低溫SCR脫硝工藝

低溫SCR脫硝技術(shù)在石灰回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用較為廣泛，其主要特點(diǎn)是適用于溫度較低的煙氣環(huán)境（通常在120℃至300℃之間）。該工藝通過噴射氨水或尿素作為還原劑，在催化劑的作用下將NOx還原為N2和H2O，從而實(shí)現(xiàn)脫硝。例如，湖北某鈣業(yè)企業(yè)的項(xiàng)目中，采用“石灰窯預(yù)熱器出口（200℃）+干法脫硫+高溫布袋除塵改造+低溫SCR脫硝”的工藝流程，有效提升了脫硝效率。

SNCR脫硝工藝

SNCR技術(shù)在石灰回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用相對(duì)較少，主要是因?yàn)槭一剞D(zhuǎn)窯的煙氣溫度較高，通常在1000℃左右，而SNCR工藝需要在較低溫度下才能有效進(jìn)行。盡管如此，某些項(xiàng)目仍嘗試通過調(diào)整注入位置和優(yōu)化反應(yīng)時(shí)間來提高SNCR的脫硝效率，但實(shí)際效果有限。

聯(lián)合脫硝工藝

為了提高脫硝效率，部分項(xiàng)目采用聯(lián)合脫硝工藝，如“SNCR+SCR”或“SNCR+中高溫塵硝一體化裝置”等。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)與局限性

SCR脫硝技術(shù)因其高效性和成熟性成為主流選擇，尤其適用于石灰回轉(zhuǎn)窯的低溫?zé)煔猸h(huán)境。然而，SNCR技術(shù)由于其局限性（如溫度要求較高、反應(yīng)時(shí)間短等），在石灰回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用較為有限。

石灰回轉(zhuǎn)窯煙氣脫硝技術(shù)以低溫SCR為主，結(jié)合SNCR和聯(lián)合脫硝工藝，能夠有效降低NOx排放，滿足環(huán)保要求。不同項(xiàng)目根據(jù)具體工況選擇合適的脫硝方案，以實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

根據(jù)證據(jù)，濕法脫硫后的煙氣溫度通常在30-50℃，濕度可以達(dá)到100-200g/Nm3，這比大氣平均濕度（約9g/Nm3）高出許多倍。這種高濕度的煙氣不僅對(duì)設(shè)備的腐蝕和維護(hù)提出了更高的要求，還可能對(duì)環(huán)境造成額外的水汽排放問題。例如，每年通過濕法脫硫排放到大氣中的水汽量可能達(dá)到40億噸。

在實(shí)際操作中，濕法脫硝和濕法脫硫的組合工藝需要特別注意煙氣濕度的控制。例如，在SNCR-SCR耦合脫硝+濕法石灰石-石膏煙氣脫硫+濕式靜電除塵的組合工藝中，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)超低排放，但氨逃逸控制和濕度管理仍需進(jìn)一步優(yōu)化。此外，濕式電除塵器的應(yīng)用也需要考慮煙氣濕度對(duì)設(shè)備性能的影響。

因此，在燃煤電廠煙氣脫硝過程中，濕度的控制不僅是技術(shù)問題，也是環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性的重要考量因素。合理控制煙氣濕度有助于提高脫硝效率、減少設(shè)備腐蝕和降低運(yùn)行成本。同時(shí)，還需關(guān)注濕法脫硫后煙氣中水汽的排放問題，以避免對(duì)環(huán)境造成不必要的影響。

SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)能夠顯著提高脫硝效率。通過SNCR階段初步去除部分NOx，再利用SCR階段進(jìn)一步處理剩余的NOx，整體脫硝效率可以達(dá)到80%以上，甚至在某些情況下可以達(dá)到90%以上。這種組合方式不僅彌補(bǔ)了單一技術(shù)的不足，還充分利用了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。由于SNCR階段已經(jīng)初步降低了NOx濃度，因此SCR階段所需的催化劑用量和反應(yīng)器體積得以減少，從而降低了整體投資和運(yùn)行成本。此外，由于催化劑用量減少，系統(tǒng)的壓降也相應(yīng)減小，這進(jìn)一步降低了運(yùn)行費(fèi)用。

第三，SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)具有良好的空間適應(yīng)性。由于SCR反應(yīng)塔體積較小，特別適合空間受限的場(chǎng)合。同時(shí)，該技術(shù)簡(jiǎn)化了還原劑噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，無需設(shè)置復(fù)雜的旁路系統(tǒng)，減少了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度和對(duì)場(chǎng)地的要求。

