電廠SCR煙氣脫硝效率影響因素實驗研究

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。研究結果印證了反應溫度、空速、氨氮摩爾比的變化會對SCR工藝系統脫硝性能產生影響。

關鍵詞：SRC 脫硝效率 影響因素

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

作者簡介：梁謙（1983-），男，畢業于武漢大學，工程師，研究方向：環境保護。

0 引言

近年來，隨著人們環保意識的增強及國家對氣體污染物的排放限值趨于嚴格，脫硝技術在以煤炭為燃料的電力企業的應用越來越廣。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毒無污染的氮氣和水。目前，SCR脫硝技術因其的穩定性、高效性、易推廣性等方面的突出性能，在電廠煙氣脫硝工程中得到了廣泛的采用。本文在參數可控、較為理想的氣體條件下進行試驗，考察各種情況下不同因素對SCR工藝系統脫硝性能的影響，為建立催化活性和有關影響因素之間的定量關系提供數據依據。

1 實驗部分

1.1 實驗裝置

SCR脫硝小型實驗裝置主要包括4個部分：由高壓氣體標氣瓶、煙氣混合器構成的模擬煙氣系統；由反應器、電加熱器構成的催化反應系統；由濕式流量計、NH3吸收瓶和氣體分析儀構成的采樣分析系統；由電磁閥及減壓閥、熱電偶、壓力計、質量流量控制計和自控裝置構成的控制系統。

1.2 實驗方法

高壓氣體瓶中的標氣O2、N2、NO、SO2組成的氣源通過質量流量計控制通入混合器中，當模擬煙氣被加熱至150℃～200℃后，打開閥門通入氨氣，模擬煙氣和通入的氨氣經混合均勻后進入到加熱器，在加熱器中被加熱至250℃～400℃后混合煙氣才能進入到催化反應器。在實驗整個過程中，需要用到氣體分析儀對反應器進出口處的煙氣進行采樣和分析。

1.3 研究對象

實驗的研究因素有反應溫度、空速和NH3/NOx 摩爾比。

2 實驗結果與分析

2.1空速對脫硝效率的影響

煙氣在反應器中的空速（SV）是SCR脫硝技術中的一個關鍵參數，它是指單位時間里每個催化反應單元所能處理的量，表征的是反應過程的時間維度。

當實驗工況條件為入口處NO濃度500？L/L、反應溫度400℃，氨氮摩爾比分別為0.6、0.8、1.0，得出空速對脫硝效率影響的試驗結果，詳見圖1（a）。從圖中不難發現，在反應溫度和氨氮摩爾比保持不變的條件下，脫硝效率會隨著空速增大而逐漸降低。空速越大說明反應時間越短，會導致脫硝效率的下降。

圖1

2.2 反應溫度對脫硝效率的影響

當實驗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，得出反應溫度對脫硝效率影響的試驗結果，詳見圖1（b）。從圖中不難發現，在空速保持一定的條件下，脫硝效率會隨反應溫度升高而上升。當反應溫度由300℃開始上升時，脫硝效率上升速率較快，接下來隨著反應溫度繼續升高，脫硝效率的上升速率趨于緩慢。在不同空速條件下，隨著反應溫度的繼續上升，脫硝效率曲線越來越扁平，且向接近100%的臨界值靠攏，這是因為當反應溫度較低時，空速對脫硝效率的影響更為明顯，當反應溫度越高時，空速對脫硝效率影響隨之減弱。

2.3 氨氮摩爾比對脫硝效率的影響

當實驗工況條件為入口處NO濃度500？L/L、溫度400℃，空速分別為1000和3650 h-1時，得出氨氮摩爾比對脫硝效率影響的實驗結果，詳見圖1（c）。從圖中不難發現，在不同的空速條件下，脫硝效率會隨著氨氮摩爾比的增加而升高。當空速一定時，在氨氮摩爾比≤0.8條件下，氨氮摩爾比增大會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定。因此得出結論，選用的氨氮摩爾比≥1.0時對提高脫硝效率并沒有很好的促進效果，并且還會增加還原劑使用量和氨的漏失，會對環境造成二次污染。因此最優的氨氮摩爾比應控制在0.8至1.06之間。

3 結語

隨著我國氮氧化物排放新標準的實施，為了控制氮氧化物排放量，SCR脫硝技術已經越來越多被國內大型電廠成功運用。本文采用的SCR脫硝小型實驗裝置是在參數可控、較為理想的氣體條件下進行實驗，雖不能簡單套用在實際燃煤電廠脫硝裝置上，但通過具體實驗考察了相關因素對催化反應性能的影響，建立起催化劑脫硝效率和相關影響因素之間的線性關系，并得出以下結論：（1）當反應溫度和氨氮摩爾比保持一定時，脫硝效率隨空速增大而降低。（2）當氨氮摩爾比和空速保持一定時，脫硝效率隨反應溫度升高而升高，且影響效果越來越小。（3）當空速和反應溫度保持一定時，脫硝效率隨氨氮摩爾比的增大而升高，且影響效果越來越小。

參考文獻

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