SCR装置的运行原理是：将氨气作为脱硝剂喷入高温烟气脱硝装置中，借助催化剂的作用，将烟气中的NOx分解为无害的N2和H2O。其化学反应方程如下：
催化剂作用下的反应：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
以及：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
这些反应在适当的催化剂存在下，于℃～℃的温度范围内进行得非常有效。在NH3/NO比率为的情况下，可以达到高达80～90%的脱硝效率。
考虑到烟气中NOx浓度虽低，但烟气体积庞大，因此SCR装置所使用的催化剂必须具备高性能。这种高性能催化剂能够满足燃煤锅炉长期稳定运行的需求。
SCR脱硝技术的特点在于其高效率，与当前严格的环保要求相契合，因此在电力行业中受到了广泛的重视和应用。在环保法规严格的国家如德国、日本、美国、加拿大、荷兰、奥地利、瑞典和丹麦等，SCR脱硝技术已成为应用最广泛、技术最成熟的方法之一。鉴于这些成功经验，SCR脱硝技术有望成为我国火力电站燃煤锅炉的主要脱硝技术，并得到日益广泛的采用。
SCR脱硝系统的组成与工作原理SCR脱硝系统是烟气净化的重要组成部分，其核心工艺流程如图所示。该系统主要由氨的储存与供应部分、氨与空气的混合部分、氨气的喷入与反应部分，以及检测与控制系统等组成。液氨在经过储存、蒸发和混合后，形成氨气，并通过特殊的喷雾装置与烟气均匀混合，进入SCR反应器进行还原反应。
在SCR反应器中，催化剂的存在使得NOx在℃～℃的温度范围内能高效分解为无害的N2和H2O。同时，通过检测控制系统实时监测和调整氨的喷入量，以实现最佳的脱硝效果。
此外，SCR系统的设计技术参数也是关键，包括反应器入口NOx浓度、反应温度、还原剂停留时间等，这些参数的合理设置将直接影响系统的脱硝效率和运行稳定性。
SCR反应器的设计SCR反应器通常采用固定床形式，其内部催化剂以模块方式放置。催化剂层的数量取决于所需反应表面积，一般布置二至三层。顶层催化剂之上，会设置一层无催化剂的整流层，旨在确保烟气均匀分布进入催化剂层。此外，第三层催化剂下方还预留了备用空间，以便在催化剂活性降低时加入新的催化剂层。
为了保持催化剂的活性，反应器之间设置了吹灰装置，定期吹扫，每次持续30至20分钟，每周进行至2次。如有必要，还需对反应器进行内部定期清理。反应器下方设有灰斗，与电厂排灰系统相连，实现定时排灰。
省煤器和反应器旁路系统在省煤器前和反应器之间设置了旁路，称为省煤器旁路。当锅炉负荷降低，烟气流量减少，反应器内烟气温度低于所需值时，该旁路会引导高温烟气进入反应器，从而提高反应器内的温度。同时，在反应器入口和出口之间还装有一个大的旁路，称为反应器旁路。其作用是在锅炉负荷降低时，如开机、停机、低负荷运行或季节性变化时，防止低温导致的催化剂中毒或污染。所有SCR系统的旁路插板门均需确保无泄露。
催化剂的选择催化剂是SCR工艺的核心，其性能对电站的安全和经济运行至关重要。理想的催化剂应具备高活性、强抗中毒能力、良好的机械强度和耐磨损性，以及合适的的工作温度区间。此外，还需具备化学稳定性，能抵抗二氧化硫、卤族酸、碱金属和重金属的侵蚀，并能在强烈温度波动下保持稳定。同时，催化剂的成本和寿命也是考虑的重要因素。
SCR测量控制系统SCR系统的测量和控制是确保脱硝效果的关键。通过实时监测和控制系统，可以精确控制氨的喷入量，优化反应条件，实现最佳的脱硝效果。同时，还能对系统的各项参数进行实时监控和调整，确保系统的稳定运行。反应温度的把控至关重要。在一定的温度范围内，随着反应温度的提升，NOx的脱除率会显著上升。然而，当脱硝率达到峰值后，继续升高温度会导致NH3氧化，进而使脱硝率下降。反之，若反应温度过低，烟气脱硝反应将不充分，容易产生NH3的逃逸。因此，需要实时监测SCR系统的入口烟气温度，并通过调节省煤器旁路的开度来精准控制这一温度。
