低温SCR脱硝的工程应用及脱硝逃逸在线监测系统

早在二十多年前，壳牌公司就研发出适用于较低温度工况运行的SDS（Shell DENOX system）脱硝系统。通过设计特的侧流反应器，他们指出催化剂可适应的温度和空速范围分别为120~350℃和2500~40000 h-1。近，国内在低温脱硝催化剂的应用开发方面也取得了一些进展，主要集中在MnOx 基催化剂上。余剑等以硫酸锰为Mn前体，通过沉淀、洗涤、挤出、煅烧步骤批量制备了外观尺寸为5 mm×30 mm的颗粒状MnOx催化剂，并针对气冷热电三联供低硫（< 10 mg/m3）烟气开展了工程应用研究。结果表明，在入口NOx浓度650~1000mg/m3、床层温度145~175℃、高水含量（25%(体积)）和4405 h-1空速条件下，催化剂稳定运行过1180h，脱硝效率维持在87.88%~97.47%。

相对于传统挤出成型方式，涂覆型催化剂通常具有活性组分用量少、成本低、容易再生等优点，近年来引起人们的关注。余剑等[97]研究了涂覆型低温脱硝催化剂的开发与中试应用，发现在活性组分用量仅为挤出型催化剂13%的情况下，催化剂在玻璃炉窑脱硝中试中，表现出良好的低温活性和稳定性。此外，他们[98]还详细考察了优化参数条件下制备的涂覆型蜂窝催化剂与商用挤出蜂窝催化剂的性能比较，发现在催化剂用量显著降低的情况下，涂覆型（20.3%）的单孔道NO 转化率优于挤出型（18.1%）。

近，在高技术研究发展计划项目的支持下，本课题组联合石河子大学在新疆天富南热电有限公司开展了低温（约100℃）条件下的烟气脱硝工业侧线探索研究。所采用的工艺技术路线如图5所示。为了减少湿度对催化剂性能的干扰，烟气在进入脱硝装置前进行了除湿预处理（水汽浓度降至8%）。研究发现，与传统的挤出成型脱硝催化剂相比，涂覆型催化剂在SO2氧化控制、铵盐物种的去除等方面显示出明显优势。终的工业侧线试验结果显示，虽然烟气中残留有一定量SO2 （<30 mg/m3），但催化剂仍表现出优异的稳定性，实现了长时间（3400 h）的连续运转，填补了国内空白。

在大规模燃烧矿物燃料的领域，例如燃煤技电力、钢铁、水泥、建材、食品等，都安装了前燃(pre—combustion)或后燃(post combustion)NOx 控制技术的脱硝装置，后燃 NOx 控制技术可以是选择性催化还原法(SCR)也可以是选择性非催化还原法(SNCR)，但是无论应用哪种方法，基本原理都是一样的，即都是通过往反应器内注入氢与氮氧化物技生反应，产生水和 N2。注入的可以直接以 NH 的形式，也可以先通过尿素分解释放得到 NH3，再注入的形式。无论何种形式，控制好的注入量和在反应区的空间分布便可以尽可能的降低NOx 排放。注入的过少，就会降低还原转化效率，注入的过量，不但不能减少 N0x 排放，反而因为过量的导致 NH3 逃逸出反应区，逃逸的 NH3，会与工艺流程中产生的硫酸盐发生反应生成硫酸铵盐，且主要都是重硫酸铵盐。铵盐会在锅炉尾部烟道下游固体部件表面上沉淀，例如沉淀在空气预热器扇面上，会造成严重的设备腐蚀，并因此带来额外的维护费用。在反应区注入的分布情况与 NO 和 N02 的分布不匹配时也会出现逃逸现象， 高量逃逸的情况伴随着 N0，转化效率降低是一种非常糟糕的现象和很严重的问题。

逃逸的危害

逃逸掉的造成资金的浪费，环境污染；

逃逸将腐蚀催化剂模块，造成催化剂失活（失效）和堵塞，缩短催化剂寿命；

逃逸的，会与烟气中的 SO3 生成硫酸（具有腐蚀性和粘结性）使位于脱硝下游的空气预热器蓄热原件堵塞与腐蚀；

过量的脱硝会被飞灰吸收，导致细灰（灰砖）无法销售；

传统方法技术难点

传统方法包括：传统抽取法，激光原位测量，半原位半抽取等；

由于 NH3 是一种很活跃的气体，在采样过程中会发生化学反应，而且绝大多数注脱硝法都是高温高尘布置，传统的测量方法烟道直接安装测量法（光路贯穿管道）存在光学仪器发    射与接受探头易被腐蚀、烟气烟尘影响光强造成测量精度不足、机械振动引起部件松动、测    量受温度和压力等过程参数影响、运行维护不便等问题；同时抽取式方法由于伴热管线较长    会在抽取过程中 NH3 发生化学反应，测量也会造成偏差。

适用范围：

烟气 NH3浓度的连续监测。

安装环境

环境温度： -20 ～ 52℃

环境湿度：90%R.H. 以下

标准法兰：DN65PN6 法兰

测量气体条件： 温度：500℃以下压力： ±5kPa

水分： 40%VOL 以下 (没有水冷凝)

灰尘： < 50g/Nm³ 高粉尘环境需要另行商议。

技术参数

测量原理：TDLAS 技术

测量方式：加热抽取式

光源：近红外半导体激光

结构：室外安装型防雨结构

接触气体部材质：SUS316， PTFE

采样管连接直径：导管 f8×6

供电电源：额定电压 AC100～240V±10% 额定频率 50/60Hz

功耗：大额定功率 约 400W+50W*伴热管长度

校正周期： 每 6 个月 ( 根据安装环境，维护周期可能有所变化。)

模拟量输出：DC4～20mA

容许负载：DC4～20mA 550Ω 以下、

报警输出：气体温度设定范围以外、气源低压异常、盒罩内温度异常