目前燃煤电厂SCR多采用高灰布置，国内采用的电厂SCR脱 硝系统均为高灰布置形式。
1.6 SCR脱硝对催化剂的要求（1）
SCR催化剂是SCR脱硝系统的核心，直接决定着SCR系统的性 能和投资运行成本；
SCR催化剂布置在省煤器和空预器之间，需要在300～420℃温 度范围内脱硝效率高、选择性好、抗毒性强、运行可靠；
内壁 灰的冲击发生在催化剂表面 由于在催化剂孔入口处流动的收缩会使表面发生更多的磨损。 在入口效应后很短的距离内会形成层流边界层，在层流边界层
内气流速度较低，颗粒的质量流量较低。
3.6 催化剂中毒（1）
• 化学成分的改变：气相或粉尘中的物质使得催化剂中毒 ，如烟气中的As和碱金属使得活性位发生转化，气固反 应使得催化剂材料发生改变。
蜂窝式催化剂尺寸: 催化剂长度 1100mm左右 孔径 2.4~8.2mm 每平方英寸大约6 ~ 300 个单元

2.6 脱硝催化剂的安装
催化剂密封
第三部分 脱硝催化剂的失活和预防
3.1 催化剂失活
3.1 催化剂失活
3.1 催化剂失活
由于受到烟气中的气体条件，粉尘条件和温度条件方面因素 的影响，催化剂的活性一般都会随着时间的延长而降低。
脱硝催化剂的基本要求 脱硝催化剂的一般描述
脱硝催化剂的失活和预防
第一部分 脱硝催化剂的基本要求
1.1 SCR简介
SCR脱硝技术是指使用还原剂（NH3等）在合适的温度范围（300-420℃） 在有氧条件下在催化剂的作用下将NOx选择性的还原为无害的氮气和水；
SCR脱硝技术具有脱硝率高，选择性好，成熟可靠等优点，是国内外电站 最广泛采用的烟气脱硝技术；
– SO3 – As2O3 – 碱金属 – 碱土金属等
3.6 催化剂中毒（2）
• SO3对催化剂的影响
– 当反应温度较低时，会生成硫酸铵或硫酸氢铵物质，硫酸铵为白色固体， 硫酸氢铵在160～220℃为黏性固体。
– 为了防止催化剂表面发生硫酸盐的沉积，需要将反应温度控制在最低允许 操作之上，短期之内问题不严重，当温度高于分解温度时这些物质会重新 分解，催化剂的的活性会得到恢复，但长期处于这个温度会使催化剂活性 发生不可逆的变化；如果有一定的氨气泄漏加上烟气中的SO3反应生成硫 酸铵或硫酸氢铵，由于硫酸氢铵为黏性固体，会使得飞灰在空预器表面沉 积造成催化剂的堵塞，另外硫酸氢铵具有腐蚀性会造成空预器的腐蚀，采 取的措施是对空预器进行冲洗，另外一个措施需要减少催化剂的SO2的氧 化率和减少氨气的逃逸量。SO3对催化剂的影响可以通过将反应温度控制 在最低允许反应温度之上，否则会生成硫酸铵盐或硫酸氢铵。
低于最低喷氨温度生成硫酸氢铵覆盖催化剂表面：
运行温度低于最低喷氨温度及时停止喷氨 生成硫酸氢铵后及时升温将表面硫酸氢铵分解
脱硝催化剂堵塞机理
SO3 Concentration [ppmv]
50 45 40 35 30 25 20 15 10
5 0
280
Minimum Operation Temperature
SCR技术是美国Eaglehard在50年代取得专利，七十年代后期在日本的工业 电站得到应用，随后在欧洲、美国等地区得到广泛的应用。
1.2 SCR脱硝工艺特点
SCR烟气脱硝技术的优点
SCR烟气脱硝技术脱硝效率高，脱硝效率一般可达80%～90%，可将氮 氧化物排放浓度降至100mg/m3 以下。
3.6 催化剂中毒（3）
• 碱金属或碱土金属元素对催化剂的影响
– 飞灰中含有一定的碱金属或碱土金属元素，如K、Na、Mg、 Ca等。碱金属和碱土金属主要是造成催化剂中V-OH的氢键被 替换，使得催化剂的酸性下降，从而使得催化剂的活性下降 。碱金属与活性位的结合程度相对不是很大，如果在有冷凝 水存在的情况下催化剂的中毒性能会成倍增加。
SCR催化剂承受的高温、高尘、高SO2含量和高中毒的烟气条 件，对脱硝催化剂的耐高温、耐堵塞、耐磨损、抗中毒性能和 低SO2氧化活性提出更高的要求；
中国的SCR系统为无SCR旁路和无省煤器旁路结构，对脱硝催 化剂的安全可靠性提出更高的要求；
中国煤种复杂多变，对脱硝催化剂的适应性也有更高的要求。
Recovery Temperature
300
320
340
360
Temperature [°C]
最低喷氨温度和分解温度
3.3 催化剂堵塞（3）
防止飞灰沉积的技术手段
通过安装合适的灰斗和其他设备，将烟气携带的粒 径大于1.5-2.5毫米的飞灰除去；
根据灰的特性选择合适的催化剂节距； 通过合理设计安装导流板和结构支撑来优化进口烟
烟气
1 氨在催化剂表面的扩散
4
7
2 氨在催化剂内部小孔的扩散
1
催化剂表面 3 氨在催化剂活性区域中间被吸附
