SCR烟气脱硝技术.doc

选择性催化还原（SCR）法烟气脱硝技术

孔旭东1100200619

摘要：选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术以其高效的特点在国外得到了普遍的应用。本文概述了SCR法的基本原理、催化剂的分类及成型布置方式、SCR系统在电站锅炉系统中的布置方式、系统的构成和主要装置设备以及工程应用中常见的问题和解决办法。参考以飞灰作为载体，担载CuO、Fe2O3等金属氧化物作为活性成分进行活性测试，在实验室理想气体条件下具有较高的效率。

关键词：选择性催化还原，催化剂，SCR系统，飞灰

引言

随着环保意识的提高，火力发电厂的污染物排放面对越来越大的压力。化石燃料在燃烧过程中产生的氮氧化物（NOx）是酸雨形成的主要因素之一，因此受到广泛的关注。我国大型火电厂绝大部分是常规的燃煤电站，而NOx是燃煤电厂的主要污染物之一。根据NOx的生成机理，在实际的应用中，主要采用低NOx燃烧技术和烟气脱除的办法对其进行控制。其中，低NOx燃烧技术已在国内新建电厂得到广泛的应用，而烟气脱硝技术在国外得到了一定程度的应用。

烟气脱硝是目前发达国家普遍采用的减少NOx排放的方法，具有很高的脱除效率，应用较为成熟的有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、电子束法以及炽热碳还原等技术。其中SCR烟气脱硝率能达到90％以上，具有脱除效率高、运行可靠、便于维护等优点，因此目前的使用最为广泛。

一．SCR烟气脱硝技术

1.1SCR反应的原理

SCR技术是还原剂（电厂主要用NH3）在金属催化剂的作用下，将NOx还原为对大气环境影响不大的氮气和水。“选择性”是指氨有选择地进行还原反应，在这里它只选择还原NOx。目前，国外学者已经在SCR反应的反应物是NO达成了一致，而不是NO2，并且O2参与了反应。

主要的化学反应式为：

反应原理如图1所示

图1SCR反应原理

上述反应，在没有催化剂的情况下，只在980℃左右很窄的温度范围内进行；但在催化剂的作用下，反应温度可以大大降低，在300～400℃时即可反应。

1.2SCR反应的催化剂

SCR法所用的催化剂主要有3类：

第一类是Pt-Rh和Pd等贵金属类催化剂,通常以氧化铝等整体式陶瓷作为载体，最早布置的SCR系统中多采用这类催化剂，其对SCR反应有较高的活性且反应温度较低，但是缺点是对NH3有一定的氧化作用。因此在八、九十年代以后逐渐被金属氧化物类催化剂所取代，目前仅应用于低温条件下以及天然气燃烧后尾气中NOx的脱除。

第二类是金属氧化物类催化剂，主要包括V2O5(WO3)、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx、MgO、MoO3、NiO等金属氧化物或其联合作用的混合物，通常以TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2、活性炭（AC）等作为载体，且这些载体通常主要作用是提供具有大的比表面积的微孔结构，在SCR反应中所具有的活性极小。当采用这一类催化剂时，通常以氨或尿素作为还原剂。反应机理通常是氨吸附在催化剂的表面，而NO的吸附作用很小。在这一类催化剂中，以具有锐钛矿结构的TiO2做载体，钒作为主要活性成分的催化剂在工程中应用最为广泛，其技术发展也最为成熟。其活性温度区间在300－400℃。在这类催化剂中通常还加入WO3和/或MoO3，其主要作用是增加催化剂的活性和增加热稳定性，防止锐钛矿的烧结和比表面积的丧失。另外WO3和MoO3的加入能和SO3竞争TiO2表面的碱性位，并代替它，从而限制其硫酸盐化。在催化剂的制备过程中还加入玻璃丝、玻璃粉、硅胶等以增加强度、减少开裂，并加聚乙烯、淀粉、石腊等有机化合物作为成型粘结剂。

第三类是沸石分子筛型，主要是采用离子交换方法制成的金属离子交换沸石。通常采用碳氢化合物作为还原剂。所采用的沸石类型主要包括Y-沸石、ZSM系列、MFI、MOR等，特别是Cu-ZSM-5，国外学者的研究工作较多。这一类催化剂的特点是具有活性的温度区间较高，最高可以达到600℃。同时，这类催化剂也是目前国外学者研究的重点，但是工业应用方面还不多。

在工程应用中，催化剂的布置方式有两种，一种是平板式，一种是孔道式。在孔道式结构中，又分为两种主要形式，一种是以TiO2为代表的均质整体式蜂窝陶瓷结构，一种是具有涂层结构的整体式蜂窝陶瓷催化剂，通常采用具有大比表面积的材料对蜂窝陶瓷基体进行扩表并担载活性成分。

1.3SCR反应系统的布置方式

电站锅炉和大型工业锅炉应用中通常有几种不同的SCR布置方式，其中根据其布置位置的不同，主要包括高尘、低尘以及尾部布置方式。在反应器的设计型式上，也包括整体式的SCR和烟道中的SCR。

锅炉负载信号

锅炉负载信号

省煤器

混合器

液氨蒸发槽

液氨储槽

液氨缓冲槽

氮氧化物监视器

烟囱

脱硫

DeSOx

FIC

空

预

器

电除尘

锅炉

脱硝