SCR 是利用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?,在一定的溫度下,以氨等作為還原氣體,利用還原劑的選擇性,優(yōu)先與氮氧化物發(fā)生反應(yīng),將它還原成氮?dú)夂退??!斑x擇性”是指氨等還原劑在催化劑作用下有選擇地進(jìn)行還原反應(yīng),這里主要選擇還原NOx。
—主要反應(yīng)
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
—副反應(yīng)
2SO2+O2 → 2SO3
按照催化劑適用的煙氣溫度條件分類(lèi),一般按照不同的溫度使用窗口可以將SCR 工藝分為:高溫、中溫、低溫三種不同的SCR 工藝。高溫SCR 一般指的是催化劑的適用溫度在450~600℃及以上,中溫SCR 是指催化劑的適用溫度在320~450 ℃,而低溫SCR是指催化劑的適用溫度在120~ 300 ℃。
按照 SCR 裝置所布設(shè)的位置不同進(jìn)行分類(lèi),SCR 工藝可以劃分為高灰段、低灰段和尾部布置三種類(lèi)型。安裝于空預(yù)器和ESP(電除塵)前、空預(yù)器前但高溫ESP 后、FGD 之后三種形式(見(jiàn)圖1)。高灰分工藝要求催化劑適用于中溫條件,有較強(qiáng)的抗阻塞能力,有較強(qiáng)的抗堿金屬毒性、抗SO2 毒性等。低灰份催化劑適用中溫條件,仍然要求具有抗 SO2 毒性。尾部布置雖然使催化劑免受高粉塵和SO2 的毒害,但中溫的催化劑需要再熱而浪費(fèi)大量能耗。研究和開(kāi)發(fā)具有低溫特性的SCR 顯然具有十分重要的意義。
低溫 SCR 工藝通常是指SCR 反應(yīng)器內(nèi)采用的催化劑的適用溫度在120~300 ℃或者更低的溫度上,布置形式視具體的應(yīng)用而不同,對(duì)于電站鍋爐一般可采用尾部布置,催化劑通常也是采用價(jià)格低廉的金屬氧化物為主。
低溫 SCR 工藝最為核心的問(wèn)題是低溫催化劑的研制和其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。能夠適合SCR 尾部布置和其他低溫應(yīng)用的需要,同時(shí)又可以減少對(duì)煙氣進(jìn)行再加熱,就能夠很好地脫除煙氣中的NOx,這就必然要求催化劑的溫度窗口在120~300 ℃之間有較高的脫硝效率。
在國(guó)內(nèi)外很多研究單位開(kāi)展了對(duì)低溫SCR催化劑的研究,主要研究?jī)?nèi)容包括了低溫催化劑和催化劑載體。目前國(guó)內(nèi)外在低溫SCR催化劑的研究和開(kāi)發(fā)基本上集中于過(guò)渡金屬氧化物的催化作用。銅或銅的化合物被認(rèn)為具有較好的低溫催化特性,以氨為還原劑,可以達(dá)到90%以上的脫硝效率,但當(dāng)煙氣中有二氧化硫存在時(shí),催化劑的活性將受到很大的影響。