第四，SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)還具有較低的氨逃逸率和腐蝕控制優(yōu)勢(shì)。由于SNCR階段已經(jīng)進(jìn)行了初步脫硝，SCR階段主要處理未反應(yīng)的NOx，因此氨逃逸率較低，通常小于4mg/Nm3。此外，由于減少了催化劑用量，有助于控制SO2向SO3的轉(zhuǎn)化，從而減少NH4HSO4的生成，降低對(duì)下游設(shè)備的腐蝕危害。

SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高效的NOx去除，還能在經(jīng)濟(jì)性和空間適應(yīng)性方面提供顯著優(yōu)勢(shì)，并且具有較低的氨逃逸率和腐蝕控制能力。這種技術(shù)適用于燃煤電廠、垃圾焚燒爐等多種工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，是一種成熟且高效的煙氣治理方案。

選擇合適的脫硝工藝：根據(jù)氮氧化物的原始濃度、排放限值以及運(yùn)行成本等因素，選擇適合的脫硝工藝。常見的脫硝方法包括選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR），以及其他如氧化法和低氮燃燒工藝等。

控制脫硝劑的使用：在SCR工藝中，催化劑的最佳活性溫度范圍是300-420℃，因此需要嚴(yán)格控制煙氣溫度。同時(shí)，噴氨流量和稀釋風(fēng)流量需要根據(jù)鍋爐負(fù)荷的變化進(jìn)行調(diào)整，以優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)并提高經(jīng)濟(jì)性。

氨泄漏的預(yù)防與控制：在使用液氨作為還原劑時(shí)，必須采取有效的措施防止氨氣泄漏，確保廠界氨氣濃度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此外，氨區(qū)應(yīng)設(shè)置防曬、防雨及噴淋設(shè)施，并定期檢查這些設(shè)施以確保其處于備用狀態(tài)。

設(shè)備的安全運(yùn)行與維護(hù)：在煙氣脫硝系統(tǒng)運(yùn)行過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)程，包括對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，以及制定應(yīng)急預(yù)案。對(duì)于可能出現(xiàn)的故障，應(yīng)及時(shí)處理并記錄事故情況，以便總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

防腐蝕措施：在煙氣脫硝過程中，需要采取一系列防腐蝕措施，如減少煤氣媒介中的濕分含量，防止酸性氣體電離和電化學(xué)腐蝕，從而延長設(shè)備的使用壽命。

二次污染的控制：在設(shè)計(jì)脫硝工程時(shí)，應(yīng)考慮二次污染的控制措施，例如廢水處理和噪聲控制等，以符合國家及地方的環(huán)保法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。

催化劑的選擇與維護(hù)：SCR脫硝催化劑的選擇應(yīng)考慮其高效性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性，同時(shí)要防止催化劑受潮或腐蝕。如果催化劑發(fā)生堵塞或腐蝕現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)更換。

通過以上措施，可以有效提高煙氣脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性，減少對(duì)環(huán)境的影響。

SCR脫硝的基本流程如下：

氨水制備：氨水通常以20%的質(zhì)量濃度提供，通過氨水泵從儲(chǔ)罐中抽出，并經(jīng)過稀釋處理，形成適合反應(yīng)的濃度，例如5%的氨水溶液。

氨水蒸發(fā)：在SCR系統(tǒng)中，氨水通過蒸發(fā)器加熱轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氨，然后與空氣混合，形成合適的氨氣濃度，通常為5%左右。

噴射系統(tǒng)：蒸發(fā)后的氨氣通過噴槍均勻地噴入SCR反應(yīng)器入口煙道中，與煙氣充分混合。噴槍的設(shè)計(jì)需要確保氣態(tài)氨和煙氣的均勻混合，以提高脫硝效率。

SCR反應(yīng)器：在SCR反應(yīng)器內(nèi)，氨氣在催化劑的作用下與煙氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?。SCR催化劑通常由V2O5、WO3及MoO3等金屬氧化物組成，工作溫度范圍為320℃至430℃。

煙氣處理：經(jīng)過SCR反應(yīng)器處理后的凈煙氣，通過除塵器、引風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)一步處理后排放。SCR系統(tǒng)通常布置在鍋爐尾部，以確保煙氣在進(jìn)入電除塵器或脫硫系統(tǒng)之前完成脫硝。

氨逃逸控制：為了減少氨逃逸，SCR系統(tǒng)通常配備聲波吹灰器，定時(shí)對(duì)催化劑進(jìn)行吹掃，以保持催化劑活性并延長其使用壽命。

經(jīng)濟(jì)性分析：SCR脫硝技術(shù)在電廠低質(zhì)量濃度NOx的脫除中具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，尤其是在需要滿足超低排放要求的情況下，通過增設(shè)脫硝催化劑層數(shù)可以進(jìn)一步提高脫硝效率。

