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摘要：燃煤电厂锅炉氮氧化物有效控制工作中通常可以分为一次燃烧控制措施和二次的烟气净化措施，如果采用一次燃烧控制措施无法很好的保证氮氧化物排放量达到对应的标准和要求的时候就必须要使用烟气脱硝装置，而当前应用比较广泛的技术就是SCR技术和SNCR技术。
关键词：电厂锅炉；烟气脱硝；SCR；
一、SCR烟气脱硝技术是一种以ＮＨ3为还原剂在催化剂的作用下将烟气中的NOX分解成无害的Ｎ2和Ｈ2Ｏ的干法脱硝方法
选择性催化还原法（SCR）脱硝技术是指在催化剂作用下，在280℃~420℃的温度范围内，还原剂（氨水、尿素等）有选择地将烟气中的NOX还原成为N2和H2O来减少NOX排放的技术，具有技术成熟、效率高、易控制等优势。在最新标准100mg/m3的排放限值下，目前乃至今后SCR技术仍是国内火电、化工等行业大机组脱硝项目的首选。
SCR脱硝技术的关键在于烟气能与还原剂充分地混合并以合适的速度和角度进入催化剂发生反应，这主要取决于脱硝装置内的流场分布，其中最关键的两个位置分别是喷氨格栅（AIG）上游截面和首层催化剂的上游截面，前者对氨浓度分布起到决定性作用，后者对脱硝性能有着最直接的影响。变异系数CV为标准差与平均数之比，是反应某数据的离散程度的绝对值，可作为评价SCR脱硝系统CFD流场优化的定量指标。
SCR烟气脱硝装置主要分为SCR反应器系统和液氨储存及供应系统，反应器一般位于锅炉省煤器后及空预器前。锅炉烟气进入一个垂直布置的SCR反应器里，在反应器里烟气向下流过均流板、催化剂层，随后进入空气预热器、电除尘器、引风机和FGD，最后通过烟囱排入大气。氨喷射格栅放置在SCR反应器上游的位置，ＮＨ3是通过氨喷射格栅注入到烟道与烟气混合的，然后进入反应器，通过催化剂层，在催化剂的作用下与NOX发生反应，以减少烟气中的NOX的浓度。
液氨储存及供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐及氨气稀释槽、废水泵、废水池等，此套系统提供氨气供脱硝反应使用。液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内，储罐输出的液氨在液氨蒸发器内蒸发为氨气，经氨气缓冲罐送达脱硝反应器系统。
二、SCR烟气脱硝技术的控制要点
2.1流场设计
通过数值模拟的方法，对初始设计方案进行研究，发现初始设计方案尚有需要改进之处。通过反复优化导流叶片的形状及位置，最终的结构满足现有的技术指标要求。两层催化剂投运100%BMCR工况下，氨喷射装置前截面的速度最大相对偏差小于7%，第一层催化剂来流速度分布最大相对偏差为3.5%；第一层催化剂来流速度与竖直方向夹角小于10°；第一层催化剂来流氨浓度分布最大相对偏差为0.7%；系统阻力667Pa（从省煤器出口到空预器入口，含两层催化剂的阻力）。通过将原烟道与新改造的脱硝烟道进行数值模拟对比发现，脱硝改造后，进入一次风空预器、二次风空预器的灰量、烟气量基本保持不变。
2.2 SCR催化剂的选择
催化剂对整个系统来说有着极为重要的影响，因此，必须合理选择SCR烟气脱硝系统的催化剂。催化剂的选择，需要考虑两个方面的因素，一是催化剂本身的性质，比如活性、温度范围等，二是实际的需要。此外，催化剂的结构形式也需要考虑在内。系统运行一段时间后，催化剂的活性会降低，氨的逃逸量也会增加，为了使催化剂得到充分合理利用，一般根据设计脱硝效率在SCR反应塔中布置２-４层催化剂。工程设计中通常在反应塔底部或顶部预留１-２层备用层空间，即２＋１或３＋１方案。采用SCR反应塔预留备用层方案可延长催化剂更换周期，一般节省高达25%的需要更换的催化剂体积用量，但缺点是烟道阻力损失有所增大。
