一、SCR 脱硝系统工作原理
选择性催化还原（SCR）脱硝技术是利用催化剂和还原剂将烟气中的氮氧化物转化为无害的氮气和水。在石油伴生气发电机组中，SCR 脱硝系统的工作原理如下：
首先，氨气（NH
₃）作为还原剂被喷入到烟道中，与石油伴生气燃烧后产生的烟气充分混合。然后，混合后的烟气进入 SCR 反应器，在催化剂的作用下，氮氧化物（NOx）与氨气发生化学反应。主要的化学反应方程式为：
在这个过程中，催化剂起到了关键的作用，它能够降低反应的活化能，使反应在较低的温度下能够快速、有效地进行。通常情况下，SCR 脱硝系统的反应温度范围在 300 - 420℃之间，这个温度区间既能保证催化剂的活性，又能适应石油伴生气发电机组的尾气温度。
二、石油伴生气 SCR 脱硝系统的结构组成
（一）氨气供应系统
氨气供应系统主要包括氨气储存罐、氨气蒸发器、氨气缓冲罐和氨气喷射装置等部分。氨气储存罐用于储存液氨，其设计压力一般为 1.6 - 2.0MPa，容积根据发电机组的规模和脱硝需求确定。例如，对于一台 50MW 的石油伴生气发电机组，氨气储存罐的容积通常为 20 - 30m³。氨气蒸发器采用蒸汽或电加热的方式将液氨蒸发为氨气，氨气缓冲罐则用于稳定氨气的压力，确保氨气喷射的均匀性和稳定性。氨气喷射装置通常安装在 SCR 反应器的入口处，通过喷嘴将氨气均匀地喷入到烟气中，使其与氮氧化物充分混合。
（二）SCR 反应器
SCR 反应器是脱硝反应的核心设备，其结构设计直接影响到脱硝效率和系统的运行稳定性。反应器一般采用钢结构制作，内部设有催化剂支撑结构和整流装置。催化剂支撑结构用于安装和固定催化剂模块，确保催化剂在反应器内的稳定运行。整流装置则用于使烟气在进入催化剂层前分布均匀，提高脱硝反应的效率。SCR 反应器的尺寸和形状根据发电机组的尾气流量和温度等参数进行设计，一般来说，反应器的长度和直径会根据具体情况进行优化，以保证烟气在反应器内的停留时间和流速满足脱硝反应的要求。
（三）催化剂模块
催化剂模块是 SCR 脱硝系统的关键部件，其性能决定了脱硝效率的高低。石油伴生气 SCR 脱硝系统常用的催化剂有钒钛系催化剂、铁钛系催化剂等，这些催化剂具有较高的活性和选择性。催化剂模块一般采用蜂窝式或平板式结构，其尺寸和孔数根据反应器的尺寸和烟气流量进行设计。例如，某 50MW 石油伴生气发电机组的 SCR 脱硝系统采用的蜂窝式催化剂模块尺寸为 150mm×150mm×900mm，孔数为 20 孔 / 平方英寸。催化剂模块在安装时需要注意密封和固定，以防止烟气泄漏和催化剂的损坏。
（四）烟气系统
烟气系统包括烟道、挡板门、膨胀节和风机等部分。烟道用于连接石油伴生气发电机组的尾气出口和 SCR 反应器的入口，将烟气输送到脱硝系统中进行处理。挡板门用于控制烟气的流向和流量，在系统启动、停机和故障时起到保护作用。膨胀节用于吸收烟道因热胀冷缩而产生的位移，确保系统的安全运行。风机则用于提供烟气在系统中流动的动力，确保烟气能够顺利通过 SCR 反应器进行脱硝处理。
三、石油伴生气 SCR 脱硝系统的运行效果及数据分析
为了更直观地了解石油伴生气 SCR 脱硝系统的运行效果，以下是某石油伴生气发电站的实际运行数据：
（一）发电机组参数
机组容量：50MW
燃料类型：石油伴生气
尾气流量：200000Nm³/h（标准状态下）
尾气温度：350 - 400℃
（二）脱硝系统运行参数
催化剂类型：蜂窝式钒钛系催化剂，20 孔 / 平方英寸
催化剂活性温度范围：300 - 420℃
氨气喷射量：根据实时监测的氮氧化物浓度进行自动调节，平均氨气喷射量为 150kg/h
SCR 反应器入口氮氧化物浓度：600mg/Nm³
SCR 反应器出口氮氧化物浓度：40mg/Nm³
脱硝效率：（600 - 40）÷600×100% = 93.3%
（三）能耗数据
氨气蒸发电耗：8kW
・h/h（每小时的耗电量）
风机电耗：40kW
・h/h（用于驱动烟气通过 SCR 反应器的风机耗电量）
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