热力发电 ・2006 (11)
π
∼
收稿日期
:
2006
2
02
2
06
作者简介
: 吴碧君
(1963
2
) ,
女
,
江苏东台人
,
在读博士研究生
,
高级工程师
,
主要从事火电厂环境污染治理研究与电力建设项目环境影响评价 。
烟
气
脱
硝
工
艺
及
其
化
学
反
应
原
理
分
析
吴碧君
1
,
王述刚
1
,
方志星
2
,
盛永校
2
(1. 南京工业大学 ,江苏 南京 210009 ; 2. 浙江省能源集团有限公司 ,浙江 杭州 310006)
[ 摘 要 ] 介绍 N H
3
还原剂还原 NO
x
的主要化学反应与相应的副反应以及两种主要脱硝工艺 SNCR 和
SCR 的特点 、
布置及温度要求范围 。对 SCR 工艺的催化剂组成 、
活性组分及其它组分的作用进行了综述 ,
提出了在此种催化体系中还需要进一步研究的一些化学机理 。
[ 关键词 ] NO
x
控制 ;烟气脱硝 ;选择性非催化还原 ( SNCR) ;选择性催化还原 (SCR) ; 化学反应
[ 中图分类号 ] X701 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号 ]1002
3364 (2006) 11
0059
02
1
烟气脱硝的化学反应
将 NO 还原成 N
2
,需要加入还原剂 ,氨 ( N H
3
) 是
目前烟气脱硝最有效的还原剂 。在有氧情况下 ,N H
3
与烟气中 NO
x
的还原反应如式 (1) 和式 (2) :
4NO + 4N H
3
+ O
2
→4N
2
+ 6 H
2
O
(1)
2NO
2
+ 4N H
3
+ O
2
→3N
2
+ 6 H
2
O
(2)
由于烟气中绝大多数是 NO ,在 NO/ N H
3
摩尔比
接近 1 、
氧气所占比例较小时 ,反应 (1) 是主要的 ,即 N
2
是主要的反应产物 ,所以 N
2
产生率可反映催化剂的
选择性 。对于选择性高的催化剂 ,N
2
的产生率应近似
于 100 %。此外 ,NO 和 N H
3
还有一个副反应 ,生成副
产物 N
2
O 。N
2
O 是温室气体 ,式 (3) 的反应是不希望
发生的 :
4NO + 4N H
3
+ 3O
2
→4N
2
O + 6 H
2
O
(3)
如果 NO/ N H
3
< 1 ,就意味着 N H
3
除了式 (1) 反
应外还有别的反应 ,一部分被氧气而不是被 NO 氧化 。
N H
3
可以通过下述 3 个反应式被氧气氧化
[ 1 ]
:
2N H
3
+ 3/ 2O
2
→ N
2
+ 3 H
2
O
(4)
2N H
3
+ 2O
2
→ N
2
O + 3 H
2
O
(5)
2N H
3
+ 5/ 2O
2
→2NO + 3 H
2
O
(6)
近年来式 (4) 的反应得到了深入的研究 ,可用它来
减少催化反应器尾部氨的逃逸 。
2
SN CR
工艺
在没有催化剂存在时 ,反应 (1) 和反应 (2) 需要在
900 ℃的温度条件下才能发生 。非选择性催化还原
( SN CR) 工艺利用锅炉顶部 850 ℃～1 050 ℃的高温
条件 ,喷入 N H
3
还原 NO
x
(图 1)
[ 2 ]
。在此温度下 ,式
(4) ～式 (6) 的反应全部可以发生 ,也即增长了 N H
3
的
消耗 。SNCR 工艺脱硝效率仅有 50 %左右 ,并且要求
较高的 N H
3
/ NO ,由此造成了 N H
3
的逃逸量高达 20
μL/ L ,并引发氨盐腐蚀和堵塞空气预热器等问题 。由
于不需要催化剂及催化反应器 ,故 SNCR 方法工艺简
单 、
投资低 ,但脱硝效率也低 ,N H
3
的逃逸浓度高 ,对
于大型燃煤锅炉难以满足更高的环保要求 。
3
SCR
工艺
选择性催化还原 ( SCR) 工艺是在反应 (1) 、(2) 体
系中加入催化剂 ,降低 N H
3
还原 NO 和 NO
2
温度 ,以
减少 N H
3
的氧化和提高 N
2
的转化率 。该工艺于 20
世纪 70 年代首先在日本开发成功
[ 3 ]
,现已在世界范围
内成为大型工业锅炉烟气脱硝的主流工艺 。催化剂被
分布在陶瓷蜂窝材料 、
钢结构平板或纤维波纹板上 ,构
成 SCR 反应器 。目前 ,SCR 反应器一般置于省煤器之
技术交流
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net