SCR脫硝技術(shù)通過使用氨水作為還原劑，在催化劑的作用下將NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O，從而達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)不僅適用于燃煤電廠，也廣泛應(yīng)用于工業(yè)爐窯等領(lǐng)域的煙氣治理。

SCR脫硝技術(shù)的基本原理是在催化劑的作用下，向溫度在160~400℃的煙氣中噴入氨水，選擇性地與NOx反應(yīng)，生成氮?dú)夂退瑥亩_(dá)到脫硝的目的。SCR脫硝技術(shù)具有高脫硝效率，通?？梢赃_(dá)到90%以上，且不會(huì)造成環(huán)境污染。

在水泥窯煙氣處理中，SCR脫硝技術(shù)可以分為高溫脫硝和中低溫脫硝兩種工藝路線。高溫脫硝技術(shù)通常將SCR反應(yīng)塔設(shè)置在煙氣余熱鍋爐之后，利用余熱鍋爐中煙氣粉塵的自分離沉降作用，降低進(jìn)入SCR反應(yīng)塔的煙氣粉塵濃度，減少催化劑磨損和堵塞風(fēng)險(xiǎn)。 中低溫脫硝技術(shù)則對(duì)催化劑材料性能有新的要求，如中低溫催化反應(yīng)活性和高抗硫堿特性。

SCR脫硝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括反應(yīng)塔設(shè)計(jì)、吹灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)、噴氨系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及自動(dòng)控制與檢測(cè)系統(tǒng)。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)SCR脫硝系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效脫硝效果。 工程應(yīng)用案例顯示，中低溫SCR脫硝系統(tǒng)在長興南方熟料產(chǎn)量6400t/d運(yùn)行情況下的氨水消耗小于2kg/t，系統(tǒng)脫硝熟料氨水成本在1.75元/t左右，可實(shí)現(xiàn)NOx排放值小于50mg/Nm3。

然而，SCR脫硝技術(shù)在水泥行業(yè)中的應(yīng)用也面臨一些挑戰(zhàn)。例如，水泥窯尾煙氣的粉塵濃度顯著高于燃煤鍋爐，這增加了SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行難度。 此外，SCR脫硝技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用相對(duì)較晚，相關(guān)項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)間相對(duì)較短，且NOx控制排放的指標(biāo)普遍較為寬松。

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，一些研究和實(shí)踐表明，通過結(jié)合低氮燃燒、分級(jí)燃燒和SNCR（選擇性非催化還原）技術(shù)，可以進(jìn)一步提高脫硝效率并滿足更嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。例如，在某些歐洲水泥廠中，SCR裝置在某一段時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了200mg/m3以下的排放水平，證明SCR技術(shù)是可行的。

SCR脫硝技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用前景廣闊，但需要針對(duì)水泥窯煙氣的具體特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳的脫硝效果和經(jīng)濟(jì)效益。

尿素溶液的制備：首先，將固體尿素與去離子水混合，制成濃度為40%至50%的尿素溶液。這一步通常在溶解罐中進(jìn)行，尿素粉末通過螺旋給料機(jī)輸送到溶解罐里，然后用去離子水溶解。

尿素溶液的儲(chǔ)存與供應(yīng)：制備好的尿素溶液儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中，儲(chǔ)罐通常設(shè)有加熱裝置以保持溶液溫度不低于40°C，以確保其流動(dòng)性。尿素溶液通過供液泵、計(jì)量與分配裝置輸送到霧化噴嘴，然后進(jìn)入絕熱分解器。

尿素溶液的熱解：在絕熱分解器中，尿素溶液被加熱至高溫（通常在600℃左右），在此過程中尿素分解生成氨（NH3）、二氧化碳（CO2）和水蒸氣。這個(gè)過程稱為尿素的熱解法。

氨氣的生成與噴射：分解產(chǎn)生的氨氣與稀釋空氣混合均勻后，通過噴槍噴入SCR反應(yīng)器中。噴槍通常使用雙流體霧化技術(shù)，將尿素溶液霧化成微小顆粒，以增加與煙氣的接觸面積，提高反應(yīng)效率。

脫硝反應(yīng)：在SCR反應(yīng)器中，氨氣與煙氣中的NOx在催化劑的作用下發(fā)生還原反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?。這一過程主要依賴于催化劑提供的活性位點(diǎn)，使氨與NOx充分反應(yīng)。

余氨去除與排放：為了防止氨氣的逃逸對(duì)環(huán)境造成影響，需要在SCR系統(tǒng)后設(shè)置氨氧化或吸收裝置，以去除可能殘留的氨氣，確保排放的煙氣符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)控制與監(jiān)測(cè)：整個(gè)SCR系統(tǒng)由電控單元進(jìn)行控制，根據(jù)煙氣流量、催化劑溫度和NOx濃度等參數(shù)精確計(jì)算所需的尿素噴射量，并通過傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整，以確保系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

