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摘要：在燃煤电厂中，SCR脱硝技术已被广泛应用，SCR脱硝效率的高低直接决定着氮氧化物（NOX）的排放能否满足环保指标要求。鉴于此，本文通过对脱硝效率的影响因素进行了分析，阐述了SCR脱硝技术工艺原理、影响SCR脱硝效率的多种因素，旨在可以为相关行业从业人员提供一些借鉴或参考，为运行人员提高或保持SCR脱硝效率提供一些理论和实践参考。
关键词：SCR脱硝效率；因素分析；控制措施
前言：改革开放以来，随着我国社会经济高速发展，对电力的需求急剧增长，我国电力结构又长期以传统化石燃料煤炭为主，2018年火电发电量占总发电量比例为73.32%，虽然国家大力发展水电、光伏、风电、核电等清洁能源，但水资源分布不均且有限，光伏、风电存在不间歇性，核电建设周期缓慢等因数的影响，在未来很长一段时间内，煤炭作为能源主体的地位还将持续。而煤炭燃烧时会产生很多有害物质，主要以NOx、硫氧化物、粉尘为主。基于环保压力和可持续发展要求，当今火电厂绝大多数都已标配脱硝、除尘器、脱硫等环保设备，减少对环境的危害，根据《石油炼制工业污染物排放标准》，自2017年7月1日开始，催化裂化装置在烟气排放中碳氧化合物的量不能超出200 mg/m3，限制区碳氧化物量不能高于100 mg/m3，在排放标准越来越严格的形势下，企业的生存压力也越来越大，怎样保证这些设备的高效率运行便成为保护人类健康的一项可研究的课题。
1、选择性还原法（SCR）脱硝工艺原理
选择性还原法：是在烟气中喷入NH3等还原剂，并通过使用催化剂使烟气中的氮氧化合物向N2进行转换。在氨的选择性催化反应中，还原剂能选择性地同氮氧化物产生反应，而非被O2氧化，所以，此反应叫做“选择性”。
2、 SCR脱硝效率的影响因素
所谓的脱硝效率定义为反应器入口和出口之间的氮氧化物浓度差与反应器入口的氮氧化物浓度之比。 在SCR脱硝工艺中，脱销效率会受很多因素影响：反应器进口NOx浓度、催化剂活性、烟气温度、进行反应的NH3浓度、反应时间、烟气流量、催化剂的结构形式、烟气同催化剂接触时间等。
2.1反应器进口NOx浓度的影响
NOx浓度越高，自然对脱硝效率形成负影响。NOx的生成的途径可分为热力型NOx、快速型NOx、燃料型NOx，据相关资料显示要控制煤燃烧过程中NOx的生成，主要途径是要控制燃烧型燃烧型NOx的生成，燃烧调整时注意在挥发分析出和燃烧的初期，加强煤粉气流与热烟气扰动，同时提高煤粉细度，从而提高热解温度和加热速度，使尽可能多的母氮在这个阶段得到释放出来，紧接着在挥发分燃烧阶段，合理配风，创造局部缺氧环境，使释放出的母氮尽可能多地通过NO的还原反应生成N2，由于还原性气氛的存在，NOx的生成量可大幅降低。由此可见，低氧燃烧是控制NOx的生成的有效途径。但有资料表明，低氧燃烧只适用于挥发分比较高的煤种，对于挥发分较低的贫煤、无烟煤，效果不是很好，还会使飞灰含碳量大幅升高。
2.2脱硝装置的烟气温度对脱硝效率的影响
由于脱硝催化剂V2O5存在一个活性温度，为保证脱硝效率能够达到最佳值，进入脱硝反应器的烟气温度需在催化剂V2O5的活性温度范围内，若烟气温度过高，长时间会使催化剂的表面通道和微孔出现一定的物理形变，减少了与催化剂接触的有效反应面积，从而使脱硝效率降低；若烟气温度过低，NOx、NH3相互反应生成了NH4NO3，NH4NO3作为副反应产物，会使催化剂的通道和微孔被堵塞，使脱硝效率降低。由此，为保证有较高的催化效率和催化剂使用寿命，SCR脱硝工艺中应控制反应温度一般为300～420℃之间。
