選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術的原理是什么？該技術有哪些優(yōu)缺點？

選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術通常使用TiO2/V2O5/WO3/MoO3整裝填料催化劑，在300～380℃時引入還原劑，則NO或NO2被NH3還原生成氨。適當?shù)臒煔庵羞^剩氨濃度有利于NOx的轉(zhuǎn)化。

NH3選擇性催化還原NOx的主要反應如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O（1）

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O（2）

脫氮反應過程完全要經(jīng)歷以下五個步驟：

①反應物擴散到催化劑表面；

②活性點對氨的吸附；

③氨和氮氧化物的反應；

④反應產(chǎn)物氮氣與水蒸氣擴散到煙氣中；

⑤釩等活性位的再氧化。

脫氮反應機理

SCR高溫催化還原脫硝技術需要一套單獨的類似于一套中型鍋爐大小的裝置（見圖3-34），它包括SCR反應器、催化劑床層，以及脫硝劑儲存及輸送系統(tǒng)、水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)及脫硝配電和儀表控制

SCR工藝一般分為高溫（450～600℃）SCR、中溫（320～450℃）SCR和低溫（120～300℃）SCR。目前，商業(yè)上應用比較廣泛的是中溫SCR催化劑，中溫SCR反應器對催化余熱鍋爐或CO鍋爐結(jié)構(gòu)影響較大，在已有的催化余熱鍋爐或CO鍋爐上實施中溫SCR技術難度很大。開發(fā)低溫SCR催化劑，將低溫SCR反應器設置在催化余熱鍋爐或CO鍋爐后部，可以降低工程實施的難度。

與催化余熱鍋爐或CO鍋爐排煙溫度（180～230℃）匹配的低溫SCR催化劑開發(fā)是目前研究的熱點。Shell GS（殼牌全球解決方案）公司的低溫去除氮氧化物（Shell DeNOx System，SDS）技術通過氧化鈦/氧化釩催化劑與氨作用，將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無害的氮氣和水。該系統(tǒng)主要由側(cè)流反應器（LFR）的高活性、專利的催化劑組成，在較低的溫度（120℃）和較低的壓力降（1～2kPa）下可以使氮氧化物排放體積分數(shù)小于10～50μL/L，氨逃逸體積分數(shù)小于5～10μL/L。

SCR技術對催化劑的形狀（填料催化劑本身形成的壓降和催化劑孔道是否存在易于寄存催化劑粉塵的缺陷等）、脫硝反應器的設計以及脫硝部分的煙氣管道的設計要求極高，否則很難保證催化裂化裝置的長周期運行。一般較常用的SCR脫硝技術的催化劑要求處理的煙氣溫度在350～380℃之間。

如果煙氣溫度高于400℃則大部分的還原催化劑會燒熔，從而造成對SCR反應器的致命破壞，并堵塞延期的正常流徑，從而很有可能迫使煙機或過鍋爐的摘除。使煙氣從三旋或四旋直接旁路到煙囪排放的大氣中；如果改走旁路操作不及時還有可能造成催化裝置的停車。

如果煙氣的溫度低于催化劑要求指標（如有的催化劑要求不能低于350℃），則脫硝催化的反應效率急劇下降，完全不能達到脫硝的環(huán)保要求。另外，催化裝置的鍋爐每天都有吹灰的操作。催化裝置本身存在著催化劑大量跑失和/或煙機摘除，煙氣出現(xiàn)較高溫的緊急工況，都會帶來影響長周期運轉(zhuǎn)方面的問題。

而且，該技術對煙氣中的SO3濃度要求也較為嚴格，如SO3濃度較高時，在一定溫度下SO3和NH3反應生成硫酸銨或者硫酸氫銨，這些產(chǎn)物將以顆粒狀態(tài)降低煙氣透明度，或以粘稠酸性物狀態(tài)沉積在設備上，造成通道堵塞和設備損壞。其中NH4HSO4的沉積溫度為150～200℃，其黏度較大，加劇對空氣預熱器換熱元件的堵塞和腐蝕。

催化裂化反應過程較為復雜，反應過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)以及脫硫產(chǎn)物有導致催化劑中毒的可能，催化裂化催化劑硬度大，尤其是在吹灰時催化劑濃度較高，容易造成SCR催化劑的磨損。

另外，催化裂化煙氣中的含水量對催化劑的活性也有明顯影響，而不同的催化裂化裝置的煙氣含水量也有一定的差異，因此，即使在催化裂化煙氣中氮氧化物含量相同，SCR催化劑裝填方案一致的情況下，脫硝率也會有差異。

在能夠滿足脫硝要求的情況下，用于脫硝的催化劑用量越燒越好，催化劑的空隙大點為好，一般控制托效率＜75%為佳，這并不是SCR技術難以達到更高的脫硝率，而是要追求更高的脫硝率將會使脫硝設備出現(xiàn)的問題更多，導致脫硝設備無法運行下去的可能性也就成倍地增加。

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