SCR脱硝

       选择性催化还原( selective catalytic reduction,SCR)是指在O2和催化剂存在条件下,用还原剂(如NH3、CO或羟类化合物)将烟气中的NOx还原为无害的N2和水的工艺。SCR工艺之所以称作选择性,是因为在催化剂的帮助下还原剂优先与烟气中的NOx反应,而不是被烟气中的O2氧化。烟气中O2的存在能促进反应发生,是反应系统中不可缺少的部分。

       选择性催化还原烟气脱硝技术是20世纪70年代由日本研究开发,目前已广泛应用于日本、欧洲和美国等国家和地区的燃煤电厂的烟气净化中。该技术既能单独使用,也能与其他NOx控制技术(如低NOx燃烧技术、SNCR技术)联合使用。

       SCR技术脱硝率高,理论上可接近99.99%的脱硝率。商业燃煤、燃气和燃油锅炉烟气SCR脱硝系统,设计脱硝率可大于90%。

SCR脱硝工艺原理

       工业上,燃煤燃气SCR脱硝的还原剂主要是氨。液氨或氨水由蒸发器蒸发后喷入系统中,在催化剂的作用下,氨气将烟气中的NOx还原为N2和水。其化学反应方程式为催化剂

       催化剂

       4NH3+4NO+O2一→4N2+6H12O

       催化剂

       4NHl3+2NO)2+02一→3N2+6H2O

       由于燃烧的烟气中约95%的NOx是以NO的形态存在,因而上面反应占主导地位,该反应表明,脱除1mol的NOx需要消耗1mol的NH3。催化剂在反应中起到降低反应活化能和加快反应速率的作用。在气固催化反应过程中,催化剂的活性位吸附的氨与气相中的NO)x发生反应,生成N2和水。N同位素试验表明,反应产物N2分子中一个原子N来自NH3、另一个来自于NO。O2的存在有利于NO的还原。除上面反应外,同时也有可能发生氨的氧化反应和SO2的氧化反应,还产生少量副产品(NH4)2SO4和NH4 HSO4

       4NH3+302→2N2+6H2O

       SO2+1/2O2→→SO3

       在较低温度时,选择性催化还原反应占主导地位,且随温度升高有利于NOx的还原但进一步提高反应温度会使氧化反应变得更为主要,结果使得NOx脱除效率降低。

       NOx脱除率根据加入的氨量而定(用NH3/NOx摩尔比表示)。高NH3/NOx摩尔比会产生高NOx脱除率,但同时,烟气中未反应的氨(氨逃逸)会增加。残NH3量,又称为NH3逸出量,即在SCR下游烟气中未反应的NH3量,保证残氨量在2mg/m3以下,以减少的副产品(NH4)2SO4和NH4 HSO4的生成量。这两种产物会导致结垢和设备腐蚀在燃用高硫煤时问题会更严重。