导读：玻璃熔窑产生的大量氮氧化物对环境、人体和动植物的危害十分严重.本文重点介绍了SCR脱硝技术的反应原理、反应温度、脱硝控系统组成、技术优势、运行效果和成本等.结果表明,SCR工艺对降低玻璃熔窑烟气中NOx浓度效果显著,使企业能够达到污染物排放标准,投资和运行成本低,脱硝剂使用和储存安全,具有良好的环境效益及市场前景.
1·引言
玻璃工业作为国民经济的基础产业，既是耗能大户，又是污染严重的行业之一。玻璃熔窑烟气中的主要污染物有S2、粉尘和NOx。由于玻璃熔化工艺温度非常高，热力型氮氧化物产生量非常大，导致玻璃熔窑的NOx排放浓度高达数千毫克每标米立方，远高于水泥、陶瓷等其他类型的工业炉窑产生的氮氧化物。
NOx对环境、人体和动植物的危害十分严重，NOx作为酸性气体，经氧化后溶于水生成HNO3、HNO2,并随雨水降到地面，形成酸雨。排人大气中的NOx与碳氢化合物等一次污染物在紫外线的作用下发生光化学反应产生二次污染物，这些一、二次污染物的混合物将形成光化学烟雾。NOx也是细颗粒物的前体物，细颗粒物对空气质量和能见度等有重要的影响，细颗粒物对人体呼吸系统、心血管系统、癌症、生殖与神经系统都有很严重的危害。
目前，我国平板玻璃工业已全面执行氮氧化物700 mg/m3 的排放标准，行业面临严峻的氮氧化物控制形势。因此，研究并推广玻璃熔窑高效烟气脱硝技术，对玻璃工业发展及大气环境保护均具有重要意义，是我国玻璃行业执行环保标准、实施清洁生产的重中之重。
2·SCR脱硝技术简介
SCR（Selective Catalytic Reduction）即为选择性催化还原技术，目前氨催化还原法是应用得最多的技术。它没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高（可达90%以上），运行可靠，便于维护等优点。 选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下，NH3优先和NOx发生还原脱除反应，生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，
其主要反应式为：
1）4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
2）2NO2+4NH3 +O2→ 3N2+6H2O
在没有催化剂的情况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（980℃左右）进行，采用催化剂时其反应温度可控制在300-400℃下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度，上述反应为放热反应，由于NOx在烟气中的浓度较低， 故反应引起催化剂温度的升高可以忽略。
3·SCR脱硝技术工作原理
选择性催化还原法（SCR）脱硝技术是指在催化剂的作用下，还原剂与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的NOx。 选择性是指还原剂NH3和烟气中的NOx发生还原反应，而不与烟气中的氧气发生反应。
4·SCR脱硝系统组成
SNCR 脱硝系统主要包括SCR反应器、催化剂、反应器壳体和钢结构、烟道系统、还原剂储存制备供应系统、还原剂喷射系统 、和吹灰系统。
1、SCR反应器
反应器的截面尺寸根据锅炉的大小设计，每台脱硝反应器设计成2＋1层催化剂布置方式，其中上层为预留层。烟气经过与氨气均匀混合后垂直向下流经反应器，反应器入口设置气流均布装置，反应器主要由里面布置的催化剂、催化剂支撑梁、反应器壳体、密封板等组成。 在反应器内，还原剂（液氨）在催化剂的作用下与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的NOx。
