基于氨逃逸的SCR系统喷氨优化设计

1.2、SCR的布置方式

选择性催化还原（SCR）主要采用4类布置方式：高灰高温型、低灰高温型、低灰低温型和烟道型[4]。每种SCR工艺均具有自己的特点，国内目前火力发电厂主要采用高灰高温型布置（如图2）。

高灰型SCR反应器布置在省煤器出口和空气预热器进口之间，适用于相对恶劣的工作环境，催化剂活性惰化较快，烟气温度合适（320℃～420℃），经济性最高[5]。但是该布置方式下，催化剂容易受到飞灰对其造成的污染、腐蚀、磨损和堵塞，使得催化剂寿命相应减短。

2影响SCR脱硝系统的因素

2.1、NOx/NH3混合度的影响

SCR烟气脱硝反应的脱硝效率直接取决于烟气中NOx与NH3的混合度，从理论上讲，lmol的NOx完全被还原需要lmol的NH3，因此若喷氨量不足就容易降低脱硝效率，若过量喷氨保证了脱硝效率却又容易造成二次污染。因此当氨氮混合达到合理当量比，反应则充分完全，定义氨氮比不均匀性系数为：

式中：为氧氮比不均匀性系数；为入口界面上氧氮比标准差；为人口界面上氨氮比均值。如果过低则将造成SCR反应器局部区域脱硝效率降低或因NH3的过剩而形成氨逃逸，因此通过合理地布置烟道中导流板的位置、喷嘴格栅及喷嘴的流速，可以有效避免由于氨和烟气的混合不均带来的问题。保证系统内良好的氨氮混合比对实现SCR系统的超低排放及减少氨逃逸与硫酸氢铵（ABS）生成，具有重要意义[6]。

2.2温度的影响

在烟气量和NOx/NH3恒定的条件下进行实验，发现低温段NOx脱除率相对较低，随温度上升NOx脱除率逐渐增大，当达到一定温度后保持相对稳定，随温度的进一步升高，NOx脱除率有所降低。在各氨氮比下，脱硝效率均随着温度的升高先增大后减小，在380℃左右开始达到最大[7]。对于氨逃逸，随着温度的上升，反应速率增大，氨逃逸逐渐减小。NOx脱除率及氨逃逸随温度变化趋势如图3和图4所示。

产生这种情况的主要原因是，当催化剂采用V2O5-WO3/TiO2时，烟气温度降低，催化剂活性随之减弱，从而影响脱硝效率。烟气温度过低时，NH3与烟气中的SO2或SO3会发生不良反应，生成物铵盐黏附在催化剂表面堵塞微孔或腐蚀后续设备空预器[8]。因此为了降低温度对脱硝效率的影响，应当尽量保持锅炉工况的稳定或采取省煤器旁路来调整SCR脱硝系统烟气的入口温度。

3、SCR脱硝系统优化方案

3.1传统方案

SCR脱硝装置优化设计与运行的关键在于如何尽可能保证反应器内烟气的流动场、温度场及反应物的浓度场（NH3/NOx）均匀分布，以确保达到要求的脱硝效率并降低氨气逃逸量。由于多数电厂内省煤器出口到SCR烟气脱硝反应器入口处之间的烟道的设计与布置都比较紧凑且有两个直角拐弯，致使烟气速度和温度分部不均，难以保证烟气与氨气的均匀混合（如图5）。因此，对SCR反应器进行改造十分必要。

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