一. SCR煙氣脫硝過程的控制步驟
SCR煙氣脫硫的反應(yīng)過程主要包含以下幾個(gè)階段：
(1)外擴(kuò)散過程。外擴(kuò)散即反應(yīng)物逐漸向催化劑外表面擴(kuò)散的過程.即氮氧化物和氨氣從氣相主體中擴(kuò)散到催化劑外表面的過程。
(2)內(nèi)擴(kuò)散過程。催化劑的活性中心一般存在于催化劑的內(nèi)表面上，因此反應(yīng)物需要在內(nèi)表面的活性中心吸附才能發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)物質(zhì)從催化劑外表面向內(nèi)表面擴(kuò)散的過程為內(nèi)擴(kuò)散過程。
(3)吸附過程。反應(yīng)物在活性中心吸附的過程。
(4)催化反應(yīng)。吸附在活性中心的反應(yīng)物，在催化劑活性中心和一定溫度下發(fā)生催化反應(yīng)，氮氧化物分解生成氮?dú)夂退?br /> (5)脫附過程。反應(yīng)產(chǎn)物從活性中心脫離的過程。
(6)內(nèi)擴(kuò)散過程。反應(yīng)產(chǎn)物從活性中心脫附后通過催化劑的內(nèi)表面向外表面擴(kuò)散的過程。
(7)外擴(kuò)散過程。反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑外表面向氣相主體中進(jìn)行擴(kuò)散傳質(zhì)的過程。
以上七個(gè)步驟可以分為三大類：外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散及表面反應(yīng)(吸脫附反應(yīng)較快)。外擴(kuò)散主要與氣相主體的流速有關(guān)，影響床層流速的宏觀原因主要有床層積灰，加強(qiáng)吹灰操作可以有效降低床層積灰現(xiàn)象，降低積灰對(duì)流速影響。但如果存在較大的積灰不容易被吹走，如果不能進(jìn)行有效處理，會(huì)引起催化劑床層塌垮。內(nèi)擴(kuò)散主要與催化劑的孔道結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要是由催化劑的制備和設(shè)計(jì)影響，催化劑設(shè)計(jì)和制備不合理，可能加大內(nèi)擴(kuò)散的影響。而表面反應(yīng)主要與催化劑性質(zhì)及反應(yīng)溫度有關(guān)，主要與參數(shù)的調(diào)節(jié)和催化劑制備過程有關(guān)。在實(shí)際過程中，如果不能進(jìn)行有效的處理，內(nèi)外擴(kuò)散和表面反應(yīng)都有可能成為整個(gè)反應(yīng)過程的控制步驟
二. SCR煙氣脫硝效率和催化劑活性的主要影響因素
SCR煙氣脫硫能力的主要指標(biāo)是脫硝的效率。脫硫效率的主要影響因素有反應(yīng)溫度、煙氣中氨氣和氮氧化物的比例、空速、氮氧化物濃度等。
(1)反應(yīng)溫度的影響
反應(yīng)溫度對(duì)于催化劑的效率和活性都存在聯(lián)系，催化劑的效率和活性隨溫度的變化規(guī)律一致，即均在200℃-400℃之間隨溫度增加而增加，在200-300溫度范圍區(qū)間的增長(zhǎng)速度最快，活性和效率均在400℃時(shí)達(dá)到最大值。而溫度大于400℃時(shí)，活性和效率均降低。
(2)氨氮摩爾比的影響
氨氮摩爾比是評(píng)價(jià)SCR工藝經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)指標(biāo)。在相同的脫硝效率下，氨氮摩爾比越大，其經(jīng)濟(jì)性越低。圖1是脫硝效率與氨氮摩爾比的關(guān)系，圖中看出，隨著氨氮摩爾比的增加，脫硝效率先增加而后降低，最大值處在氨氮摩爾比為1.05的位置。至于氨氣的逃逸率，在氨氮摩爾比小于1時(shí)，逃逸率的變化幅度較小，氨氮摩爾比大于1時(shí)，逃逸率的變化呈現(xiàn)拋物線函數(shù)增加。因此，一般情況下，氨氮的摩爾比一般設(shè)置在0.9-1.05的范圍內(nèi)。
圖1脫硝效率與氨氮摩爾比的關(guān)系
(3)NOx濃度的影響
氨氣含量不變的情況下，煙氣脫硝效率隨著NOx濃度的升高而降低。氨氣含量不變，氮氧化物含量增加使得氮氧化物的摩爾比下降，導(dǎo)致最終的效率下降。
(4)空速的影響
空速是化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，關(guān)乎催化劑的處理能力?？账偌磫挝粫r(shí)間內(nèi)處理的氣體體積量與催化劑裝填體積的比例。脫硝效率隨著空速的增加而逐漸降低?？账僭黾?，反應(yīng)物在反應(yīng)器中的保留時(shí)間較短，反應(yīng)不充分，導(dǎo)致效率下降。