2.3反应温度
采用钒、铬、钨催化剂，当反应温度改变时，可能发生一些不利于NOX还原的副反应，尤其是当温度较高时。比如，发生NH3分解为N2和H2或NH3被O2氧化为NO的反应时，还原剂会减少。这些反应在温度超过450℃时开始变得激烈，温度继续升高后还可能生成NO2，进而使NOX的还原率下降；温度为300～400℃时，NH3与NOX只生成N2和H2O，NOX的还原率随着反应温度的升高而提升。
2.4空间速度
空间速度标志着烟气在反应器内的停留时间。如果空间速度过快，则气体和催化剂的接触时间会变短，导致反应不充分，NOX的脱除率降低；如果空间速度过慢，则催化剂和设备的利用率会下降。
2.5脱硝装置及其配置的设备
脱硝装置及其配置的设备需要满足以下要求：确保脱硝装置处于闭合状态，保证装置的密封性，防止烟气泄漏到大气中；脱硝系统应能在锅炉60%～110%工况之间的任何负荷持续安全地运行。脱硝装置能快速启动投入，在负荷调整时具有良好的适应性，在运行条件下能可靠和稳定地连续运行；确保脱硝装置检修时间间隔应与机组的要求统一，不增加机组的额外的维护和检修时间；在设计上留有足够的通道，包括施工、检修需要的吊装及运输通道。
三、SCR烟气脱硝系统优化设计
3.1 SCR反应器的优化方案，催化剂一般是沿着垂直方向分布的，烟气通过催化剂的方向自上而下，因此，反应器的优化可考虑烟气的流速；烟气的流速越大，则其在催化剂上停留的时间越短。此外，SCR反应器的优化，必须考虑燃煤的性质、催化剂以及燃煤燃烧的方式、场地的空间等因素。常见的SCR布置方案有：在空气预热器入口与省煤器出口直接安装SCR反应器，也就是把SCR反应器安装在空气预热器与静电除尘器前。当烟气通过省煤器之后，温度可到达300℃以上，可满足催化剂的温度要求。高温侧低飞灰烟气段方案。在高温静电除尘器出口与空气预热器入口之间设置SCR反应器。烟气经过高温除尘之后才能进入反应器，这就使得烟气中的粉尘量大幅降低。但其中的细颗粒易粘结，容易堵塞催化剂，可通过提高烟气流速清除催化剂表面的灰尘。
3.2 SCR催化剂的选择，催化剂对整个系统来说有着极为重要的影响，因此，必须合理选择SCR烟气脱硝系统的催化剂。催化剂的选择，需要考虑两个方面的因素，一是催化剂本身的性质，比如活性、温度范围等，二是实际的需要。此外，催化剂的结构形式也需要考虑在内。系统运行一段时间后，催化剂的活性会降低，氨的逃逸量也会增加，这时需要增加催化剂的层数来提高催化剂的利用率，但这又会增加烟道的阻力。因此必须更换催化剂。选择合理催化剂。
3.3供氨系统与喷氨系统，供氨系统主要包括氨的存储、氨的蒸发以及输送，此外还有喷氨系统。其中，当前主要的供氨有三种方式，一是液氨，二是氨水，三是尿素。而在供氨系统运行过程中，必须严格控制SCR烟气脱硝装置入口处的硫化物浓度，以及烟气流速、喷入氨的浓度分布等。
四、供氨系统与喷氨系统
供氨系统主要包括氨的存储、氨的蒸发以及输送，此外还有喷氨系统。其中，当前主要的供氨有三种方式，一是液氨，二是氨水，三是尿素。而在供氨系统运行过程中，必须严格控制SCR烟气脱硝装置入口处的硫化物浓度，以及烟气流速、喷入氨的浓度分布等。
结束语
综上所述，在整个电厂锅炉SCR烟气脱硝工艺的控制过程中，要重视SCR脱硝工艺中的每一个环节，预防脱硝不彻底，保证烟气中氮氧化物排放值达到国家环保要求，使整个SCR烟气脱硝的质量得到保证。
参考文献
[1]赵宗让.电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化[J].中国电力，2018，11：69-74.
[2]冯立波，罗钟高，葛春亮.火电厂SCR烟气脱硝工艺系统设计[J].能源工程，2018，01：48-52.