在氨量控制方面，当NH3/NOx摩尔比小于时，增加NH3的投入量会明显提升脱硝效率。但需注意，过多的NH3可能导致二次污染。通常，我们会将NH3/NOx摩尔比控制在约0的水平。控制系统会根据反应器入口的NOx浓度、烟气流量、反应器出口所需的NOx排放浓度以及氨的逃逸浓度来计算氨的供给流量。此外，为确保人身和设备安全，在特定情况下，如低烟气流量、高氨气/空气比、催化剂入口烟气温度异常等，氨气阀门会自动关闭。
在氨稀释空气流量控制方面，该流量在SCR系统运行时会被预先设定，并保持恒定。若一台空气压缩机发生故障或输出压力低于设定值，另一台备用空气压缩机将自动启动。
氨气蒸发器是氨气供给系统中的关键部件。它采用一体化设计，加热器置于无水氨液体中，通过储罐内的压力来控制加热器的工作状态。当储罐压力低于设定值时，加热器会启动加热液氨；一旦过热，则会自动断电以保护设备。
另外，SNCR脱硝技术也是一种重要的脱硝方法。它通过将NH尿素等还原剂喷入锅炉炉内，在高温环境下与NOx进行选择性反应。该技术无需使用催化剂，且还原剂在炉膛内的～00℃区域内迅速热解成NH3，进而与烟气中的NOx反应生成N2和水。虽然SNCR技术的脱硝效率一般在30%～80%之间，并受锅炉结构尺寸的影响较大，但目前趋势是采用尿素代替氨作为还原剂，以提高脱硝效率和降低成本。在～00℃的温度范围内，NH3或尿素还原NOx的主要化学反应如下：当使用NH3作为还原剂时，反应式为：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O。而当采用尿素为还原剂时，反应式则为：NO+CO(NH2)2+/2O2→2N2+CO2+H2O。
SNCR系统烟气脱硝的过程可以概括为四个基本步骤：接收并储存还原剂；在锅炉的适当位置注入经过稀释的还原剂；计量并输出还原剂，同时与水混合进行稀释；还原剂与烟气充分混合，进行脱硝反应。
此外，SNCR技术还具有以下技术特点：
技术成熟且可靠，还原剂的有效利用率高；系统运行稳定，设备模块化设计，占地面积小；无副产品产生，无二次污染。脱硝系统基本流程和添加剂效果：目前，纯氨、氨水和尿素等溶液，例如satamin和carbamin二次添加剂，在脱硝系统中广泛应用。通过选择性非催化还原法，氨基在℃-℃的温度范围内与NO反应，生成氮气和水蒸气：NH2+NO→H2O+N2。当使用含氨化合物的水溶液时，其分解会释放出氨气，而只有在雾化流体蒸发后，氨气才能从含氨化合物中释放出来。由于自由基之间的反应选择性较弱，因此需要充足的脱除添加剂来确保高效的NOx脱除。
图显示了烟气温度为℃时，化学配比因子NSR与NOx脱除量的关系。可以看出，在适当的NSR下，NOx的脱除量可以达到较高的水平。
接下来，我们讨论了流程设计和装置描述。燃料添加剂的贮存加料装置对于确保系统的稳定运行至关重要。Satamin和Carbamin等低氨水溶液作为脱硝添加剂，其贮存和加料过程均需严格控制，以确保安全性和有效性。此外，混合和分配系统也是脱硝系统中的关键环节。还原剂需用水稀释后才能使用，而稀释过程需注意使用适当的水源和稀释比例。最后，我们简述了二次排放的相关内容。在燃烧富含硫分的燃料时，若烟气温度低于℃，其中的高浓度NH3会与SO3反应，生成硫酸氨。值得注意的是，硫酸氨是一种无污染的副产物。然而，在温度低于60℃的环境下，硫酸氢氨的形成则与烟气中的SO3和NH3含量密切相关。硫酸氢氨的沉积可能导致换热器表面的结垢和腐蚀问题。但通过使用恰当配比的脱硝添加剂，如Satamin和Carbamin，可以有效地抑制硫酸氢氨的形成。经过改进的SNCR装置，其氨排放标准根据锅炉容量而定，通常控制在5—30mg/m3的范围内。此外，采用satamin和carbamin添加剂的NOx脱除系统对锅炉效率无显著影响，同时反应产生的热量与稀释水蒸发的热量相平衡。接下来，我们将进一步探讨SNCR与SCR两种脱硝技术的异同。
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