催化劑特性：催化劑的活性、載體材料、孔結(jié)構(gòu)、比表面積和熱穩(wěn)定性等對(duì)脫硝效率有重要影響。高效的催化劑可以降低反應(yīng)溫度，提高脫硝效率，并具備良好的耐毒性和機(jī)械穩(wěn)定性。

反應(yīng)溫度：SCR反應(yīng)通常需要在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，一般為280℃至420℃之間。在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)，催化劑的活性最高，反應(yīng)效率最佳。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響脫硝效率。

氨氮摩爾比：氨與NOx的摩爾比例需精確控制，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響脫硝效率和氨逃逸。合適的氨氮比（如1.05）能夠達(dá)到較高的NOx去除率。

煙氣成分和濃度：NOx濃度、氧氣含量、SOx和其他污染物的存在會(huì)影響反應(yīng)效率和催化劑壽命。例如，高濃度的SO2會(huì)與氨反應(yīng)生成硫銨顆粒，堵塞催化劑微孔，降低其活性。

空速和停留時(shí)間：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)催化劑的氣體體積量（空速）以及煙氣在催化劑床層中的停留時(shí)間直接影響反應(yīng)的充分程度。合理的空速和足夠的停留時(shí)間可以提高NOx的轉(zhuǎn)化率。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)和流場(chǎng)優(yōu)化：包括催化劑布置、流場(chǎng)優(yōu)化和吹灰系統(tǒng)有效性，這些因素影響工藝效率和催化劑性能。

操作和控制策略：精確的操作參數(shù)控制和自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化工藝運(yùn)行，確保不同工況下高脫硝效率。

氧氣濃度：氧氣不足會(huì)導(dǎo)致脫硝效率下降，反應(yīng)物消耗不均，催化劑中毒，以及系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。

通過(guò)綜合考慮并優(yōu)化上述因素，可以提高SCR法脫硝工藝的效率和穩(wěn)定性，有效控制氮氧化物排放，保護(hù)環(huán)境。

低溫段（<280℃）：

在低溫段，脫硝反應(yīng)速度較慢，達(dá)不到理想的脫硝效果，甚至可能出現(xiàn)不利于脫硝的副反應(yīng)，如SO2氧化生成SO3。

低溫段的催化劑活性較低，可能導(dǎo)致催化劑永久性損壞。

中溫段（280℃~320℃）：

中溫段的催化劑活性開(kāi)始提升，但仍需進(jìn)一步優(yōu)化以達(dá)到最佳效果。

在此溫度范圍內(nèi)，催化劑的活性逐漸增強(qiáng)，但仍然需要較多的催化劑用量才能達(dá)到基本的脫硝性能。

中高溫段（320℃~420℃）：

這是SCR脫硝技術(shù)的主要有效溫度窗口，催化劑在此范圍內(nèi)具有較高的活性，能夠有效去除氮氧化物（NOx），脫硝效率可達(dá)80%~90%。

在此溫度范圍內(nèi)，催化劑的活性最大，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的脫硝反應(yīng)。

高溫段（>420℃）：

高溫段雖然催化劑活性較高，但NH3容易被氧化，導(dǎo)致NOx生成量增加，同時(shí)可能引起催化劑材料的相變，使催化劑的活性退化。

高溫段需要較多的催化劑用量才能達(dá)到基本的脫硝性能。

SCR脫硝技術(shù)在280℃~420℃的溫度范圍內(nèi)效果最佳，能夠高效去除氮氧化物。低于280℃時(shí)，脫硝效果不佳且可能產(chǎn)生副反應(yīng)；高于420℃時(shí)，雖然催化劑活性高，但存在NH3氧化和催化劑退化的問(wèn)題。

SCR反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常包括催化劑層、導(dǎo)流板、整流柵格、噴氨格柵等部件。催化劑層是SCR反應(yīng)器的核心部分，其作用是促進(jìn)NH3與NOx的反應(yīng)，從而脫除NOx。催化劑層通常分為多層布置，以提高反應(yīng)效率和均勻性。導(dǎo)流板和整流柵格則用于優(yōu)化煙氣流動(dòng)，確保煙氣在催化劑層中的均勻分布，從而提高反應(yīng)效率。

