SCR反應器是選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction, SCR）?脫硝技術的核心設備。它是一個大型的、內部裝有催化劑的容器或空間，工業煙氣（如燃煤電廠、燃氣輪機、垃圾焚燒廠、船舶發動機、工業鍋爐等排放的煙氣）在通過它時，其中的氮氧化物（NOx）會在催化劑的作用下，與注入的還原劑（通常是氨氣或尿素）發生化學反應，生成無害的氮氣（N?）和水（H?O），從而大幅降低NOx的排放。

2. SCR反應器的關鍵組成部分

一個完整的SCR系統不僅包括反應器本體，還包括其上下游的關鍵設備。

上游系統：

• 還原劑制備與噴射系統：

  • 尿素溶液儲罐 & 水解/熱解爐：如果將尿素溶液作為還原劑，需要將其加熱分解為NH?和CO?。

  • 液氨/氨水儲罐 & 蒸發器：如果將液氨或氨水作為還原劑，需要將其汽化為氣態氨。

  • 噴氨格柵（AIG）：位于反應器入口前的煙道內，由一系列噴嘴組成，確保氣態氨與煙氣均勻混合。

反應器本體：

• 反應器殼體和煙道：通常由碳鋼制成，內部有防腐和保溫襯里，能承受高溫和腐蝕。

• 催化劑層：反應器的“心臟”。通常設計為2-4層，像書架一樣布置在反應器內。

  • 類型：常見的有蜂窩式、板式和波紋板式。

  • 成分：活性成分主要是V?O?（五氧化二釩）-WO?（三氧化鎢）-TiO?（二氧化鈦）體系。

• 吹灰器：由于煙氣中含有粉塵，會堵塞催化劑孔道。吹灰器（通常是蒸汽吹灰器或聲波吹灰器）定期工作，清除催化劑表面的積灰，保持其活性。

• 催化劑吊裝與更換系統：設計有專門的檢修門和吊裝機構，便于催化劑的安裝、測試和更換。

下游系統：

• 煙氣分析儀（CEMS）：在反應器出口連續監測NOx、NH?（氨逃逸）、O?等濃度，并將信號反饋給噴氨系統，實現閉環控制。

3.優勢：

• 脫硝效率極高：可達90%以上，是目前最成熟、應用最廣、效率最高的煙氣脫硝技術。

• 技術成熟可靠：運行穩定，有豐富的運行經驗。

• 副產物無害：主要生成氮氣和水，無二次污染。

SCR反應器內部裝有催化劑模塊，煙氣從上向下流動，通過催化劑層時發生還原反應，將NOx轉化為N2和H2O。為了確保反應效果，反應器內通常設有多個催化劑層，并配備導流和均流裝置，以保證煙氣與氨氣充分混合和均勻分布。此外，反應器的設計還需考慮耐高溫、抗磨損以及防止催化劑堵塞等因素。

SCR脫硝反應器廣泛應用于燃煤、燃氣、燃油鍋爐等多種工業領域，具有高效、穩定的特點，脫硝效率通常可達80%至95%。然而，SCR技術也存在一定的局限性，如初始投資和運行成本較高，催化劑需要定期更換，且對煙氣溫度有一定要求。

SCR反應器內部結構復雜，通常包括催化劑層、導流板、整流柵格、噴氨格柵等部件。催化劑層是SCR反應器的核心部分，其作用是促進NH3與NOx的反應，從而脫除NOx。催化劑層通常分為多層布置，以提高反應效率和均勻性。導流板和整流柵格則用于優化煙氣流動，確保煙氣在催化劑層中的均勻分布，從而提高反應效率。

SCR反應器的設計和優化是一個復雜的過程，涉及計算流體力學（CFD）模擬和物理模型測試等多種方法。通過這些方法可以優化反應器的主體形式和內部結構，以提高脫硝效率和減少壓降。此外，反應器入口處通常設有氣流均布裝置和導流板，以確保煙氣在進入催化劑層前的均勻分布。

