吳金泉1李勇1,2
（1福建鑫澤環保裝置工程****，福建福州350002；
2江西理工大學環境與建築學院，江西贛州341000）
摘要：選擇性催化還原法（scr）是目前國際上處理火電廠氮氧化物的最主要處理方法。我公司於2023年與德國steuler公司在煙氣脫硝技術方面展開了全方位的合作，並在國內開發煙氣脫硝市場。
本文從scr工藝原理出發，介紹了合作公司的相關執行工藝。關鍵詞：煙氣脫硝；scr；脫硝催化劑；脫硝工藝
隨著我國經濟的發展,在能源消費中帶來的環境汙染也越來越嚴重。其中，大氣煙塵、酸雨、溫室效應和臭氧層的破壞已成為危害人民生存的四大殺手。燃煤煙氣所含的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等有害物質是造成大氣汙染、酸雨和溫室效應的主要根源。
在我國，二氧化硫、氮氧化物等有害物質主要是由燃煤過程產生的。
隨著我國經濟實力的增強,耗電量也將逐步加大。目前，我國已經開展了大規模的煙氣脫硫專案,但煙氣脫硝還未大規模的開展。有研究資料表明，如果繼續不加強對煙氣中氮氧化物的治理,氮氧化物的總量和在大氣汙染物中的比重都將上公升,並有可能取代二氧化硫成為大氣中的主要汙染物。
我國煙氣脫硝專案起步較晚，目前國內執行的煙氣脫硝專案所採用的工藝也是引進歐、美、日等發達國家和地區煙氣脫硝技術,為適應國內煙氣脫硝市
場的需要，我公司於2023年與德國steuler公司在煙氣脫硝技術方面展開了全方位的合作，主要由德方提供技術支援，我方負責開拓市場、消化有關技術。
1scr脫硝技術簡介
在眾多的脫硝技術中，選擇性催化還原法（scr）是脫硝效率最高，最為成熟的脫硝技術。2023年在日本shimoneski電廠建立了第乙個scr系統的示範工程，其後scr技術在日本得到了廣泛應用。在歐洲已有120多台大型裝置的成功應用經驗，其nox的脫除率可達到80%~90%。
日本大約有170套裝置，接近100gw容量的電廠安裝了這種裝置，美國**也將scr技術作為主要的電廠控制nox技術，scr方法已成為目前國內外電廠脫硝比較成熟的主流技術。1.1scr法煙氣脫硝原理
在催化劑作用下，向溫度約280℃～420℃的煙氣中噴人氨，將n0還原成n2和no。化學反應方程式如下：在有氧的條件下：
在無氧（或者缺氧）的條件下：
在反應條件改變時,就有可能發生以下副反應:【1】
由於該反應沒有產生副產物,並且裝置結構簡單,適合於處理大量的煙氣。1.2scr煙氣脫硝工藝的影響因素1.2.1溫度對催化劑反應效能的影響
目前，運用於電廠煙氣脫硝中的的scr催化劑有很多，不同的催化劑,其適宜的反應溫度也差別各異。如果反應溫度太低,催化劑的活性降低,脫硝效率
下降，則達不到脫硝的效果。並且，如果催化劑在低溫下持續執行,將導致催化劑的永久性損壞；如果反應溫度太高,nh3容易被氧化,生成nox的量增加,甚至會引起催化劑材料的相變,導致催化劑的活性退化。
採用何種催化劑與scr反應器的布置方式是密切相關的，一般可以把催化劑的種類分為三類：高溫催化劑(345℃～590℃)、中溫催化劑(260℃～380℃)和低溫催化劑(80℃～300℃)。目前,國內外scr系統大多採用高溫催化劑,反應溫度在315℃～400℃。
1.2.2空速（sv）對催化劑效能的影響
煙氣在scr反應塔中的空塔速度是scr的乙個關鍵設計引數,它是煙氣體積流量(標準狀態下的溼煙氣))與scr反應塔中催化劑體積比值,反映了煙氣在scr反應塔內的停留時間的大小。煙氣的空塔速度越大,其停留時間越短。一般scr的脫硝效率將隨煙氣空塔速度的增大而降低。
空塔速度通常是根據scr反應塔的布置、脫硝效率、煙氣溫度、允許的氨逃逸量以及粉塵濃度來確定的。
1.2.3摩爾比對no轉換的影響
理論上，lmoi的no需要1moi的nh3去脫除。根據化學反應平衡知識，nh3量不足會導致nox的脫除效率降低，但在工程實踐中，nh3過量又會帶來nh3對環境的二次汙染，一般在設計過程中，nh3/no的值控制在0.8～1.
