环境监测在线分析技术：SCR烟气脱硝工艺效果

（1）SCR脱硝工艺流程及反应机理

SCR反应机理参见图5.4。

图5.4　SCR脱硝反应原理示意图

在催化剂上游的原烟气中喷入氨气（NH3），利用催化剂将烟气中的NOx转化为氮气和水。通常使用液态无水氨或氨的水溶液，先使氨蒸发与稀释空气或烟气混合，通过格栅喷入SCR反应器上游的烟气中，其脱硝主要反应方程式如下：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

SCR的工艺流程主要是由氨气及空气供应系统、氨气及空气喷雾系统、催化反应器等组成。液氨由槽车运送到液氨贮槽，输出的液氨经蒸发器后变成氨气，将之加热到常温后送氨气缓冲槽备用。缓冲槽的氨气经减压后送到氨气/空气混合器中，与来自送风机的空气混合，通过喷雾格栅喷嘴喷入烟气中，并与之充分混合，继而进入催化反应器。当烟气流经催化反应器的催化层时，氨气和NOx在催化剂的作用下将NO及NO2还原成N2和H2O。NOx的脱除效率主要取决于反应温度、NH3和NOx的化学计量比、烟气中的氧气浓度、催化剂的性质和数量等。

（2）SCR脱硝设备的布置方式

SCR系统的布置方式有3种：高温高尘布置方式、高温低尘布置方式和低温低尘布置方式。

①高温高尘布置方式（HD-SCR）是目前应用最广泛的一种，SCR反应器的安装位置选择在燃煤锅炉的省煤器和空气预热器之间，进入反应器的烟气温度为300～400℃，SCR反应器的催化剂成分为TiO2/V2O5/WO3，催化剂处于高温高尘烟气中，高温有利于催化反应，高尘使催化剂的工作条件恶劣，磨刷严重，寿命将会受到影响。

②高温低尘布置方式（LD-SCR）是指SCR反应器的安装位置选择在省煤器后的高温电除尘器和空气预热器之间，该布置方式可以防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和对反应器的磨损与堵塞，其缺点是电除尘器在300～400℃的高温下运行条件差。(www.xing528.com)

③低温低尘布置方式（或称尾部布置）（TE-SCR）是将SCR反应器的安装位置布置在除尘器和烟气脱硫系统之后，催化剂不受飞灰和SO2的影响，但由于烟气温度低，需要通过加热器将烟温提高到催化剂的活性温度，会增加能源消耗和运行费用。

典型的SCR高温高尘布置方式参见图5.5。

图5.5　SCR高温高尘布置方式图

（3）SCR可能存在的问题分析

①氨泄漏，又称氨逃逸，是指未反应的氨排出系统，造成二次污染，采用合理的设计通常可以将氨的泄漏量控制在5 ppm以内。

②当燃用高硫煤时，烟气中部分SO2将被氧化成SO3，这部分SO3以及烟气中原有的SO3将与NH3进一步反应生成氨盐，从而造成催化剂中毒或堵塞。

③飞灰中的重金属（主要是As）或碱性氧化物（主要有MgO、CaO、Na2O、K2O等）的存在会使催化剂中毒或活性显著降低。

④过量的NH3可能和O2反应生成N2O，尽管N2O对人体没有危害，但N2O是造成温室反应的气体之一。

以上这些问题可以通过选择合适的催化剂、控制合理的反应温度、调节理想的化学计量比等方法使危害降到最低。