燃煤电厂SCR脱硝技术浅析

李广钊

（开滦（集团）有限责任公司公司节能环保管理办公室 河北唐山 063018）

选择性催化还原SCR法烟气脱硝技术具有较高的脱硝效率，运行稳定，装置结构简单且维护简便，初期一次性投资相对较低，不会因副产物的产生而形成二次污染等诸多优点，因而在国内外得到了广泛的应用。

1 选择性催化还原（SCR）工艺

H2O通过微孔扩散到催化剂表面，继而扩散到气相主体，气相中的氧通过催化剂内部传递而更新表面氧，从而完成催化循环。

3 SCR工艺催化剂的选择

催化剂的选择是否合适，是SCR法脱硝技术关键的环节。催化剂的催化活性是一个重要指标，以材质分类可分为贵金属催化剂、金属氧化物催化剂和分子筛催化剂等,不同材质的催化剂其催化活性是不同的，我国目前以采用金属氧化物为催化剂居多。

以形状分类可以分为平板式、波纹状、和蜂窝式等。平板式催化剂一般是将含有活性成份的载体覆盖在不锈钢金属网格的基材上压制而成；蜂窝式催化剂不采用基材，而是把含有活性成分载体的混合物整体挤压成型；波纹状催化剂其外形如起伏的波纹，从而形成小孔。

SCR脱硝装置可以布置在水平烟道或垂直烟道中，但对于燃煤锅炉一般布置在垂直烟道中，因为烟气中含有大量粉尘，布置在水平烟道中容易引起SCR脱硝装置堵塞。催化剂、催化反应器、氨存储和喷射系统是SCR法脱硝系统的主要组成部分，根据催化剂反应器布置在锅炉末段烟道中的位置，基本可以分为三种工艺类型：高温高尘、高温低尘、低温低尘。

1.1 高温高尘工艺流程

该工艺把烟气温度控制在300-500摄氏度之间，是大多数催化剂最适宜的反应温度，因此其应用也最为广泛。但其工作环境中的烟气含有大量的飞灰和二氧化硫，催化剂的催化效能可能会被烟气所携带的飞灰中的金属离子成分污染而降低，并且飞灰可能造成催化剂反应器磨损或蜂窝状通道堵塞。

1.2 高温低尘工艺流程

该工艺是用电除尘器对高温烟气除尘，然后再经过催化剂反应器，这样可以有效去除飞灰对系统的不利影响，但烟气中仍然存在SO2，会和烟气中的反应生成（NH4）2SO4，堵塞催化反应器的通道和空气预热器。另外，在300-400摄氏度的温度下静电除尘器无法运行，是其最大问题，所以很少被采用。

1.3 低温低尘工艺流程

该工艺的前提是锅炉末端安装了湿法烟气脱硫装置，这样催化剂反应器位于脱硫装置之后，在除尘、脱硫后的烟气中，就不存在催化剂的飞灰污染问题和SO2与NH3反应生成（NH4）2SO4对反应器的堵塞、磨损等问题，这样就可以使用活性高的催化剂，使反应器布置紧凑，减少反应器的体积。但湿式脱硫装置降低了烟气温度，需额外加装加热装置来加热烟气达到所需的反应温度，能源消耗和运行费用较高。

2 选择性催化还原法的反应原理

SCR法就是在固体催化剂存在下，利用各种还原性气体如H2、CO、烃类、NH3与NOx反应使之转化为N的方法。以NH3做还原剂时，金属氧化物是最常用的SCR工业催化剂。

NH3和NOx在催化剂上的反应为：通过气相扩散选择性地吸附在催化剂表面上的酸性中心位并得到活化，同时气相中的NOx分子与其反应，消耗催化剂表面活性氧而生成N2和H2O，N2和

4 影响SCR脱硝效率的主要因素

4.1 催化剂

一般来讲，在催化剂选定的条件下，表面积越大和结构越简单，越有利于催化剂的布置和反应器内反应物的反应。在反应器结构选定的条件下，使用活性高的催化剂，会使氨气与NOx反应更剧烈,从而减少氨气消耗量,减小n(NH3)/n(NOx)比值；同理,在n(NH3)/n(NOx)比值一定条件下,使用活化性高的催化剂可以提高小尺寸反应器的运行效率。总的来说,在反应器尺寸和n(NH3)/n(NOx)比值一定的条件下,催化剂活性越大,脱硝效率越高。

4.2 烟气流型

催化剂的结构会在一定程度上影响烟气流型,合理的烟气流型有利于催化剂的充分利用,也使还原剂与NOx反应的更充分,从而提高系统的脱硝效率。

4.3 反应温度

较高的反应温度会提高还原剂与NOx的反应速率,也同时提高催化剂的活性。通常来讲,反应温度越高,SCR系统效率越高,但考虑设备整体效率，不采用设备极限温度，而是根据脱硝装置在锅炉末端的位置和工况，采用最佳的反应温度。

4.4 烟气在反应器内的空间速度

空间速度是标况下湿烟气在催化剂容积内滞留时间的尺度，在SCR系统设计上是一个关键参数，催化剂的结构决定了空间速度的大小，也决定了反应的彻底性,因而影响SCR系统的效率。

5 SCR工艺的优缺点

其优点是脱硝效率高(可达90%以上)、可以使用非贵金属催化剂、反应温度较低、寿命长等，其用NH3催化还原NOx的技术原理已被众多项目采用并形成了工业化，是目前最好的燃煤电厂脱硝技术。但该项技术也存在一些缺点：还原剂NH3或氨水具有很强的腐蚀性，需要使用造价较高的抗腐蚀管路设备；NH3在反应过程中易形成（NH4）2SO4堵塞反应器，增加维护费用；NH3易泄漏，储存和搬运过程容易出现问题，并且控制过程中容易出现误差导致NH3加入过量，对环境造成二次污染。