2的範圍內比較合適，並且結合機組負荷的變化而變化。1.2.
4催化劑的選擇對scr工藝的影響
scr系統中的重要組成部分是催化劑，催化劑的選擇不僅僅是針對反應溫度的不同來選擇，並且要考慮scr裝置的壓降、布置的合理性等因素。當
前流行的成熟催化劑有蜂窩式、波紋狀和平板式等。平板式催化劑一般是以不鏽鋼金屬網格為基材負載上含有活性成份的載體壓制而成；蜂窩式催化劑一般是把載體和活性成份混合物整體擠壓成型；波紋狀催化劑是外形如起伏的波紋，從而形成小孔。當前各種催化劑活性成分大部分為wo3和v2o5。
各種催化劑效能引數的比較見表1【2】：表1各種催化劑效能引數的比較
低高中高低低中
中高高一般低中中
高低低一般高中中
2德國steuler公司煙氣脫硝工藝簡介2.1高粉塵布置的scr工藝及其特點
圖1為其工藝流程圖
高粉塵布置scr工藝的優點是：
⑴由於反應溫度較高，可選擇的催化劑的種類較多；
⑵相對於低粉塵布置和末端布置來說省去了煙氣再熱系統，從而節省了投資和執行成本；
⑶早已完成工業化運用，並且已有20年的執行經驗，是目前火電廠煙氣脫硝廣泛採取的工藝。其缺點是
⑴由於粉塵濃度較高，所以粉塵對催化劑的沖刷和磨損較大；
⑵省煤器是與鍋爐本體相連的，對於大型的機組而言，scr反應器的重量是比較大的，所以一般要設定獨立的scr反應器的支撐鋼架，這就涉及到了鍋爐的重新調整和負荷重新計算的問題；
⑶煙氣中含有大量的so2,催化劑可以使部分so2氧化，生成難處理的so3,並可能與洩漏的氨生成腐蝕性很強的硫酸氨（或者硫酸氫氨）鹽物質；⑷由於流程較長，容易發生氨的洩漏，從而生成腐蝕性很強的硫酸氨（或者
硫酸氫氨）鹽物質，所以容易腐蝕後續的空氣預熱器和靜電除塵器。2.1低粉塵布置的scr工藝及其特點
圖2為其工藝流程圖
圖2 scr低粉塵布置的工藝流程圖
低粉塵布置scr工藝的優點是
⑴鍋爐煙氣經過靜電除塵器之後，粉塵濃度降低，可以延長催化劑的使用壽命；
⑵與鍋爐本體獨立，不影響鍋爐的正常執行；⑶氨的洩漏量比高溫布置方式的洩漏量要少。其缺點是
⑴與高粉塵布置一樣，煙氣中含有大量的so2,催化劑可以使部分so2氧化，生成難處理的so3,並可能與洩漏的氨生成腐蝕性很強的硫酸氨（或者硫酸氫氨）鹽物質；
⑵由於煙氣溫度低（大概在160℃左右），可供選擇的催化劑的種類較少；⑶國內沒有運用經驗，並且國外可供參考的工程例項也比較少。2.1scr反應器末端布置的工藝及其特點
圖3為其工藝流程圖
圖3scr反應器末端布置的工藝流程圖
末端布置scr工藝的優點是
⑴鍋爐煙氣經過除塵脫硫後，可以採用更大煙氣流速和空速，從而使催化劑的消耗量大大的減少；
⑵氨的逃逸量是最少的，並且不會腐蝕構築物（煙囪採用防腐煙囪）；⑶不會產生so3，防止二次汙染。其缺點是
⑴一定要設定煙氣再熱系統，增加了投資和執行成本；⑵很難找到符合反應條件的催化劑。
3總結與展望
國家環保總局2023年修改通過的《火電廠大氣汙染排放標準》(gbl3223—2004)對火電廠nox的排放已做出限制規定，且明確提出新建火電站除滿足現行排放標準外,須預留煙氣脫除氮氧化物裝置空間。相應的《排汙費徵收標準管理辦法》從2023年7月1日起執行。每當量的氮氧化物徵收排汙費0.