3
2
5
6
4 氮氧化物从烟气中扩散到被吸附 的氨的上面
5 氮氧化物和氨发生反应生成氮气 和水
6 氮气和水脱离催化剂表面
催化剂
7 氮气和水扩散到烟气中
SCR反应过程
1.4 SCR脱硝副反应（1）
1.5 SCR脱硝催化剂的典型布置
1.5 SCR脱硝催化剂的典型布置
SCR脱硝催化剂位于省煤器和空预器之间； 高灰布置的优点：
高灰布置形式的运行温度在320～400℃，处于催化剂的 活性温度范围，无需补燃或换热，系统简单；
95％的燃煤脱硝装置采用的是高灰布置形式，脱硝反应 器设置于省煤器和空预器之间。
– 在烟气中As含量较高时，选用含MoO3催化剂。
3.6 催化剂中毒（4）
• CaO对催化剂的影响
– 由于CaO能As反应，因此一定量CaO的存在还能够 防止催化剂As中毒。
– CaO在有SO2和SO3存在的情况下，会生成带粘性 的CaSO4，并覆盖在催化剂的表面影响其活性。但 一般煤中的CaO含量较低，对催化剂活性影响不大 ，但是中国部分煤种属于高灰高CaO类型，在催化 剂选型设计时需慎重考虑。
电厂脱硝催化剂为V2O5/TiO2基催化剂，在脱硝的同时会发生 SO2氧化的副反应：
SO2 1/ 2O2 SO3 SO3 NH 3 H2O NH 4HSO 4
生成的硫酸氢铵的粘性较大，易造成飞灰在空预器中低温段空预器受热 面沉积，引起下游的设备和管道的堵塞和腐蚀，所以一般要求脱硝过程 SO2氧化率低于1%，氨逃逸小于3ppm；
1.6 SCR脱硝对催化剂的要求（2）
第二部分 脱硝催化剂的一般描述
2.1 脱硝催化剂布置
2.2 脱硝催化剂成分
2.3 脱硝催化剂形状
蜂窝状
平板状
波纹状
2.4 SCR催化剂微观结构
2.5 蜂窝式催化剂
蜂窝式催化剂
成分: 主要成分为陶瓷 , 二氧化钛、氧化钒、氧化钨作为活性成分
特性: 比表面积较高 体积小 在低尘烟气中活性较高 催化剂长度和孔隙的大小都是可选的
此外喷氨温度需保持在300℃以上，以避免硫酸铵盐在催化剂上沉积， 造成催化剂微孔堵塞，活性下降。
SO2氧化反应属于慢反应，在整个催化剂壁厚范围内均会发生， 减小催化剂的壁厚将有助于降低SO2转化率。
100000
10000
1000
SO3
100
ppmv
10
300°C 280°C
1
1
10
0,1
260°C
气的分布； 合理设计催化剂的支撑梁； 在催化剂上部安装筛网捕捉或粉碎大颗粒的粉尘； 设置吹灰装置。
蒸汽吹灰器
√ 声波吹灰器
催化剂的磨损
Erossion V 3 t L
V是烟气流速；t是时间；L是颗粒物的负荷 磨损速率与材料的硬度成反比。 从理论上讲绝大多数磨损发生在催化剂表面，而不是催化剂的
1.5 SCR脱硝催化剂的典型布置
虽然在高灰SCR（HD-SCR）系统中催化剂长期处于高浓度粉 尘的烟气中，更易造成催化剂中毒、磨损、堵塞等，但由于催 化剂位于省煤器和空预器之间，与催化剂活性温度窗口一致 (250℃~ 450℃)，而且随着催化剂的进步，现在的催化剂供应 商一般都确保催化剂三年以上的使用寿命，
全问题尤应引起关注。
由于我国火电厂燃煤复杂多变，在我国已建成或拟建的烟气脱 硝工程中大多采用SCR 法。
1.2 SCR在中国的应用
由于我国火电厂燃煤复杂多变，在我国已建成或拟建的烟气脱硝 工程中大多采用SCR 法。
据不完全统计，截至2008 年底， 全国约有90 多家电厂的近200 台总装机容量为1.05 亿千瓦的机组已通过环评，其中已建、在建 或拟建的火电厂烟气脱硝项目达到5745 万千瓦装机容量。
3.1 催化剂失活
3.2 脱硝催化剂的添加/更换
催化剂的堵塞
催化剂的堵塞
3.3 催化剂堵塞（1）
影响催化剂堵塞的因素
催化剂的孔径特征：节距、通流面积和断 面形状；
灰的负荷和粘性； 烟气/反应器的设计：在满负荷/部分负荷
时的烟气流速、导流板、冲击角度、大粒 径飞灰、粉尘的分布。
催化剂的堵塞
3.3 催化剂堵塞（2）
催化剂堵塞的机理
燃烧过程中产生的大颗粒粉尘被烟气挟带至催化 剂（如爆米花飞灰）：
合理选择催化剂孔径和形式，设置灰斗和格栅去除大颗 粒飞灰；
在上游的流动静止区细灰沉积结合成块状粉尘， 通过作用释放落到催化剂表面
优化烟道和反应器的设计，选择合适的催化剂。
SCR烟气脱硝技术成熟可靠，应用广泛，适合在煤质多变、机组负荷变 动频繁以及对空气质量要求较敏感的区域的新建燃煤机组上使用；
SCR烟气脱硝技术的缺点
需要使用脱硝催化剂，催化剂价格昂贵，投资和运行成本高； 需要使用液氨、氨水或尿素等作为还原剂，消耗费用大； 若用液氨作为还原剂，由于它们是危险化学品，在储运和使用过程的安