王 飛

（中國天楹股份有限公司 江蘇南通 226600）

引言

隨著國家環(huán)保部對大氣治理標(biāo)準(zhǔn)收緊，煙氣治理行業(yè)迎來了超低排放改造的高潮。國家?guī)浵扔谑逯鯇θ济弘姀S提出超低排放改造要求。對燃煤電廠煙氣中氮氧化物（NOx）排放標(biāo)準(zhǔn)要求不高于50mg/Nm3，超超低排放機(jī)組不高于3550mg/Nm3，這對于煙氣治理技術(shù)帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。而SCR脫硝工藝作為目前業(yè)內(nèi)應(yīng)用最廣、技術(shù)最可靠的煙氣脫硝技術(shù)路線之一，在超低排放改造中起到了重要作用。

1 SCR脫硝技術(shù)的原理

1.1 反應(yīng)機(jī)理

選擇性催化還原反應(yīng)（Selective Catalytic Reduction,SCR）是指在催化劑的作用下，“有選擇性”的把煙氣中NOx反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)，把排放煙氣中的NOx還原成N2和H2O。

SCR系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)較為復(fù)雜，主要是NH3在一定溫度和催化劑的雙重作用下，選擇性的將煙氣中NO還原成N2，并生成水。催化劑的作用是降低系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)活化能，使其催化反應(yīng)溫度降低到150-450度之間，加快反應(yīng)速率。通常在脫硝催化劑中需要加入V2O5、TiO2等化學(xué)物質(zhì)。通常情況下氨氣是一種揮發(fā)性極強(qiáng)的氣體，在反應(yīng)過程中和可能與周圍的SO3發(fā)生反應(yīng)而生成 NH4HSO4和（NH4）2SO4，從而對反應(yīng)器造成腐蝕。

2 SCR脫硝技術(shù)特點(diǎn)及典型工藝流程

2.1 SCR脫硝技術(shù)特點(diǎn)

SCR工藝相比SNCR具有如下特點(diǎn)：①運(yùn)行溫度低。SNCR工藝運(yùn)行溫度高于850℃，而SCR工藝的運(yùn)行溫度區(qū)間為：225℃～420℃，可省去GGH，初始投資及運(yùn)行費(fèi)用較少。② 脫硝效率高。SNCR工藝脫硝效率通常在30%左右，而SCR工藝通常可達(dá)到90%以上。③催化反應(yīng)生成氮?dú)夂退?，避免對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。④催化劑布置靈活：高溫高含塵布置方法（省煤器后、空預(yù)器前）、中溫低含塵方法（除塵器后，煙囪前）、低溫低含塵布置方法（濕法脫硫后，煙囪前）⑤可提供尿素、氨水和純氨三種化學(xué)還原劑進(jìn)行反應(yīng)；⑥尾部氨氣逃逸率＜3ppm，避免對環(huán)境產(chǎn)生二次污染；⑦ SO2轉(zhuǎn)化率＜1%（雙層）。

2.2 SCR脫硝典型工藝流程

使用SCR脫硝時(shí)，煙氣有省煤器進(jìn)入煙道，在這個(gè)過程中，在反應(yīng)器入口處設(shè)置有氨噴射裝置，同時(shí)通常配置氨空混合器擾動(dòng)使得煙氣與氨氣混合均勻。隨后，混合后的煙氣在導(dǎo)流板的作用下，到達(dá)催化劑頂層，最終在催化劑的參與下，與NH3和NOx發(fā)生反應(yīng)，生成N2和H2O等無污染物質(zhì)。隨后進(jìn)入下級除塵、脫硫等裝置進(jìn)一步凈化。這就是典型SCR脫硝技術(shù)的工藝流程。

3 SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵

3.1 確保催化劑活性

通常，SCR催化劑反應(yīng)器中隨著運(yùn)行時(shí)間增加，其催化劑活性逐漸降低、甚至失活。導(dǎo)致催化劑活性減弱的原因主要有兩方面：一是脫硝過程中，煙氣中中SO3通常能夠與催化劑中的堿金屬、重金屬發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致催化劑化學(xué)活性失活，通常接觸較多的如砷中毒。二是脫硝過程中溫度過高時(shí)，導(dǎo)致催化劑成分遭到破壞，進(jìn)而失去活性。因此，在實(shí)際工作過程中，需要對SCR反應(yīng)器溫度進(jìn)行檢測、對氨-氮摩爾比進(jìn)行控制。如果噴氨溫度低于催化劑運(yùn)行最低溫度，則連續(xù)噴氨時(shí)間不應(yīng)超過12h。此外，停機(jī)前應(yīng)對吹灰事項(xiàng)注意。

4 SCR脫硝系統(tǒng)在垃圾焚燒發(fā)電廠中的應(yīng)用

與燃煤電廠中SCR脫硝技術(shù)不同，垃圾焚燒發(fā)電廠采用低溫脫硝技術(shù)來降低運(yùn)行費(fèi)用，其運(yùn)行溫度在160～250度之間，非常適用于垃圾焚燒這類煙氣量小且燃燒熱值低的項(xiàng)目。采用低溫催化劑的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用都較低，在脫硝效率上，通過國內(nèi)外多年催化劑配方的改進(jìn)，低溫催化劑與中溫催化劑脫硝效率相當(dāng)，且同等工況條件下使用壽命更長。

由于，垃圾焚燒發(fā)電廠產(chǎn)生煙氣成分較為復(fù)雜，通常伴有氮氧化物、硫氧化物、氯化物、重金屬等。生活垃圾焚燒發(fā)電煙氣凈化工藝通常為半干反應(yīng)塔+脫酸塔+布袋除塵器+SCR反應(yīng)器。這樣可有效避免脫硝催化劑失活的風(fēng)險(xiǎn)，延長催化劑使用壽命。

結(jié)語

十二五以來，國民的環(huán)保觀念不斷提高，伴隨著生存環(huán)境惡化的影響，垃圾發(fā)電廠項(xiàng)目作為排斥性項(xiàng)目，在國內(nèi)多地產(chǎn)生了一定鄰避效應(yīng)。為了減少鄰避效應(yīng)，最大化控制垃圾焚燒電廠產(chǎn)生的污染，妥善處置社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)問題，各地垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)及運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)均一定程度提高。例如，我國廣東地區(qū)。

目前，國內(nèi)各廠商對新建垃圾發(fā)電項(xiàng)目煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)普遍采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)，即EU2000/76/EC。NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)被業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注，排放標(biāo)準(zhǔn)要求提升。新的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，新建垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目按照新的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，且從2016年1月1日起，所有生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目要求全部采用新的標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，SCR技術(shù)作為脫硝效率最高、技術(shù)最成熟可靠的脫硝技術(shù)之一，在垃圾焚燒超低排放改造大潮中，將具有巨大的應(yīng)用潛力。

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