SCR（選擇性催化還原）脫硝技術是指在催化劑的存在下，還原劑（無水氨、氨水或尿素）與煙氣中的NOx反應生成無害的氮和水，從而去除煙氣中的NOx。選擇性是指還原劑NH3和煙氣中的NOx發(fā)生還原反應，而不與煙氣中的氧氣發(fā)生反應。
SCR脫硝技術與其它技術相比，脫硝效率高，技術成熟，是工程上應用最多的煙氣脫硝技術。SCR系統(tǒng)的脫硝效率約為80～90%。
1 化學反應原理
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2+6H2O
6NO + 4NH3 → 5N2+6H2O
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2 SCR系統(tǒng)組成
SCR脫硝系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成：SCR反應器及輔助系統(tǒng)，氨儲存及處理系統(tǒng)，氨注入系統(tǒng)。
SCR工藝流程：還原劑 (氨) 用罐裝卡車運輸，以液體形態(tài)儲存于氨罐中；液態(tài)氨在注入SCR 系統(tǒng)煙氣之前經(jīng)由蒸發(fā)器蒸發(fā)氣化；氣化的氨和稀釋空氣混合，通過噴氨格柵噴入SCR反應器上游的煙氣中；充分混合后的還原劑和煙氣在SCR反應器中反應，去除NOx。
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SCR煙氣脫硝系統(tǒng)熱面高灰布置工藝流程示意圖
3 SCR技術參數(shù)
1) 脫硝效率
脫硝效率=（NOx入口-NOx出口）/NOx入口
2) 氨氮摩爾比NSR（ Normalized Stoichiometric Ratio）
NSR=NH3摩爾數(shù)/NOx摩爾數(shù)
3) 還原劑額定消耗量
額定負荷下，每小時還原劑的消耗量
4) 最大NH3逃逸量
經(jīng)過脫硝反應器后殘留在煙氣或飛灰中未反應的還原劑氨
5) 空速SV（h-1）
煙氣流量與催化劑體積之比
6) 催化劑壽命
催化劑從開始使用到需要更換的累計運行時間
4 還原劑的選擇
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還原劑類型 |
優(yōu)點 |
缺點 |
建議 |
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水氨 |
還原劑和蒸發(fā)成本最低；體積小。 |
安全問題；為防止污染，設備投資高。 |
在危險管理許可的條件下，可以使用。 |
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氨水 |
如果溢出，蒸汽濃度較低。 |
相對無水氨，還原劑成本高2～3倍；蒸發(fā)能量大約高10倍；較高的儲存設備成本；較大的注入管道。 |
考慮到無水氨危險性，可以使用。 |
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尿素 |
沒有溢出危險。 |
相對無水氨，成本高3～5倍；更高的蒸發(fā)能量；更高的儲存設備成本；較大的注入管道。 |
法規(guī)不允許使用氨的情況下，推薦使用。 |
5 催化劑
1) 催化劑分類
SCR催化劑可以根據(jù)原材料、結構、工作溫度、用途等標準進行不同的分類。
按原材料催化劑分為鉑系列、鈦系列、釩系列及混合型系列。最初的催化劑為鉑系列催化劑，由于鉑系列催化劑價格昂貴，對灰分要求高，在電廠煙氣SCR脫硝技術中已停用。目前的SCR催化劑一般為使用TiO2載體的V2O5/WO3及MoO3等金屬氧化物。催化劑的這些主要成分占99％以上, 其余微量組分對催化劑性能也起到重要作用。所有催化劑成分的具體含量均為催化劑廠商的保密值。
按結構催化劑分為板式、波紋式和蜂窩式。板式催化劑為非均質催化劑，以玻璃纖維和TiO2為載體，涂敷V2O5和WO3等活性物質，其表面遭到灰分等的破壞磨損后，不能維持原有的催化性能，催化劑再生幾乎不可能。波紋式催化劑為非均質催化劑，以柔軟纖維為載體，涂敷V2O5和WO3等活性物質，催化劑表面遭到灰分等的破壞磨損后，不能維持原有的催化性能，催化劑再生不可能。蜂窩式催化劑屬于均質催化劑, 以TiO2、V2O5、WO3為主要成分，催化劑本體全部是催化劑材料，因此其表面遭到灰分等的破壞磨損后，仍然能維持原有的催化性能，催化劑可以再生。全世界大部分燃煤發(fā)電廠（95％）使用蜂窩式和板式催化劑，其中蜂窩式催化劑由于其強耐久性、高耐腐性、高可靠性、高反復利用率、低壓降等特性，得到廣泛應用。從目前已投入運行的SCR看，75%采用蜂窩式催化劑，新建機組采用蜂窩的比例也基本相當。
按載體材料催化劑分為金屬載體催化劑和陶瓷載體催化劑；陶瓷載體催化劑耐久性強、密度輕，是采用最多的催化劑載體材料。此外，陶瓷載體的主要成分為董青石，高嶺土中蘊藏著豐富的茵青石原料，在我國有豐富的資源，價格相對較低。
按工作溫度催化劑分為高溫型和低溫型。高溫型催化劑以TiO2、V2O5為主要成分，適用工作溫度為280～400℃，適用于燃煤電廠、燃重油電廠和燃氣電廠。低溫型催化劑以TiO2、V2O5、MnO為主要成分，適用工作溫度為＞180℃，已用于燃油、燃氣電廠，韓國進行了燃煤電廠的工業(yè)應用試驗。
按用途催化劑分為燃煤型和燃油、燃氣型。燃煤和燃油、燃氣型催化劑的主要區(qū)別是蜂窩內孔尺寸，一般燃煤＞5mm，燃油、燃氣＜4mm。
2) 催化劑成分
V2O5，WO3，TiO2，其他.
3)催化劑性能要求
(1) 適應溫度范圍廣
(2)NOx去除率高
(3)SO2抵抗力強
(4)SO2/SO3轉化率低
(5)對灰分及熱沖擊力的抵抗力強
(6)壓力損失（阻力）低
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