2、催化剂
催化剂有贵金属和普通金属之分，贵金属催化剂由于它们和硫反应，且价格昂贵，实际上不予采用，普通催化剂催化效率不是很高，价格也比较贵，要求反应温度范围为300～400℃。比较常用的催化剂含有氧化钒和氧化钛。 SCR催化剂由陶瓷支架和活性成分（氧化钒，氧化钛，有时候还有钨）组成，现在使用的催化剂性状主要有两种：蜂窝形和板形。采用预制成型的蜂窝型陶瓷，催化剂填充在蜂窝空中或涂刷在基质上。采用板形时在支撑材料外涂刷催化剂。烟气含尘时，吸收塔一般是垂直布置，烟气由上而下流动。催化剂布置在2层到4层（或组）催化剂床上，为充分利用催化剂，一般布置3层或4层，同时提供一个备用的催化床层。当催化剂活性降低时，在备用层中安装催化剂。持续失活后，在旋转基座上更换催化剂，一次只换一层，从顶层开始，这种方法可 以充分利用催化剂。吸收塔内布置吹灰器，定期吹灰，吹去沉积在催化床上的灰尘。 SCR系统的性能主要由催化剂的质量和反应条件所决定。在SCR反应器中催化剂体积越大，NOx的脱除率越高同时氨的逸出量也越少，然而 SCR工艺的费用也会显著增加。
3、反应器壳体和钢结构
反应器壳体是包含催化剂的外部结构，主要由框架钢结构、钢板焊接而形成密闭的空间。为了防止烟气的散热，在反应器内外护板之间布置保温材料。 为支撑催化剂，在每层催化剂的下面布置有支撑钢结构梁，将催化剂模块成排布置在支撑梁上。 在反应器的入口设置气流均布装置，反应器内部易于磨损的部位设有防磨措施。内部各种加强板及支架均设计成不易积灰的型式，同时将考虑热膨胀的补偿措施。在反应器壳体上设置更换催化剂的门、人孔门和安装声波吹灰器的孔。
4、烟道系统
烟道分为反应器入口烟道和出口烟道二部分。 入口烟道从锅炉尾部省煤器出口膨胀节至反应器入口为止。在入口烟道上布置有氨喷射装置、管式混合器、烟气导流板和灰斗等。 出口烟道从反应器出口至锅炉尾部空预器入口为止。在出口烟道上布置有烟气导流板等。
5、还原剂储存制备供应系统
还原剂用罐装卡车运输，以液体形态储存于还原剂储罐中；还原剂在注入SCR 系统烟气之前经由蒸发器蒸发气化，并经过缓冲罐稳压后供应反应器脱硝使用，这部分工作都是在还原剂储存制备供应系统内完成的。 还原剂储存制备供应系统主要由卸料压缩机、还原剂储罐、还原剂蒸发槽、还原剂缓冲槽及还原剂输送管道等，并备有氮气吹扫系统。
6、还原剂喷射系统
还原剂喷射系统包括由气化的还原剂与稀释空气混合，通过喷还原剂格栅喷入SCR反应器上游的烟气中这一工艺过程。
6.1稀释风机
还原剂在空气中的体积浓度达到16～25%时，会形成II类可燃爆炸性混合物。为保证注入烟道的还原剂与空气混合物的安全，除控制混合器内还原剂的浓度远低于其爆炸下限外，还保证氨在混合器内均匀分布，喷入反应器入口烟道的氨气为空气稀释后的含5％左右还原剂的混合气体。所选择的风机满足脱除烟气中NOx最大值的要求，并留有一定的余量。稀释风机按2台100％容量设置（1运1备）。风量裕度不低于10%，风压裕度不低于20%。
6.2 还原剂/空气混合器
为了保证还原剂与稀释空气均匀混合，每台锅炉采用2台混合器，混合器为隔板式。
6.3 还原剂喷射格栅
还原剂的注入采用格栅式，在管道上布置很多喷嘴，以保证喷入烟道内的还原剂与烟气均匀分配和混合。在喷射格栅的入口每一区域分配管道上设有手动流量调节阀，以调节个个区域还原剂的分配。
7、吹灰系统
SCR反应器采用声波吹灰器，每台反应器安装一套声波吹灰系统。每一层催化剂设置3台吹灰器，一台锅炉共装有12台声波吹灰器。吹灰控制纳入机组DCS系统。
5·SCR脱硝设备案例
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