脱硝

概述
燃烧烟气中去除氮氧化物的过程，防止环境污染的重要性，已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。世界上比较主流的工艺分为：SCR和SNCR。这两种工艺除了由于SCR使用催化剂导致反应温度比SNCR低外，其他并无太大区别，但如果从建设成本和运行成本两个角度来看，SCR的投入至少是SNCR投入的数倍，甚至10倍不止。
为防止锅炉内燃料燃烧后产生过多的NOx污染环境，应对燃料燃烧产生的烟气进行脱硝处理。一般分为燃烧前脱硝、燃烧过程脱硝、燃烧后脱硝。
一、脱硝技术分析
根据氮氧化物的形成机理，降氮减排的技术措施有两大类：
一类是从源头上治理。控制燃烧过程中生成NOx。
其技术措施：①采用低氮燃烧器；②分解炉和管道内的分段燃烧，控制燃烧温度；③改变配料方案，采用矿化剂，降低燃烧成温度。
另一类是从末端治理。控制烟气中排放的NOx。
其技术措施：①“分级燃烧+SNCR”；②选择性非催化还原法（SNCR）；③选择性催化还原法（SCR）；③SNCR/SCR联合脱硝技术；④生物脱硝技术（正处于研发阶段）。
二、按燃烧过程分类
1、燃烧前脱硝
1）加氢脱硝
2）洗选
2、燃烧中脱硝
1）低温燃烧
2) 低氧燃烧
3）CFB燃烧技术
4）采用低NOx燃烧器
5）煤粉浓淡分离
6）烟气再循环技术
3、燃烧后脱硝
1）选择性非催化还原 脱硝（SNCR）
2) 选择性催化还原 脱硝（SCR）
3）活性炭吸附
4）电子束脱硝
三、技术措施
1、选择性非催化还原技术（SNCR）
选择性非催化还原法是一种不使用催化剂，在 850～1100℃温度范围内还原NOx的方法。最常使用的药品为氨和尿素。
一般来说，SNCR脱硝效率对大型燃煤机组可达 25%～40% ,对小型机组可达 80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大，多用作低氮燃烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小，适合老厂改造，新厂可以根据锅炉设计配合使用。

SNCR工艺流程图

2、选择性催化还原技术（SCR）

SCR 是最成熟的烟气脱硝技术, 它是一种炉后脱硝

方法, 最早由日本于 20 世纪 60~70 年代后期完成商业运行, 是利用还原剂(NH3, 尿素)在金属催化剂作用下, 选择性地与 NOx 反应生成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧化, 故称为“ 选择性” 。世界上流行的 SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法 SCR 2种。此 2种方法都是利用氨对NOx的还原功能 ,在催化剂的作用下将 NOx (主要是NO)还原为对大气没有多少影响的 N2和水 ,还原剂为 NH3。

在SCR中使用的催化剂大多以TiO2为载体，以V2O5或V2 O5 -WO3或V2O5-MoO3为活性成分，制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型。应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂（345℃～590℃）、中温催化剂（260℃～380℃）和低温催化剂（80℃～300℃）， 不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应温度偏低，催化剂的活性会降低，导致脱硝效率下降，且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏；如果反应温度过高，NH3容易被氧化，NOx生成量增加，还会引起催化剂材料的相变，使催化剂的活性退化。国内外SCR系统大多采用高温，反应温度区间为315℃～400℃。

优点：该法脱硝效率高，价格相对低廉，广泛应用在国内外工程中，成为电站烟气脱硝的主流技术。

缺点：燃料中含有硫分, 燃烧过程中可生成一定量的SO3。添加催化剂后, 在有氧条件下, SO3 的生成量大幅增加, 并与过量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蚀性和粘性, 可导致尾部烟道设备损坏。 虽然SO3 的生成量有限, 但其造成的影响不可低估。另外,催化剂中毒现象也不容忽视。

SCR工艺流程图

3、SNCR/SCR脱硝

为了达到排放要求，有时会采用炉内脱硝和炉外脱硝的组合方式。

SNCR/SCR工艺流程图

4、低温氧化法

对于烟气温度较低的情形，目前还采用氧化法（臭氧法和双氧水法）。不过使用时应考虑氧化剂逃逸带来的风险。