SCR反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及計(jì)算流體力學(xué)（CFD）模擬和物理模型測(cè)試等多種方法。通過(guò)這些方法可以優(yōu)化反應(yīng)器的主體形式和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以提高脫硝效率和減少壓降。此外，反應(yīng)器入口處通常設(shè)有氣流均布裝置和導(dǎo)流板，以確保煙氣在進(jìn)入催化劑層前的均勻分布。

SCR反應(yīng)器的運(yùn)行溫度對(duì)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(yīng)溫度集中在340~380℃之間。為了滿足催化劑的運(yùn)行要求，有時(shí)需要對(duì)鍋爐和汽輪機(jī)設(shè)備進(jìn)行改造，以提高SCR反應(yīng)器的進(jìn)口煙氣溫度。

SCR反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于電力、鋼鐵等工業(yè)部門(mén)，其布置位置可以根據(jù)具體工藝需求選擇在省煤器之后、空氣預(yù)熱器之前或布袋除塵器之后等不同位置。不同布置方式會(huì)影響SCR反應(yīng)器的工作溫度和脫硝效率，因此需要根據(jù)具體情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

總之，SCR反應(yīng)器通過(guò)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(yīng)生成無(wú)害的氮?dú)夂退魵?，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的脫硝處理。其設(shè)計(jì)和優(yōu)化需要綜合考慮催化劑性能、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件等因素，以實(shí)現(xiàn)高效脫硝。

1、熱段/高含塵布置：反應(yīng)器布置在空氣預(yù)熱器前溫度為 360℃左右的位置，此時(shí)煙氣中所含有的全部飛灰和 SO₂均通過(guò)催化劑反應(yīng)器，反應(yīng)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(nèi)，適合于多數(shù)催化劑的反應(yīng)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(huì)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(shí)，會(huì)使催化劑“中毒”或受污染，從而降低催化劑的效能。

（2）飛灰對(duì)催化劑反應(yīng)器的磨損。

（3）飛灰將催化劑通道堵塞。

（4）如煙氣溫度升高，會(huì)將催化劑燒結(jié)，或使之再結(jié)晶而失效，如煙氣溫度降低，NH3會(huì)和 SO3反應(yīng)生成酸性硫酸銨，從而會(huì)堵塞催化劑和污染空氣預(yù)熱器。

（5）高活性的催化劑會(huì)促使煙氣中的 SO₂氧化成 SO₃，因此應(yīng)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(zhǎng)催化劑的使用壽命，除了應(yīng)選擇合適的催化劑之外，要使反應(yīng)器通道有足夠的空間以防堵塞，同時(shí)還要有防腐措施。

2、熱段/低含塵布置：反應(yīng)器布置在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，這時(shí)，溫度為 300~400℃的煙氣先經(jīng)過(guò)電除塵器以后再進(jìn)入催化劑反應(yīng)器，這樣可以防止煙氣中的飛灰對(duì)催化劑的污染和將反應(yīng)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(yīng)生成硫酸銨而發(fā)生堵塞的可能性仍然存在。采用這一方案的最大問(wèn)題是，靜電除塵器很難在 300~400℃的溫度下正常運(yùn)行，因此很少采用。

3、冷段布置：反應(yīng)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(wú)塵、無(wú) SO₂的“干凈”煙氣中，由于不存在飛灰對(duì)反應(yīng)器的堵塞及腐蝕問(wèn)題，也不存在催化劑的污染和中毒問(wèn)題，因此可以采用高活性的催化劑，減少了反應(yīng)器的體積并使反應(yīng)器布置緊湊。當(dāng)催化劑在“干凈”煙氣中工作時(shí)，其工作壽命可達(dá) 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(wèn)題是，當(dāng)將反應(yīng)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(jìn)入催化劑反應(yīng)器之前達(dá)到所需要的反應(yīng)溫度，需要在煙道內(nèi)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(yùn)行費(fèi)用。

對(duì)于一般燃油或燃煤鍋爐，其 SCR反應(yīng)器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間，因?yàn)榇藚^(qū)間的煙氣溫度剛好適合 SCR脫硝還原反應(yīng)，氨被噴射于省煤器與 SCR反應(yīng)器間煙道內(nèi)的適當(dāng)位置，使其與煙氣充分混合后在反應(yīng)器內(nèi)與氮氧化物反應(yīng)，SCR系統(tǒng)商業(yè)運(yùn)行業(yè)績(jī)的脫硝效率約為 50%~90%。