6元（而原來是不收費的）。這也就為火電廠上煙氣脫硝工程提供了環保動力。針對我國煙氣脫硝市場及技術，結合發達國家煙氣脫硝的經驗，現提出以下建議僅供參考：
⑴首先，應當完善煙氣脫硝的相關法律法規和相關技術標準。不僅可以使環境執法有法可依，相關環保工程也有乙個統一的技術標準；
⑵對於煙氣脫硝技術的發展，可借鑑煙氣脫硫技術發展的成功經驗，應立足於引進消化國外先進技術與自主開發相結合的原則，逐步實現工藝及相關裝置的國產化、產業化。
⑶由於煙氣脫硝無論是市場還是技術在我國都顯得相當薄弱，所以當前火電廠氮氧化物的脫除可以採取分步脫除，首先可以採取低氮燃燒加上sncr（或scr）技術，同時為適應以後更加嚴格的環保要求預留一定脫氮空間；⑷加大科研力度。特別是加大低溫催化劑的研究開發和煙氣在scr反應器內的溫度場、流場的分布模擬，切實提高煙氣的脫硝率；
⑸煙氣同時脫硫脫硝淨化處理技術已成為各國控制火電廠煙氣汙染的研發熱點，但目前因技術不成熟制約了大規模的推廣應用。對於我國而言，其主要技術發展方向應該是投資少、執行費用低、效率高、產物資源化的高新技術，因此應加快這類技術的產業化、經濟化研究。
參考文獻
【1】範劍峰，吳以凡，賈寶榮等.火電廠選擇性催化還原脫硝技術的可行性研究[j].化工時代.
2005.7（19）：64-67【2】大唐公司煙氣脫硝技術介紹[z].
2005.作者簡介：
吳金泉（2023年—）,男，工程師，福建鑫澤環保裝置工程****董事長
兼總經理，長期從事脫硫除塵裝置等新產品的開發和研製工作。
SCR脫硝方案
scr煙氣脫硝技改專案 技術方案 目錄1總則 1 2工程概況 1 2.1鍋爐主要引數 1 2.2脫硝工藝方案 2 2.3工程範圍 2 3設計採用的標準和規範 2 4煙氣脫硝工藝方案 3 4.1 脫硝工藝的簡介 3 5 工藝系統說明 9 5.1 氨的儲存系統 9 5.5 電氣部分 18 5.6儀表和控...
山東SCR脫硝方案
山東某熱電 3 130t h鍋爐煙氣脫硝工程 技術方案 目錄1 總則 1 1.1 專案總論 1 1.2 基本設計條件 1 1.3 設計指標 1 1.4 設計原則 2 1.5 技術規範和標準 2 1.6 技術要求 3 1.7 工程主要內容 3 1.8 工程介面位置 4 2 脫硝工藝的選擇 5 3 脫硝...
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迄今為止，國內外對煙氣脫硫脫硝問題做過大量研究，方法也近百種，能夠工業化的多達十幾種。煙氣脫硝技術按治理工藝可分為濕法和乾法脫硝。濕法脫硝包括 酸吸收法 鹼吸收法 氧化吸收法 絡鹽吸收法等 乾法脫硝包括 選擇性催化還原法 scr 非選擇性催化還原法 sncr 吸附法 等離子體活化法等。此外，近十幾年...