SCR反應器的運行溫度對其脫硝性能有重要影響。一般情況下，催化劑的活性溫度窗口為320~420℃，最佳反應溫度集中在340~380℃之間。為了滿足催化劑的運行要求，有時需要對鍋爐和汽輪機設備進行改造，以提高SCR反應器的進口煙氣溫度。

SCR反應器廣泛應用于電力、鋼鐵等工業部門，其布置位置可以根據具體工藝需求選擇在省煤器之后、空氣預熱器之前或布袋除塵器之后等不同位置。不同布置方式會影響SCR反應器的工作溫度和脫硝效率，因此需要根據具體情況進行優化設計。

總之，SCR反應器通過催化劑的作用，在適宜的溫度和壓力下，將含有NOx的廢氣與還原劑反應生成無害的氮氣和水蒸氣，廣泛應用于工業生產中的脫硝處理。其設計和優化需要綜合考慮催化劑性能、反應器結構和運行條件等因素，以實現高效脫硝。

1、熱段/高含塵布置：反應器布置在空氣預熱器前溫度為 360℃左右的位置，此時煙氣中所含有的全部飛灰和 SO₂均通過催化劑反應器，反應器的工作條件是在“不干凈”的高塵煙氣中。由于這種布置方案的煙氣溫度在 300~400℃的范圍內，適合于多數催化劑的反應溫度，因而它被廣泛采用。但是由于催化劑是在“不干凈”的煙氣中工作，因此催化劑的壽命會受下列因素的影響：

（1）煙氣所攜帶的飛灰中含有 Na，Ca，Si，As等成分時，會使催化劑“中毒”或受污染，從而降低催化劑的效能。

（2）飛灰對催化劑反應器的磨損。

（3）飛灰將催化劑通道堵塞。

（4）如煙氣溫度升高，會將催化劑燒結，或使之再結晶而失效，如煙氣溫度降低，NH3會和 SO3反應生成酸性硫酸銨，從而會堵塞催化劑和污染空氣預熱器。

（5）高活性的催化劑會促使煙氣中的 SO₂氧化成 SO₃，因此應避免采用高活性的催化劑用于這種布置。為了盡可能地延長催化劑的使用壽命，除了應選擇合適的催化劑之外，要使反應器通道有足夠的空間以防堵塞，同時還要有防腐措施。

2、熱段/低含塵布置：反應器布置在靜電除塵器和空氣預熱器之間，這時，溫度為 300~400℃的煙氣先經過電除塵器以后再進入催化劑反應器，這樣可以防止煙氣中的飛灰對催化劑的污染和將反應器磨損或堵塞，但煙氣中的 SO₃始終存在，因此煙氣中的 NH₃和 SO₃反應生成硫酸銨而發生堵塞的可能性仍然存在。采用這一方案的最大問題是，靜電除塵器很難在 300~400℃的溫度下正常運行，因此很少采用。

3、冷段布置：反應器布置在煙氣脫硫裝置(FGD)之后，這樣催化劑將完全工作在無塵、無 SO₂的“干凈”煙氣中，由于不存在飛灰對反應器的堵塞及腐蝕問題，也不存在催化劑的污染和中毒問題，因此可以采用高活性的催化劑，減少了反應器的體積并使反應器布置緊湊。當催化劑在“干凈”煙氣中工作時，其工作壽命可達 3~5年(在“不干凈”的煙氣中的工作壽命為 2~3年)。這一布置方式的主要問題是，當將反應器布置在濕式 FGD脫硫裝置后，其排煙溫度僅為 50~60℃，因此，為使煙氣在進入催化劑反應器之前達到所需要的反應溫度，需要在煙道內加裝燃油或燃燒天然氣的燃燒器，或蒸汽加熱的換熱器以加熱煙氣，從而增加了能源消耗和運行費用。

對于一般燃油或燃煤鍋爐，其 SCR反應器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預熱器之間，因為此區間的煙氣溫度剛好適合 SCR脫硝還原反應，氨被噴射于省煤器與 SCR反應器間煙道內的適當位置，使其與煙氣充分混合后在反應器內與氮氧化物反應，SCR系統商業運行業績的脫硝效率約為 50%~90%。