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一、脱硝反应器概述

脱硝反应器是脱硝系统中的关键设备,脱硝系统主要有选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)等工艺,这里重点介绍SCR脱硝反应器相关内容.SCR脱硝技术是向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂,利用催化剂(如铁、钒、铬、钴或钼等金属)在一定温度(310 - 420℃)时将烟气中的NOx转化为氮气和水,由于NH3具有选择性,只与NOx发生反应,基本不与O2反应,故称为选择性催化还原脱硝

二、SCR脱硝反应器的组成部分

• 存储与供应部分:例如液氨由槽车运送到后存储到液氨储管中,输出的液氨经氨蒸发器后变成气氨并存于缓冲槽备用等操作涉及到存储与供应体系1.

• 氨/空气喷雾系统:缓冲槽中气氨经减压后送入气氨/空气混合器中,与空气预热气出来的热空气混合,喷氨格栅的喷嘴将氨水喷入烟道内1.

• 气流调节装置:使喷嘴处的气流保持均匀稳定,这有助于后续反应的顺利进行1.

• 气流混合装置:将氨气与烟气充分混合,继而进入SCR反应器

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• SCR反应器:是核心反应区域,当烟气流经SCR反应器催化层时,与雾化氨/空气发生选择性催化还原反应,生成无害的氮气(N2) 1.

• SCR控制系统:依据确定的NH3/NOx摩尔比来提供所需要的气氨流量,通过在不同负荷下的对气氨流量的调整,找到佳的喷氨量等操作,并且防止过量的氨溢出,避免产生二次污染1.

• SCR吹灰和输灰等部分:保障反应器的正常运行,例如去除在反应过程中产生的灰尘等杂质1.

三、SCR脱硝反应器的工作原理

• 主要反应式

• 当烟气中有氧气时,NO通过反应"4NO + 4NH3+O2→4N2+6H2O"和"6NO + 4NH3→5N2+6H2O"被还原,其中反应"4NO + 4NH3+O2→4N2+6H2O"优先进行,氨消耗量与NO还原量有一对一的关系2.

• 在锅炉的烟气中,NO2一般约占总的NOx浓度的5%,NO2参与的反应如下:"2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O"和"6NO2+8NH3→7N2+12H2O",还原NO2比还原NO需要更多的氨2.

• 温度影响

• 温度过低时:SO3和逃逸的氨反应,形成硫酸氢和硫酸(NH3+SO3+H2O→NH4HSO4、2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4),这些物质在烟气中凝结并沉积,可以使催化剂失活;造成SCR系统的下游设备沾污和腐蚀,增加空气预热器的压降并降低其传热性能;使飞灰及脱硫装置副产物不适合于特定的用途.为避免催化剂沾污,在满负荷条件下,SCR系统运行温度应该维持在310℃以上2.

• 温度310 - 420℃时:随着反应温度的升高,脱硝反应速率增加,脱硝效率升高.

• 当温度升至420℃后:脱硝效率随温度的升高而下降