梁謙 陳熾璋

摘 要：研究了選擇性催化還原法（SCR）的脫硝原理及脫硝效率的影響因素。研究結(jié)果印證了反應(yīng)溫度、空速、氨氮摩爾比的變化會(huì)對(duì)SCR工藝系統(tǒng)脫硝性能產(chǎn)生影響。

關(guān)鍵詞：SRC 脫硝效率 影響因素

中圖分類(lèi)號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

作者簡(jiǎn)介：梁謙（1983-），男，畢業(yè)于武漢大學(xué)，工程師，研究方向：環(huán)境保護(hù)。

0 引言

近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及國(guó)家對(duì)氣體污染物的排放限值趨于嚴(yán)格，脫硝技術(shù)在以煤炭為燃料的電力企業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣。選擇性催化還原法（SCR）的脫硝原理是以氨氣為還原劑，并在催化劑的催化作用下，將煙氣中氮氧化物還原成與大氣無(wú)毒無(wú)污染的氮?dú)夂退?。目前，SCR脫硝技術(shù)因其的穩(wěn)定性、高效性、易推廣性等方面的突出性能，在電廠(chǎng)煙氣脫硝工程中得到了廣泛的采用。本文在參數(shù)可控、較為理想的氣體條件下進(jìn)行試驗(yàn)，考察各種情況下不同因素對(duì)SCR工藝系統(tǒng)脫硝性能的影響，為建立催化活性和有關(guān)影響因素之間的定量關(guān)系提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

SCR脫硝小型實(shí)驗(yàn)裝置主要包括4個(gè)部分：由高壓氣體標(biāo)氣瓶、煙氣混合器構(gòu)成的模擬煙氣系統(tǒng)；由反應(yīng)器、電加熱器構(gòu)成的催化反應(yīng)系統(tǒng)；由濕式流量計(jì)、NH3吸收瓶和氣體分析儀構(gòu)成的采樣分析系統(tǒng)；由電磁閥及減壓閥、熱電偶、壓力計(jì)、質(zhì)量流量控制計(jì)和自控裝置構(gòu)成的控制系統(tǒng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

高壓氣體瓶中的標(biāo)氣O2、N2、NO、SO2組成的氣源通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)控制通入混合器中，當(dāng)模擬煙氣被加熱至150℃～200℃后，打開(kāi)閥門(mén)通入氨氣，模擬煙氣和通入的氨氣經(jīng)混合均勻后進(jìn)入到加熱器，在加熱器中被加熱至250℃～400℃后混合煙氣才能進(jìn)入到催化反應(yīng)器。在實(shí)驗(yàn)整個(gè)過(guò)程中，需要用到氣體分析儀對(duì)反應(yīng)器進(jìn)出口處的煙氣進(jìn)行采樣和分析。

1.3 研究對(duì)象

實(shí)驗(yàn)的研究因素有反應(yīng)溫度、空速和NH3/NOx 摩爾比。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1空速對(duì)脫硝效率的影響

煙氣在反應(yīng)器中的空速（SV）是SCR脫硝技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它是指單位時(shí)間里每個(gè)催化反應(yīng)單元所能處理的量，表征的是反應(yīng)過(guò)程的時(shí)間維度。

當(dāng)實(shí)驗(yàn)工況條件為入口處NO濃度500？L/L、反應(yīng)溫度400℃，氨氮摩爾比分別為0.6、0.8、1.0，得出空速對(duì)脫硝效率影響的試驗(yàn)結(jié)果，詳見(jiàn)圖1（a）。從圖中不難發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)溫度和氨氮摩爾比保持不變的條件下，脫硝效率會(huì)隨著空速增大而逐漸降低?？账僭酱笳f(shuō)明反應(yīng)時(shí)間越短，會(huì)導(dǎo)致脫硝效率的下降。

圖1

2.2 反應(yīng)溫度對(duì)脫硝效率的影響

當(dāng)實(shí)驗(yàn)工況條件氨氮摩爾比1.0、入口處NO濃度 500？L/L，空速分別為1000、2000、3000和3650h-1時(shí)，得出反應(yīng)溫度對(duì)脫硝效率影響的試驗(yàn)結(jié)果，詳見(jiàn)圖1（b）。從圖中不難發(fā)現(xiàn)，在空速保持一定的條件下，脫硝效率會(huì)隨反應(yīng)溫度升高而上升。當(dāng)反應(yīng)溫度由300℃開(kāi)始上升時(shí)，脫硝效率上升速率較快，接下來(lái)隨著反應(yīng)溫度繼續(xù)升高，脫硝效率的上升速率趨于緩慢。在不同空速條件下，隨著反應(yīng)溫度的繼續(xù)上升，脫硝效率曲線(xiàn)越來(lái)越扁平，且向接近100%的臨界值靠攏，這是因?yàn)楫?dāng)反應(yīng)溫度較低時(shí)，空速對(duì)脫硝效率的影響更為明顯，當(dāng)反應(yīng)溫度越高時(shí)，空速對(duì)脫硝效率影響隨之減弱。

2.3 氨氮摩爾比對(duì)脫硝效率的影響

當(dāng)實(shí)驗(yàn)工況條件為入口處NO濃度500？L/L、溫度400℃，空速分別為1000和3650 h-1時(shí)，得出氨氮摩爾比對(duì)脫硝效率影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，詳見(jiàn)圖1（c）。從圖中不難發(fā)現(xiàn)，在不同的空速條件下，脫硝效率會(huì)隨著氨氮摩爾比的增加而升高。當(dāng)空速一定時(shí)，在氨氮摩爾比≤0.8條件下，氨氮摩爾比增大會(huì)造成脫硝效率迅速提升，在0.8<氨氮摩爾比<1.0條件下，脫硝效率上升速率趨于平緩，在氨氮摩爾比≥1.0條件下，脫硝效率基本保持穩(wěn)定。因此得出結(jié)論，選用的氨氮摩爾比≥1.0時(shí)對(duì)提高脫硝效率并沒(méi)有很好的促進(jìn)效果，并且還會(huì)增加還原劑使用量和氨的漏失，會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。因此最優(yōu)的氨氮摩爾比應(yīng)控制在0.8至1.06之間。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)氮氧化物排放新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，為了控制氮氧化物排放量，SCR脫硝技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越多被國(guó)內(nèi)大型電廠(chǎng)成功運(yùn)用。本文采用的SCR脫硝小型實(shí)驗(yàn)裝置是在參數(shù)可控、較為理想的氣體條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，雖不能簡(jiǎn)單套用在實(shí)際燃煤電廠(chǎng)脫硝裝置上，但通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)考察了相關(guān)因素對(duì)催化反應(yīng)性能的影響，建立起催化劑脫硝效率和相關(guān)影響因素之間的線(xiàn)性關(guān)系，并得出以下結(jié)論：（1）當(dāng)反應(yīng)溫度和氨氮摩爾比保持一定時(shí)，脫硝效率隨空速增大而降低。（2）當(dāng)氨氮摩爾比和空速保持一定時(shí)，脫硝效率隨反應(yīng)溫度升高而升高，且影響效果越來(lái)越小。（3）當(dāng)空速和反應(yīng)溫度保持一定時(shí)，脫硝效率隨氨氮摩爾比的增大而升高，且影響效果越來(lái)越小。

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