廢氣脫硝是目前發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的減少NOx排放的方法，應(yīng)用較多的有選擇性催化還原法(Selective catalytic reduction，簡(jiǎn)稱SCR)、選擇性非催化還原法(Selective non-catalytic reduction，以下簡(jiǎn)稱SNCR)。SCR的脫硝率可達(dá)90%以上。SCR的發(fā)明權(quán)屬于美國(guó)，而日本率先于20世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化應(yīng)用。目前該技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用。日本有93%以上的廢氣脫硝采用SCR，運(yùn)行裝置超過300套。德國(guó)于20世紀(jì)80年代引進(jìn)該技術(shù)，并規(guī)定發(fā)電量50 MW以上的電廠都得配備SCR裝置。臺(tái)灣有100套以上的SCR裝置在運(yùn)行。大慶石化總廠化肥廠、川化集團(tuán)公司、北京燕山石化公司合成橡膠廠和福建漳州電廠等也從國(guó)外引進(jìn)了SCR裝置。

1 技術(shù)原理

有多種還原劑(CH4、H2、CO和NH3)可以將NOx還原成N2，尤其是NH3可以按下式選擇性地和NOx反應(yīng)：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O (1)

8NH3+6NO2 =7N2+12H2O (2)

通過使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，上述反?yīng)可以在200~450℃的范圍內(nèi)有效進(jìn)行。在NH3/NOx為1(摩爾比)的條件下，可以得到80%~90%的脫硝率。在反應(yīng)過程中，NH3有選擇性地和NOx反應(yīng)生成N2和H2O，而不是被O2所氧化。

2 工藝流程

SCR廢氣脫硫裝置的工藝流程如圖1所示，主要由氨氣供應(yīng)系統(tǒng)、氨氣控制系統(tǒng)、催化劑、排氣系統(tǒng)、預(yù)熱系統(tǒng)和反應(yīng)器等組成。液氨由槽車運(yùn)送到液氨儲(chǔ)罐，液氨儲(chǔ)槽輸出的液氨在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，并將氨氣加熱到常溫后，送到氨氣緩沖罐備用。氨氣緩沖罐的氨氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后，通過噴氨格柵的噴嘴噴入廢氣中與廢氣混合，再經(jīng)靜態(tài)混合器充分混合后進(jìn)入催化反應(yīng)器。當(dāng)廢氣溫度低時(shí)，預(yù)熱系統(tǒng)用來加熱廢氣。達(dá)到反應(yīng)溫度且與氨氣充分混合的廢氣流經(jīng)SCR反應(yīng)器的催化層時(shí)，氨氣與NOx發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)，將NOx還原為無害的N2和H2O。

3 運(yùn)行控制

3.1 催化劑的活性

催化劑是SCR技術(shù)的核心，其形狀一般為板式或蜂窩式。由于蜂窩式催化劑優(yōu)良的耐久性、耐腐性、高可靠性，高反復(fù)利用率、低壓降，故使用的較廣泛。常用的催化劑主要成分為V2O5/TiO2。蜂窩式催化劑的斷面尺寸一般為：150 mm×150 mm;長(zhǎng)度400 mm~1000 mm。SCR裝置的運(yùn)行成本在很大程度上取決于催化劑的壽命。其使用壽命又取決于催化劑活性的衰減速度。催化劑的失活分為物理失活和化學(xué)失活。典型的SCR催化劑化學(xué)失活主要是堿金屬(如Na、K、Ca等)和重金屬(如As、Pt、Pb等)引起的催化劑中毒。堿金屬吸附在催化劑的毛細(xì)孔表面，金屬氧化物(如MgO、KaO等)中和催化劑表面的SO3生成硫化物而造成催化劑中毒。砷中毒是廢氣中的三氧化二砷與催化劑結(jié)合引起的。催化劑物理失活主要是指高溫?zé)Y(jié)、磨損和固體顆粒沉積堵塞而引起催化劑活性破壞。

SCR系統(tǒng)所出現(xiàn)的磨損和堵塞可以通過反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)(設(shè)置自動(dòng)的導(dǎo)流葉片裝置，倒轉(zhuǎn)氨的噴射方向使之與流動(dòng)方向相反)加以緩解。如果廢氣中有粉塵，為了保證催化劑表面的潔凈，在反應(yīng)器中安裝吹灰器是很有必要的。

如果廢氣中含有能使催化劑中毒的固體顆粒物，則廢氣需進(jìn)行預(yù)處理，比如采用靜電除塵、加入脫砷劑等，去除催化劑毒物級(jí)固體顆粒物，避免催化劑中毒。