SCR脱硝效率的主要影响因素

SCR脱硝效率的主要影响因素

影响脱硝效率的主要因素有反应温度、NH₃/NOx摩尔比、烟气空间速度(Sv)、氨与烟气的良好混合、催化剂等。

(1)反应温度:反应温度在一定程度上影响着NH₃与NOx的化学反应速率，还影响催化剂的活性。

SCR催化剂对烟气温度的依赖性由催化剂的活性组分性质及比例决定的。不同种类的催化剂具有各自独特的正常工作温度范围。目前广泛采用的SCR商业催化剂一般的工作温度在250~420℃之间。

当温度较低时，催化剂活性会下降，势必会影响NOx与NH₃发生催化还原反应的速率，进而影响脱硝效率，还有可能发生SO₂的氧化反应，生成的SO₃形成硫酸氨附着于催化剂的表面，进一步阻止NOx催化还原反应的顺利发生。

而当温度较高时，一方面，会直接影响催化剂的活性;另一方面，可能会发生NH₃被O₂氧化生成NOx的副反应，从而增加烟气中的NOx，间接影响脱硝效率。

因此，在SCR运行过程中，反应温度的控制非常重要。

(2)烟气空间速度:烟气的空间速度S_V是单位体积催化剂能处理的烟气体积流量(转化为标准状态湿烟气)，该参数反映了烟气在SCR反应器内停留时间的长短。

通常情况下，SCR系统的脱硝效率会随着烟气空间速度的增大而降低，较大的空间速度不仅会造成对催化剂骨架的冲刷作用，影响催化剂的机械寿命，还会缩短烟气在SCR反应器内的停留时间，使得NOx与NH₃不能够充分反应，降低脱硝效率，增加氨的逃逸量，造成二次污染。

而当烟气空间速度较小时，催化反应设备就必须较大，催化剂用量也多，投资增加。

因此，在进行SCR系统设计时，需要选择合理的烟气空间速度，以保证氨和氮氧化物的充分反应。

烟气空间速度通常需要根据反应器布置、脱硝效率、烟气的温度、粉尘浓度等相关因素综合考虑。

(3)NH₃/NOx摩尔比:从NH₃与NOx发生的催化还原反应式可以看出，理论上脱除1moLNO,需要还原剂NH?的量为1mol。

在一定的范围内，NOx的脱除效率会随着系统内NH₃/NOx摩尔比的增加而增大，当NH₃/NOx摩尔比小于1时更加明显。

当NH₃/NOx摩尔比较小时，NH₃不足，会导致NOx的脱除率较低;当NH₃/NOx摩尔比较大时，NH₃未能充分利用就随烟气排出，将造成二次污染，或者与下游的SO₃在一定条件下发生反应生成硫酸氨，影响空气预热器和除尘器的稳定运行。

合理调节NH₃与NOx的比值，是保证烟气脱硝效率的重要手段。在脱硝系统运行时，提供的还原剂氨气不可能100%参与反应，其中小部分的氨气没有参与催化还原反应而随着烟气被带入下游的烟道，这种现象称为氨的逃逸。

氨的逃逸率是指反应器出口烟气中氨的浓度转换成6%O2量、干基的数值，氨的逃逸率是脱硝性能的重要指标之一。

一般将氨的逃逸量控制在5mg/L以内。必须注意的是，当系统运行较长时间后，脱硝催化剂活性会降低，氨逃逸量将超过允许值，这时就必须在SCR反应器内增加一层催化剂或更换新的催化剂代替失活的催化剂。

(4)氨与烟气的混合:要使得烟气中NOx的去除率达到预定值，必须创造良好的反应条件，也就是保证氨与烟气达到良好的混合，以便在催化剂的作用下能够充分接触、反应。

在设计时应用合理的喷氨格栅，能够使气流在反应器中分布均匀、流动方向调整得当，以保证催化剂能够发挥良好的作用。

(5)催化剂:在SCR脱硝系统中，催化剂是至关重要的。催化剂加速NO,与还原剂NHs的还原反应，其性能直接影响脱硝效率。

催化剂运行寿命指在催化剂安装之后，脱硝系统运行直至催化剂的活性不再满足脱硝系统的性能要求的累计时间，一般商业上应用的催化剂的运行寿命为24000h左右。

在催化剂投入使用的过程中，催化剂的活性会因烟气的成分或飞灰等的作用而逐渐下降，当其活性达不到系统的要求时需要及时清洗或更换催化剂。

必须注意的是，催化剂不仅仅会加快NOx与NH₃的还原反应，还会促进SO₂向SO₃的氧化作用。

SO₃的形成会给整个系统的稳定运行造成负面影响，SO₃会转化成硫酸氨或硫酸氢氨，造成空气预热器的堵塞或管道的腐蚀。

在运行时要尽量防止SO₂向SO₃的转化，一般SCR脱硝系统设计要求是SO₂/SO₃转化率不大于1%。

SCR脱硝系统中，影响脱硝效率的因素不止以上五个因素，还包括烟气条件如烟气中的O₂浓度、水含量及烟气中的飞灰等。

在进行SCR系统设计时需要综合考虑所有因素并借助相关的软件(如CFD)进行模拟优化，才能够使所设计的SCR系统能够满足要求。