SCR脫硝技術(shù)通過尿素的熱解生成氨氣，并在催化劑的作用下將NOx還原為無害物質(zhì)，從而達(dá)到減少氮氧化物排放的目的。這種方法相比傳統(tǒng)的SNCR技術(shù)具有更高的靈活性和效率，并且由于尿素的物理性質(zhì)較為安全，因此在工業(yè)應(yīng)用中得到了廣泛使用。

SNCR技術(shù)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于電廠老機(jī)組改造，能有效滿足嚴(yán)格的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)。在循環(huán)流化床鍋爐中，由于其燃燒溫度較低，且旋風(fēng)分離器的混合效果強(qiáng)烈，能夠確保還原劑與煙氣的充分混合，提高脫硝效率。

然而，SNCR技術(shù)也存在一些問題，例如氨逃逸率較高，可能達(dá)到8×10^-6，這會(huì)導(dǎo)致尾部煙道的積灰和腐蝕。此外，在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，最佳脫硝反應(yīng)溫度窗口與爐內(nèi)溫度出現(xiàn)差異，導(dǎo)致脫硝效率和氨利用率較低。

為了提高脫硝效率并降低氨消耗量，可以采取一些優(yōu)化措施，如改變噴槍布置位置、優(yōu)化鍋爐低氮燃燒、調(diào)整噴槍霧化效果等。在某些情況下，還可以結(jié)合選擇性催化還原（SCR）技術(shù)，以進(jìn)一步提高脫硝效率，達(dá)到超低排放的要求。

SNCR技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，并且在經(jīng)濟(jì)性和效率上具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而，針對(duì)不同的運(yùn)行條件和排放要求，可能需要結(jié)合其他技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改造，以實(shí)現(xiàn)更高效的脫硝效果。

催化劑特性：催化劑的活性、載體材料、孔結(jié)構(gòu)、比表面積和熱穩(wěn)定性等對(duì)脫硝效率有重要影響。高效的催化劑可以降低反應(yīng)溫度，提高脫硝效率，并具備良好的耐毒性和機(jī)械穩(wěn)定性。

反應(yīng)溫度：SCR反應(yīng)通常需要在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，一般為280℃至420℃之間。在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)，催化劑的活性最高，反應(yīng)效率最佳。溫度過高或過低都會(huì)影響脫硝效率。

氨氮摩爾比：氨與NOx的摩爾比例需精確控制，過高或過低都會(huì)影響脫硝效率和氨逃逸。合適的氨氮比（如1.05）能夠達(dá)到較高的NOx去除率。

煙氣成分和濃度：NOx濃度、氧氣含量、SOx和其他污染物的存在會(huì)影響反應(yīng)效率和催化劑壽命。例如，高濃度的SO2會(huì)與氨反應(yīng)生成硫銨顆粒，堵塞催化劑微孔，降低其活性。

空速和停留時(shí)間：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過催化劑的氣體體積量（空速）以及煙氣在催化劑床層中的停留時(shí)間直接影響反應(yīng)的充分程度。合理的空速和足夠的停留時(shí)間可以提高NOx的轉(zhuǎn)化率。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)和流場(chǎng)優(yōu)化：包括催化劑布置、流場(chǎng)優(yōu)化和吹灰系統(tǒng)有效性，這些因素影響工藝效率和催化劑性能。

操作和控制策略：精確的操作參數(shù)控制和自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化工藝運(yùn)行，確保不同工況下高脫硝效率。

氧氣濃度：氧氣不足會(huì)導(dǎo)致脫硝效率下降，反應(yīng)物消耗不均，催化劑中毒，以及系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。

通過綜合考慮并優(yōu)化上述因素，可以提高SCR法脫硝工藝的效率和穩(wěn)定性，有效控制氮氧化物排放，保護(hù)環(huán)境。

SCR反應(yīng)器內(nèi)部裝有催化劑模塊，煙氣從上向下流動(dòng)，通過催化劑層時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)，將NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O。為了確保反應(yīng)效果，反應(yīng)器內(nèi)通常設(shè)有多個(gè)催化劑層，并配備導(dǎo)流和均流裝置，以保證煙氣與氨氣充分混合和均勻分布。此外，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)還需考慮耐高溫、抗磨損以及防止催化劑堵塞等因素。

SCR脫硝反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于燃煤、燃?xì)狻⑷加湾仩t等多種工業(yè)領(lǐng)域，具有高效、穩(wěn)定的特點(diǎn)，脫硝效率通常可達(dá)80%至95%。然而，SCR技術(shù)也存在一定的局限性，如初始投資和運(yùn)行成本較高，催化劑需要定期更換，且對(duì)煙氣溫度有一定要求。