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热力发电 ・2006 (11)
图
1
SNCR
与
SCR
布置示意
后 、
空气预热器之前 。N H
3
在空气预热器前的水平烟
道上加入 ,与烟气混合后自上而下流经反应器 ,在催化
剂的作用下 ,N H
3
与 NO 及 NO
2
完成氧化还原反应 。
SCR 工艺的布置形式见图 1 ,流程见图 2 。
图
2
SCR
工艺流程示意
NO
x
SCR 催化剂主要分为 : (1) 贵金属 ; (2) 矾金
属 ; (3) 铁和铜的氧化物 ; (4) 沸石 ; (5) 碳 ,包括活性炭
和活性焦 ; (6) 镧系元素 。这些催化剂呈现了不同程度
的催化活性 。目前得到商业化应用的仅矾基催化剂
V
2
O
5
,添加一定量的 WO
3
或 MoO
3
,形成 V
2
O
5
2WO
3
/
TiO
2
或 V
2
O
5
2MoO
3
/ TiO
2
。
温度在 550 K 左右 、N H
3
/ NO 为 1 时 ,在 V
2
O
5
2
WO
3
/ TiO
2
催化下 ,几乎所有的 NO 都能被还原 ,典型
的 SCR 工作温度范围在 650 K～700 K(380 ℃～430
℃) ,也有人认为在 300 ℃～400 ℃范围 。高于 700 K ,
反应 (4) ～ (6) 的速度加快 ,与反应 (1) 竞争 ,增加了
N H
3
的消耗 ;反应 (5) 产生副产物 N
2
O ;反应 (6) 生成
NO ,导致 NO 的转化率与 N
2
的选择性同时降低 。图
3 给出了 SCR 反应体系中各气体组分浓度随温度的
变化 。
由于 V
2
O
5
对 SO
2
氧化成 SO
3
的反应具有催化作
图
3
SCR
反应体系中各气体组分浓度随温度的变化
用 ,而 SO
3
与 N H
3
反应生成 N H
4
HSO
4
和(N H
4
)
2
S
2
O
7
,
它们在温度低于 300 ℃时会沉积在催化剂表面 ,堵塞
随后的空气预热器 ,因此目前 SCR 的工作温度一般要
求在 300 ℃以上 。对于电站锅炉 ,为避免烟气预热消
耗能量 ,将 SCR 反应器置于空气预热器与省煤器之
间 ,此处烟气的温度为 380 ℃左右 ,恰好满足 SCR 对
温度的要求 。
TiO
2
作为活性载体 ,起分散作用 ,其粒径小 ,通常
为纳米级 ;比表面积大 ,为活性组分提供了接触面积 。
另外 , TiO
2
还可以提高催化剂抗 SO
2
的能力 。
WO
3
/ TiO
2
和 MoO
3
/ TiO
2
也具有 SCR 催化活
性 ,但其活性比 V
2
O
5
/ TiO
2
低 ,在 SCR 催化体系中起
催化活性的主要是 V
2
O
5
,在没有 WO
3
和 MoO
3
存在
下 ,V
2
O
5
/ TiO
2
也能得到较高的 NO 催化活性和 N
2
的选择性 。添加 WO
3
和 MoO
3
的目 的是 为了减 少
V
2
O
5
的用量 ,从而减少对 SO
2
氧化成 SO
3
的催化作
用 ,提高抗 SO
2
能力 。由于烟气中含 6 %～ 10 %的
H
2
O ,N H
3
与 NO
x
的反应也会产生 H
2
O ,添加 WO
3
和 MoO
3
还能提高催化体系在高温下对水的稳定性 。
4
结 语
采用 N H
3
作还原剂的 SCR 脱硝工艺具有技术成
熟 、
流程短 、
脱氮效率高 、
没有废水和废渣 、
不产生二次
污染等优点 ,已成为日本和欧美国家固定源脱硝的主
流工艺 ,我国“十一五”期间新建的一些电站锅炉也将
采用 。SCR 脱氮为完全化学反应过程 ,其布置方式 、
温度要求由催化反应的热力学与动力学特性所决定 。
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