟气在SCR反应器内的停留时间的大小。

空间速率大，烟气在反应器内的停留时间短，则NOx降解反应有可能不完全，这样氨的逃逸量就会比较大，同时烟气对催化剂骨架的冲刷也大。相反，空间速率太小，则增加了催化剂的消耗量，运行的经济性下降。空间速率一般控制在2500~3500h-1。六、SCR系统工艺设计参69

六、SCR系统工艺设计参数6.3反应时间

反应时间即为烟气流经反应器时，在所有催化剂孔道内停留的总时间。根据定义，反应时间的计算式如下：t=ε.Vc/Qg式中Qg为烟气体积流量；Vc为催化剂体积；ε为催化剂孔道横截面积与催化剂整体横截面积的比率。六、SCR系统工艺设计参70

六、SCR系统工艺设计参数6.4NH3/NOx的摩尔比

氨氮摩尔比简称为氨氮比，它的定义是SCR反应器入口烟气中氨的摩尔浓度与氮氧化物的摩尔浓度的比值.

理论上，1mol的NOx需要1mol的NH3去脱除，NH3量不足会导致NOx的脱除效率降低，但NH3过量又会带来NH3对环境的二次污染以及产生氨盐等腐蚀性物质。通常喷入的NH3量随着机组负荷的变化而变化，NH3量与NOx脱除效率的关系必需通过现场的调试来实现。在设定的脱硝率下，如果喷氨调节阀的性能越好、喷氨格栅的混合性能越强，那么，实际NH3/NOx的摩尔比就越接近理论值。六、SCR系统工艺设计参71

六、SCR系统工艺设计参数6.5SO2转化率

钒-钛催化剂在降解NOx的过程中，也会把烟气中的部分SO2催化氧化为SO3。当SO3的转化率过高，不仅容易导致空气预热器的堵灰和后续设备的腐蚀，而且会造成催化剂中毒。因此，在SCR运行时，一般要求SO2的转化率小于1%。降低SO2氧化为SO3的主要措施是通过改善催化剂成份来实现的，例如，在钒-钛催化剂体系中加入钨、钼等成份，可有效地抑制SO2被氧化为SO3。6.6反应器运行压降

反应器运行压降指反应器及其进出口管道的压降，主要反映了烟气经过SCR反应器催化剂层后的压头损失。正常情况下，反应器运行压降小于1500Pa六、SCR系统工艺设计参72

六、SCR系统工艺设计参数6.7NH3逃逸率

NH3逃逸率是指催化反应器出口烟气中所含NH3体积分数，它反映了未参加反应的NH3的量。NH3逃逸率之所以受到高度的重视，主要有两个原因，一是逃逸了的NH3浪费了生产成本，可能造成环境的二次污染；二是逃逸了的NH3与烟气中的SO3反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4等粘稠状的铵盐，粘结在空预器等下游设备上，并腐蚀这些设备，同时增大了沿程阻力。NH3逃逸率一般控制在小于3%。减少NH3逃逸率的措施要通过设计合理的空间速率和NH3/NOx的摩尔比来实现。六、SCR系统工艺设计参73

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