? ? ? ?選擇性催化還原( selective catalytic reduction,SCR)是指在O2和催化劑存在條件下,用還原劑(如NH3、CO或羥類化合物)將煙氣中的NOx還原為無害的N2和水的工藝。SCR工藝之所以稱作選擇性,是因?yàn)樵诖呋瘎┑膸椭逻€原劑優(yōu)先與煙氣中的NOx反應(yīng),而不是被煙氣中的O2氧化。煙氣中O2的存在能促進(jìn)反應(yīng)發(fā)生,是反應(yīng)系統(tǒng)中不可缺少的部分。

? ? ? ?選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)是20世紀(jì)70年代由日本研究開發(fā),目前已廣泛應(yīng)用于日本、歐洲和美國等國家和地區(qū)的燃煤電廠的煙氣凈化中。該技術(shù)既能單獨(dú)使用,也能與其他NOx控制技術(shù)(如低NOx燃燒技術(shù)、SNCR技術(shù))聯(lián)合使用。

? ? ? ?SCR技術(shù)脫硝率高,理論上可接近99.99%的脫硝率。商業(yè)燃煤、燃?xì)夂腿加湾仩t煙氣SCR脫硝系統(tǒng),設(shè)計(jì)脫硝率可大于90%。

SCR脫硝工藝原理

? ? ? ?工業(yè)上,燃煤燃?xì)釹CR脫硝的還原劑主要是氨。液氨或氨水由蒸發(fā)器蒸發(fā)后噴入系統(tǒng)中,在催化劑的作用下,氨氣將煙氣中的NOx還原為N2和水。其化學(xué)反應(yīng)方程式為催化劑

? ? ? ?催化劑

? ? ? ?4NH3+4NO+O2一→4N2+6H12O

? ? ? ?催化劑

? ? ? ?4NHl3+2NO)2+02一→3N2+6H2O

? ? ? ?由于燃燒的煙氣中約95%的NOx是以NO的形態(tài)存在,因而上面反應(yīng)占主導(dǎo)地位,該反應(yīng)表明,脫除1mol的NOx需要消耗1mol的NH3。催化劑在反應(yīng)中起到降低反應(yīng)活化能和加快反應(yīng)速率的作用。在氣固催化反應(yīng)過程中,催化劑的活性位吸附的氨與氣相中的NO)x發(fā)生反應(yīng),生成N2和水。N同位素試驗(yàn)表明,反應(yīng)產(chǎn)物N2分子中一個(gè)原子N來自NH3、另一個(gè)來自于NO。O2的存在有利于NO的還原。除上面反應(yīng)外,同時(shí)也有可能發(fā)生氨的氧化反應(yīng)和SO2的氧化反應(yīng),還產(chǎn)生少量副產(chǎn)品(NH4)2SO4和NH4 HSO4

? ? ? ?4NH3+302→2N2+6H2O

? ? ? ?SO2+1/2O2→→SO3

? ? ? ?在較低溫度時(shí),選擇性催化還原反應(yīng)占主導(dǎo)地位,且隨溫度升高有利于NOx的還原但進(jìn)一步提高反應(yīng)溫度會使氧化反應(yīng)變得更為主要,結(jié)果使得NOx脫除效率降低。

? ? ? ?NOx脫除率根據(jù)加入的氨量而定(用NH3/NOx摩爾比表示)。高NH3/NOx摩爾比會產(chǎn)生高NOx脫除率,但同時(shí),煙氣中未反應(yīng)的氨(氨逃逸)會增加。殘NH3量,又稱為NH3逸出量,即在SCR下游煙氣中未反應(yīng)的NH3量,保證殘氨量在2mg/m3以下,以減少的副產(chǎn)品(NH4)2SO4和NH4 HSO4的生成量。這兩種產(chǎn)物會導(dǎo)致結(jié)垢和設(shè)備腐蝕在燃用高硫煤時(shí)問題會更嚴(yán)重。

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