SCR反应器是选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction, SCR）?脱硝技术的核心设备。它是一个大型的、内部装有催化剂的容器或空间，工业烟气（如燃煤电厂、燃气轮机、垃圾焚烧厂、船舶发动机、工业锅炉等排放的烟气）在通过它时，其中的氮氧化物（NOx）会在催化剂的作用下，与注入的还原剂（通常是氨气或尿素）发生化学反应，生成无害的氮气（N?）和水（H?O），从而大幅降低NOx的排放。

2. SCR反应器的关键组成部分

一个完整的SCR系统不仅包括反应器本体，还包括其上下游的关键设备。

上游系统：

• 还原剂制备与喷射系统：

  • 尿素溶液储罐 & 水解/热解炉：如果将尿素溶液作为还原剂，需要将其加热分解为NH?和CO?。

  • 液氨/氨水储罐 & 蒸发器：如果将液氨或氨水作为还原剂，需要将其汽化为气态氨。

  • 喷氨格栅（AIG）：位于反应器入口前的烟道内，由一系列喷嘴组成，确保气态氨与烟气均匀混合。

反应器本体：

• 反应器壳体和烟道：通常由碳钢制成，内部有防腐和保温衬里，能承受高温和腐蚀。

• 催化剂层：反应器的“心脏”。通常设计为2-4层，像书架一样布置在反应器内。

  • 类型：常见的有蜂窝式、板式和波纹板式。

  • 成分：活性成分主要是V?O?（五氧化二钒）-WO?（三氧化钨）-TiO?（二氧化钛）体系。

• 吹灰器：由于烟气中含有粉尘，会堵塞催化剂孔道。吹灰器（通常是蒸汽吹灰器或声波吹灰器）定期工作，清除催化剂表面的积灰，保持其活性。

• 催化剂吊装与更换系统：设计有专门的检修门和吊装机构，便于催化剂的安装、测试和更换。

下游系统：

• 烟气分析仪（CEMS）：在反应器出口连续监测NOx、NH?（氨逃逸）、O?等浓度，并将信号反馈给喷氨系统，实现闭环控制。

3.优势：

• 脱硝效率极高：可达90%以上，是目前最成熟、应用最广、效率最高的烟气脱硝技术。

• 技术成熟可靠：运行稳定，有丰富的运行经验。

• 副产物无害：主要生成氮气和水，无二次污染。

SCR反应器内部装有催化剂?？?，烟气从上向下流动，通过催化剂层时发生还原反应，将NOx转化为N2和H2O。为了确保反应效果，反应器内通常设有多个催化剂层，并配备导流和均流装置，以保证烟气与氨气充分混合和均匀分布。此外，反应器的设计还需考虑耐高温、抗磨损以及防止催化剂堵塞等因素。

SCR脱硝反应器广泛应用于燃煤、燃气、燃油锅炉等多种工业领域，具有高效、稳定的特点，脱硝效率通常可达80%至95%。然而，SCR技术也存在一定的局限性，如初始投资和运行成本较高，催化剂需要定期更换，且对烟气温度有一定要求。

SCR反应器内部结构复杂，通常包括催化剂层、导流板、整流栅格、喷氨格栅等部件。催化剂层是SCR反应器的核心部分，其作用是促进NH3与NOx的反应，从而脱除NOx。催化剂层通常分为多层布置，以提高反应效率和均匀性。导流板和整流栅格则用于优化烟气流动，确保烟气在催化剂层中的均匀分布，从而提高反应效率。

SCR反应器的设计和优化是一个复杂的过程，涉及计算流体力学（CFD）模拟和物理模型测试等多种方法。通过这些方法可以优化反应器的主体形式和内部结构，以提高脱硝效率和减少压降。此外，反应器入口处通常设有气流均布装置和导流板，以确保烟气在进入催化剂层前的均匀分布。

