度范围 ,有利于反应的进行 。然而 ,由于催化剂处于
高尘烟气中 ,条件恶劣 ,磨刷严重 ,寿命将会受到影
响 。高温 、
低尘布置 (或称尾部布置) 方式是指 SCR
反应器布置在省煤器后的电除尘器和空气预热器之
间 ,该布置方式可防止烟气中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 。低温 、
低尘布置方式是
将 SCR 反应器布置在除尘器和烟气脱硫系统之后 ,
催化剂不受飞灰和 SO
2
的影响 ,但由于烟气温度较
低 ,一般需要 GGH 或加设燃油或天然气的燃烧器将
烟温提高到催化剂的活化温度 ,势必增加能源消耗
和运行费用 。
SCR 法可能产生的问题 :
(1) 未反应的氨排出系统造成二次污染 。合理
的设计可以将氨的泄漏量控制在 5 ×10
- 6
以内 。
(2) 燃用高硫煤时 ,烟气中的部分 SO
2
被氧化生
成 SO
3
,SO
3
与 NH
3
进一步反应生成的氨盐会造成催
化剂中毒或堵塞 。这可以通过燃用低硫煤 、
降低氨
泄漏量或将 SCR 反应器置于 FGD 系统之后来控制 。
(3) 飞灰中的重金属 (主要是 As) 或碱性氧化物
(主要有 MgO ,CaO ,Na
2
O , K
2
O 等) 的存在会使催化剂
中毒或活性显著降低 。
(4) 过量的 NH
3
可能会和 O
2
反应生成 N
2
O ,尽
管 N
2
O 对人体无害 ,但近来的研究表明 ,N
2
O 是导致
温室效应的气体之一 。
然而 ,所有这些问题都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
等使之危害降到最低 。SCR 技术对锅炉烟气 NO
x
的
控制效果十分显著 ,具有占地面积小 、技术成熟可
靠 、
易于操作等优点 ,是目前唯一大规模投入商业应
用并能满足任何苛刻环保要求的控制措施 ,可作为
我国燃煤电厂控制 NO
x
污染的主要手段之一 。然
而 ,由于 SCR 需要消耗大量的催化剂 ,存在运行费
用高 (催化剂费用通常占到系统初始投资的 50 %～
60 %) ,设备投资大的缺点 ,同时对改造机组亦有场
地限制 ,对设计水平提出了更高的要求 。
1. 2 选择性非催化还原法
SNCR 工艺也被称为热力 DeNO
x
工艺 ,最初由
美国 Exxon 公司发明并于 1974 在日本成功投入工
业应用 。其基本原理是在没有催化剂的情况下 ,反
应 (1) 在 800～1 100 ℃范围内进行 ,且基本上不与 O
2
作用 。SNCR 法的还原剂除了 NH
3
以外还可以采用
尿素或其他氨基 。当用尿素作还原剂时其反应可表
示为 :
H
2
NCONH
2
+ 2NO + 1/ 2O
2
= 2N
2
+ CO
2
+ H
2
O (4)
同 SCR 工艺类似 ,SNCR 法的 NO
x
脱除效率主
要取决于反应温度 、
NH
3
与 NO
x
的化学计量比 、
混合
程度 ,反应时间等 。研究表明 ,SNCR 工艺的温度控
制至关重要 ,若温度过低 ,NH
3
的反应不完全 ,容易
造成 NH
3
泄漏 ; 而温度过高 ,NH
3
则容易被氧化为
NO ,抵消了 NH
3
的脱硝效果 。温度过高或过低都会
导致还原剂损失和 NO
x
脱除率下降 。通常 ,设计合
理的 SNCR 工艺能达到 30 %～70 % ,甚至高达 80 %
的脱硝率 。
与 SCR 相比 , SNCR 运行费用低 , 旧设备改造
少 ,仅需要氨水贮槽和喷射装置 ,投资较 SCR 法小 ,
尤其适合于改造机组 。该法存在还原剂耗量大 、
NO
x
脱除效率低等缺点 ,温度窗口的选择和控制也
比较困难 ,锅炉型式和负荷状态不同时 ,需采用不同
的工艺设计和控制策略 ,设计难度比较大 。
SCR 、
SNCR 工艺比较见表 1 。
表
1
SCR
、
SNCR
工艺比较
工艺名称
SCR
SNCR
NO
x
脱除效率
/ %
70
～
90
30
～
80
操作温度
/
℃
200
～
500
800
～
1 100
NH
3
/ NO
x
(
摩尔比
)
0. 4
～
1. 0
0. 8
～
2. 5
氨泄漏
/
×
10
- 6
< 5
5
～
20
总投资
高
低
运行成本
中等
中等
1. 3 SNCR/ SCR 联合脱硝工艺
SNCR/ SCR 联合烟气脱硝技术结合了两者优
势 ,将 SNCR 工艺的还原剂喷入炉膛 ,用 SCR 工艺使
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2
2005 年 3 月 电 力 环 境 保 护 第 21 卷 第 1 期