电厂SCR烟气脱硝效率影响因素实验研究

梁谦 陈炽璋

摘 要：研究了选择性催化还原法（SCR）的脱硝原理及脱硝效率的影响因素。研究结果印证了反应温度、空速、氨氮摩尔比的变化会对SCR工艺系统脱硝性能产生影响。

关键词：SRC 脱硝效率 影响因素

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

作者简介：梁谦（1983-），男，毕业于武汉大学，工程师，研究方向：环境保护。

0 引言

近年来，随着人们环保意识的增强及国家对气体污染物的排放限值趋于严格，脱硝技术在以煤炭为燃料的电力企业的应用越来越广。选择性催化还原法（SCR）的脱硝原理是以氨气为还原剂，并在催化剂的催化作用下，将烟气中氮氧化物还原成与大气无毒无污染的氮气和水。目前，SCR脱硝技术因其的稳定性、高效性、易推广性等方面的突出性能，在电厂烟气脱硝工程中得到了广泛的采用。本文在参数可控、较为理想的气体条件下进行试验，考察各种情况下不同因素对SCR工艺系统脱硝性能的影响，为建立催化活性和有关影响因素之间的定量关系提供数据依据。

1 实验部分

1.1 实验装置

SCR脱硝小型实验装置主要包括4个部分：由高压气体标气瓶、烟气混合器构成的模拟烟气系统；由反应器、电加热器构成的催化反应系统；由湿式流量计、NH3吸收瓶和气体分析仪构成的采样分析系统；由电磁阀及减压阀、热电偶、压力计、质量流量控制计和自控装置构成的控制系统。

1.2 实验方法

高压气体瓶中的标气O2、N2、NO、SO2组成的气源通过质量流量计控制通入混合器中，当模拟烟气被加热至150℃～200℃后，打开阀门通入氨气，模拟烟气和通入的氨气经混合均匀后进入到加热器，在加热器中被加热至250℃～400℃后混合烟气才能进入到催化反应器。在实验整个过程中，需要用到气体分析仪对反应器进出口处的烟气进行采样和分析。

1.3 研究对象

实验的研究因素有反应温度、空速和NH3/NOx 摩尔比。

2 实验结果与分析

2.1空速对脱硝效率的影响

烟气在反应器中的空速（SV）是SCR脱硝技术中的一个关键参数，它是指单位时间里每个催化反应单元所能处理的量，表征的是反应过程的时间维度。

当实验工况条件为入口处NO浓度500？L/L、反应温度400℃，氨氮摩尔比分别为0.6、0.8、1.0，得出空速对脱硝效率影响的试验结果，详见图1（a）。从图中不难发现，在反应温度和氨氮摩尔比保持不变的条件下，脱硝效率会随着空速增大而逐渐降低。空速越大说明反应时间越短，会导致脱硝效率的下降。

图1

2.2 反应温度对脱硝效率的影响

当实验工况条件氨氮摩尔比1.0、入口处NO浓度 500？L/L，空速分别为1000、2000、3000和3650h-1时，得出反应温度对脱硝效率影响的试验结果，详见图1（b）。从图中不难发现，在空速保持一定的条件下，脱硝效率会随反应温度升高而上升。当反应温度由300℃开始上升时，脱硝效率上升速率较快，接下来随着反应温度继续升高，脱硝效率的上升速率趋于缓慢。在不同空速条件下，随着反应温度的继续上升，脱硝效率曲线越来越扁平，且向接近100%的临界值靠拢，这是因为当反应温度较低时，空速对脱硝效率的影响更为明显，当反应温度越高时，空速对脱硝效率影响随之减弱。

2.3 氨氮摩尔比对脱硝效率的影响

当实验工况条件为入口处NO浓度500？L/L、温度400℃，空速分别为1000和3650 h-1时，得出氨氮摩尔比对脱硝效率影响的实验结果，详见图1（c）。从图中不难发现，在不同的空速条件下，脱硝效率会随着氨氮摩尔比的增加而升高。当空速一定时，在氨氮摩尔比≤0.8条件下，氨氮摩尔比增大会造成脱硝效率迅速提升，在0.8<氨氮摩尔比<1.0条件下，脱硝效率上升速率趋于平缓，在氨氮摩尔比≥1.0条件下，脱硝效率基本保持稳定。因此得出结论，选用的氨氮摩尔比≥1.0时对提高脱硝效率并没有很好的促进效果，并且还会增加还原剂使用量和氨的漏失，会对环境造成二次污染。因此最优的氨氮摩尔比应控制在0.8至1.06之间。

3 结语

随着我国氮氧化物排放新标准的实施，为了控制氮氧化物排放量，SCR脱硝技术已经越来越多被国内大型电厂成功运用。本文采用的SCR脱硝小型实验装置是在参数可控、较为理想的气体条件下进行实验，虽不能简单套用在实际燃煤电厂脱硝装置上，但通过具体实验考察了相关因素对催化反应性能的影响，建立起催化剂脱硝效率和相关影响因素之间的线性关系，并得出以下结论：（1）当反应温度和氨氮摩尔比保持一定时，脱硝效率随空速增大而降低。（2）当氨氮摩尔比和空速保持一定时，脱硝效率随反应温度升高而升高，且影响效果越来越小。（3）当空速和反应温度保持一定时，脱硝效率随氨氮摩尔比的增大而升高，且影响效果越来越小。

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