控制措施称为二次措施, 又称为烟气脱硝技术。

目前普遍采用的燃烧中 NO

x

控制技术即为低

NO

x

燃烧技术, 主要有低 NO

x

燃烧器、空气分级燃

烧和燃料分级燃烧。 应用在燃煤电站锅炉上的成熟

烟气脱硝技术主要有 SCR、SN CR 以及 SN CR 与

SCR 混合烟气脱硝技术。2005 年 8 月在大连召开的
第二届中

2美低氧化氮燃烧与二氧化硫控制研讨会,

就介绍了这 3 种脱硝技术。 近几年来 SCR 发展较
快, 在西欧各国、美国、韩国、日本得到了广泛的应
用, 目前氨催化还原烟气脱硝技术是应用得最多的
技术。

2

　

SCR

烟气脱硝技术

2. 1　SCR 脱硝反应过程

SCR 系统是通过在催化剂上游的烟气中喷入

氨或其他合适的还原剂, 利用催化剂将烟气中的

NO

x

转化为氮气和水。 在通常的设计中, 使用液态

无水氨或氨的水溶液。无论以何种形式使用, 首先使
氨蒸发, 然后与稀释空气或烟气混合, 最后通过分配
格栅喷入到 SCR 反应器上游的烟气中。

在 SCR 反应器内, NO 通过以下反应被还原:

4NO + 4N H

3

+ O

2

4N

2

+ 6H

2

O

6NO + 4N H

3

5N

2

+ 6H

2

O

当烟气中有氧气时, 反应第一式优先进行, 因

此, 氨消耗量与NO 还原量有一对一的关系。

在锅炉的烟气中,NO

2

一般约占总的 NO

x

体积

分数的 5% ,NO

2

参与的反应如下:

2NO

2

+ 4N H

3

+ O

2

3N

2

+ 6H

2

O

6NO

2

+ 8N H

3

7N

2

+ 12H

2

O

上面 2 个反应表明还原 NO

2

比还原 NO 需要

更多的氨。

在绝大多数锅炉的烟气中, NO

2

体积分数仅占

NO

x

总量的一小部分, 因此NO

2

的影响并不显著。

还原剂供给系统氨的流量与 SCR 反应器入口

烟气中的 NO

x

流量的摩尔比为化学计量比, 比例通

常为 0. 8～ 1. 2。

SCR 系统 NO

x

脱除效率通常很高, 添加到烟气

中的氨几乎完全和 NO

x

反应。 然而, 有一小部分氨

不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说, 对
于新的催化剂, 氨逃逸很低, 根据煤的含硫量决定。
但是, 随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖、堵塞,
氨逃逸就会增加。 为了维持需要的 NO

x

脱除率, 就

必须增加反应器中 N H

3

与 NO

x

的摩尔比。 当不能

保证预先设定的 NO

x

脱除率和 (或) 氨逃逸的性能

标准时, 就必须向反应器添加新的催化剂以恢复反
应器性能。

2. 2　SCR 脱硝过程副反应

有 3 类不希望发生的副反应影响 SCR 系统的

性能和运行, 包括氨的氧化、二氧化硫氧化及铵盐

(硫酸氢铵和硫酸铵) 的形成。

氨的氧化将一部分氨转化为其他氮化合物。 不

希望发生氨的氧化, 有以下几个方面原因: 首先, 为
达到给定的 NO

x

脱除率, 需要的氨供给率将增加,

需要添加额外的还原剂以替换被氧化的氨; 第二, 氨
的氧化减少了催化剂内表面吸附的氨, 影响 NO

x

脱

除, 导致催化剂体积不足; 此外, 由于氨不是被氧化
就是与NO

x

反应或者作为氨逃逸从反应器中排出,

因此氨的氧化使 SCR 工艺过程的物料平衡变得复
杂。 因此, SCR 烟气脱硝系统需要安装氨逃逸的测
量仪器。影响氨氧化反应的因素有: 催化剂成分、烟
气组分、氨的浓度、反应器温度等。

一般认为在钒作催化剂时, 当温度超过 400 ℃

时, 氨的氧化对脱硝过程才有显著影响。

由于 SCR 催化剂的氧化特性, 在燃用含硫煤的

锅炉中也会将 SO

2

氧化为 SO

3

。 SO

2

氧化率受 SO

2

浓度、反应器温度、催化剂质量、催化剂的结构设计
及配方的影响。 SO

3

的产生率正比于烟气中 SO

2

的

浓度。 增加反应温度也会加快 SO

2

的氧化, 当温度

超过371 ℃时, 氧化率将迅速增加。SO

2

氧化率也与

反应器中催化剂的体积成正比。为获得高的NO

x

脱

除效率和低的氨逃逸而设计的反应器 SO

3

的产生

率也会更高。

催化剂设计及配方技术 (包括控制微孔尺寸、催

化剂壁厚和采用化学氧化抑制剂) 能被用来针对特
定的应用条件改变 SO

2

氧化特性。例如: SO

2

氧化遍

及催化剂活性组分内, 而 NO

x

还原发生在靠近催化

剂表面处, 因此, 采用薄壁或非催化性基体的催化剂
将产生较少的 SO

3

。

但是, 即使采用催化剂的优化设计, 也不可能完

全消除 SO

2

氧化, 烟气中总会有一小部分 SO

2

被氧

化为 SO

3

。

SO

3

与催化剂组分及烟气组分反应, 形成固体

颗粒, 沉积在催化剂表面或内部, 缩短催化剂的寿
命。同时 SCR 反应器产生的 SO

3

增加了烟气中 SO

3

的浓度。

约在 320 ℃以下, SO

3

和逃逸的氨反应, 形成硫

・

2

・

第 6 期 (总第 181 期)

2005 年 12 月

　　　　　　　　　

J ilin E lect ric Pow e r

吉　林　电　力

　　　　　　　　　

N o. 6 (Se r. N o. 181)

D ec. 2005