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2.3进行反应的NH3浓度对脱硝效率的影响
NH3浓度对脱硝效率的影响：
以下为反应方程式
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
当NH3浓度增大时，脱硝效率首先会明显提高，随着NH3浓度的持续增加，其反应平衡逐渐正方向移动，提升了脱硝的反应速度；但当NH3浓度达到一定限值后，随着NH3浓度的继续增大，由于投入的NH3量高于催化剂表面NH3的吸附量，NH3氧化的一些副反应速率增加，如：当高于350℃时，NH3氧化到NO的副反应为：
4NH3+5O2→4NO+6H2O+907.3kJ
最终使脱硝效率降低，还会使没有反应的NH3逃逸量增加，不但会形成二次污染，造成经济损失，而且逃逸的NH3还会同烟气中的三氧化硫进行反应形成（NH4）HSO4、（NH4）2SO4，在下游设备结晶导致设备发生积灰堵塞，常见的情况会是空预器堵塞，使空预器前后差压增大，且不易消除，影响机组安全运行。由此，运行中NH3逃逸一般控制在4ppm以内为宜。
2.4催化剂中表面清洁度对脱硝效率的影响
由于脱硝反应装置位于省煤器出口，烟气粉尘量较大，反应器工作环境恶劣，大量粉尘会附着在催化剂表面，使NH3与催化剂接触面积减少，降低催化效果，使脱硝效率降低。另外，若催化剂表面积灰长期存在，为提高脱硝效率而加大NH3投入，会使过量NH3与烟气中的三氧化硫反应形成（NH4）HSO4、（NH4）2SO4，加重催化剂堵塞程度，使催化剂失效。由此可见，定期对脱硝装置进行吹灰保证催化剂表面清洁度意义重大，我厂规定对脱硝每8小时进行吹灰一次，吹灰蒸汽压力控制在1.0Mpa。
2.5不同结构形式的催化剂对脱硝效率的影响
催化剂的三种主要结构形式为：波纹式、蜂窝式、板式。在燃煤电厂SCR中三种催化剂的效果均较为显著，应用较多是蜂窝式、板式，波纹板式应用极少。催化剂的设计主要就是考虑选择具有较大反应接触面积，满足SCR脱硝效率、氨逃逸率等基本性能的设计要求。在防堵灰方面，板式催化剂流通面积最大，通常会高于85%，而其次是蜂窝式催化剂，约有80%的流通面积，而波纹板式催化剂同蜂窝式催化剂相近。从三种催化剂结构角度考虑，壁面夹角数量最少的就是板式，并且有最大的流通面积，发生堵灰的机会较小。
3结论
（1）对燃用较高挥发分煤种的电厂，进行低氧燃烧是降低NOx生成的有效途径；
（2）为保证有较高的催化效率和催化剂使用寿命，SCR脱硝工艺中应控制反应温度一般为300～420℃之间。
（3）为提高脱销运行安全性及经济性，脱硝装置在运行中NH3逃逸率一般控制在4ppm以内为宜。
（4）脱硝装置应定期吹灰，保证催化剂表面清洁度，才能保证SCR高效率安全运行。
（5）板式结构的催化剂性能突出，在建、扩建或需改造脱硝的电厂可以考虑使用。
结束语：
总而言之，上文对影响SCR 脱硝效率的主要因素进行了分析，并有针对地提出了相应的控制措施，希望可以为相关从业人员提供一定的参考，更好地从事相关工作，为燃煤电厂的环保事业贡献更大的力量。
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[5]刘武标.SCR烟气脱硝效率及催化剂活性的影响因素分析[J].能源工程，2012（3）.
论文作者:张维
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：催化剂论文; 烟气论文; 效率论文; 浓度论文; 反应器论文; 温度论文; 氧化物论文; 《电力设备》2019年第8期论文;