SCR反应器的运行温度对其脱硝性能有重要影响。一般情况下，催化剂的活性温度窗口为320~420℃，最佳反应温度集中在340~380℃之间。为了满足催化剂的运行要求，有时需要对锅炉和汽轮机设备进行改造，以提高SCR反应器的进口烟气温度。

SCR反应器广泛应用于电力、钢铁等工业部门，其布置位置可以根据具体工艺需求选择在省煤器之后、空气预热器之前或布袋除尘器之后等不同位置。不同布置方式会影响SCR反应器的工作温度和脱硝效率，因此需要根据具体情况进行优化设计。

总之，SCR反应器通过催化剂的作用，在适宜的温度和压力下，将含有NOx的废气与还原剂反应生成无害的氮气和水蒸气，广泛应用于工业生产中的脱硝处理。其设计和优化需要综合考虑催化剂性能、反应器结构和运行条件等因素，以实现高效脱硝。

1、热段/高含尘布置：反应器布置在空气预热器前温度为 360℃左右的位置，此时烟气中所含有的全部飞灰和 SO₂均通过催化剂反应器，反应器的工作条件是在“不干净”的高尘烟气中。由于这种布置方案的烟气温度在 300~400℃的范围内，适合于多数催化剂的反应温度，因而它被广泛采用。但是由于催化剂是在“不干净”的烟气中工作，因此催化剂的寿命会受下列因素的影响：

（1）烟气所携带的飞灰中含有 Na，Ca，Si，As等成分时，会使催化剂“中毒”或受污染，从而降低催化剂的效能。

（2）飞灰对催化剂反应器的磨损。

（3）飞灰将催化剂通道堵塞。

（4）如烟气温度升高，会将催化剂烧结，或使之再结晶而失效，如烟气温度降低，NH3会和 SO3反应生成酸性硫酸铵，从而会堵塞催化剂和污染空气预热器。

（5）高活性的催化剂会促使烟气中的 SO₂氧化成 SO₃，因此应避免采用高活性的催化剂用于这种布置。为了尽可能地延长催化剂的使用寿命，除了应选择合适的催化剂之外，要使反应器通道有足够的空间以防堵塞，同时还要有防腐措施。

2、热段/低含尘布置：反应器布置在静电除尘器和空气预热器之间，这时，温度为 300~400℃的烟气先经过电除尘器以后再进入催化剂反应器，这样可以防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和将反应器磨损或堵塞，但烟气中的 SO₃始终存在，因此烟气中的 NH₃和 SO₃反应生成硫酸铵而发生堵塞的可能性仍然存在。采用这一方案的最大问题是，静电除尘器很难在 300~400℃的温度下正常运行，因此很少采用。

3、冷段布置：反应器布置在烟气脱硫装置(FGD)之后，这样催化剂将完全工作在无尘、无 SO₂的“干净”烟气中，由于不存在飞灰对反应器的堵塞及腐蚀问题，也不存在催化剂的污染和中毒问题，因此可以采用高活性的催化剂，减少了反应器的体积并使反应器布置紧凑。当催化剂在“干净”烟气中工作时，其工作寿命可达 3~5年(在“不干净”的烟气中的工作寿命为 2~3年)。这一布置方式的主要问题是，当将反应器布置在湿式 FGD脱硫装置后，其排烟温度仅为 50~60℃，因此，为使烟气在进入催化剂反应器之前达到所需要的反应温度，需要在烟道内加装燃油或燃烧天然气的燃烧器，或蒸汽加热的换热器以加热烟气，从而增加了能源消耗和运行费用。

对于一般燃油或燃煤锅炉，其 SCR反应器多选择安装于锅炉省煤器与空气预热器之间，因为此区间的烟气温度刚好适合 SCR脱硝还原反应，氨被喷射于省煤器与 SCR反应器间烟道内的适当位置，使其与烟气充分混合后在反应器内与氮氧化物反应，SCR系统商业运行业绩的脱硝效率约为 50%~90%。