1引言
  目前，減少NOx排放的措施主要分為兩大類：燃燒控制和燃燒后脫硝。燃燒控制主要采用低NOx燃燒器、燃料再燃燒等手段來(lái)減少NOx的生成；燃燒后脫硝主要包括選擇性催化脫硝（SCR）、非選擇性催化脫硝（SNCR）等。SCR由于有較高的脫硝效率（zui高可達(dá)90％以上），自20世紀(jì)80年代以來(lái)開(kāi)始逐漸應(yīng)用于燃煤鍋爐，特別是在那些對(duì)NOx排放有嚴(yán)格要求的國(guó)家，如日本、德國(guó)、北歐等。 
  2 SCR化學(xué)機(jī)理和工藝布置
  2.1 SCR化學(xué)反應(yīng)機(jī)理
  SCR的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理比較復(fù)雜，但主要的反應(yīng)是NH3在一定的溫度和催化劑作用下，有選擇地把煙氣中的NOx還原為N2，其過(guò)程涉及到數(shù)十個(gè)反應(yīng)方程，但主要的反應(yīng)過(guò)程可用以下方程來(lái)表示：
    主反應(yīng)方程式：
    

    副反應(yīng)方程式：
    

    2.2 SCR工藝布置
    催化劑反應(yīng)器在鍋爐煙道中的布置有三種可能方案：
    ①鍋爐省煤器后，空氣預(yù)熱器前溫度約為350℃左右的位置

  這種布置的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣溫度達(dá)到300～500℃，多數(shù)催化劑在這個(gè)溫度范圍內(nèi)有足夠的活性，煙氣不需要再熱即可獲得較好的脫硝效果。但催化劑處于高塵煙氣中，催化劑的壽命會(huì)受到一些影響：飛灰中的K、Na、Ca、Si、As等微量元素會(huì)使催化劑污染造成中毒；飛灰磨損反應(yīng)器并使蜂窩狀催化劑堵塞；煙氣溫度過(guò)高會(huì)使催化劑燒結(jié)或失效。所產(chǎn)生的NH3逃逸會(huì)影響后面的設(shè)備。在現(xiàn)有機(jī)組上加裝SCR，受可利用場(chǎng)地的限制，采用該布置會(huì)有一定困難。
   ②布置在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間

  該法由于靜電除塵器無(wú)法在300～400℃溫度下正常工作，因此很少采用。
   ③布置在FGD之后

  當(dāng)鍋爐尾部煙道裝有濕法脫硫裝置(FGD)時(shí)，可將催化劑反應(yīng)器裝于FGD之后，使催化劑工作在無(wú)塵、無(wú)SO2的煙氣中，催化劑活性高，反應(yīng)器布置緊湊，但由于煙氣溫度低（50～60℃），難以達(dá)到催化劑的工作溫度，因此，須在煙道內(nèi)加裝燃油或燃?xì)獾娜紵?，或蒸汽加熱器?lái)加熱煙氣，從而增加廠能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用。
  3主要設(shè)備
  選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)中主要設(shè)備包括：SCR反應(yīng)器、催化劑、脫硝劑的貯存、制備、運(yùn)輸和供應(yīng)等。
  3.1 SCR反應(yīng)器
  SCR反應(yīng)器是由鋼板構(gòu)成，里面填充有催化劑，截面成矩形，被固定在中心并向外膨脹，從而獲得zui小的水平位移。煙氣水平進(jìn)入反應(yīng)器的頂部并且垂直地通過(guò)反應(yīng)器，均流器安裝在煙道上，催化劑層由板式結(jié)構(gòu)的構(gòu)架支撐。為防止催化劑層積灰，在每層催化劑上裝有吹灰器。
  3.2 催化劑
  催化劑的壽命決定著SCR系統(tǒng)的運(yùn)行成本。催化劑置換費(fèi)用約占系統(tǒng)總價(jià)的50％。目前催化劑的壽命一般1～2a。為避免催化劑中毒，對(duì)低硫煤和中硫煤，目前的催化劑的反應(yīng)溫度在315～400℃為宜，對(duì)高硫煤在342～400℃為宜，催化劑中毒將會(huì)降低它的性能。
  SCR催化劑由陶瓷支架和活性成分（氧化釩、氧化鈦，有時(shí)候還有鎢等金屬氧化物）組成?，F(xiàn)在使用的催化劑形狀主要有兩種：蜂窩型和板型。蜂窩型常采用預(yù)制成型的陶瓷作為基材，活性成分填充在蜂窩孔中或涂刷在基質(zhì)上。板型則在預(yù)制支撐材料外涂刷催化劑活性成分。從性能角度看，這兩種催化劑各有特點(diǎn)，具體見(jiàn)表1。
   

  3.3脫峭劑的貯存、制備、運(yùn)輸和供應(yīng)
  在SCR系統(tǒng)中，是靠氨和NOx反應(yīng)來(lái)達(dá)到脫硝的目的。制氨一般有三種方法：尿素法、純氨法、氨水法。
  氨系統(tǒng)的三種方法中，使用尿素制氨的方法zui安全，但是，其投資、運(yùn)行總費(fèi)用zui高；純氨的運(yùn)行、投資費(fèi)用zui低，但是純氨的存儲(chǔ)需要較高的壓力，安全性要求較高。氨水介于兩者之間。純氨法應(yīng)用廣泛，貯運(yùn)量小，有利于布置，在日本和中國(guó)臺(tái)灣應(yīng)用廣泛，在歐洲根據(jù)不同地區(qū)的情況三種方法均有應(yīng)用。由于國(guó)內(nèi)電廠生產(chǎn)管理水平較高，預(yù)計(jì)純氨系統(tǒng)將成為國(guó)內(nèi)脫硝工程的。
  4主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)
  選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)如表2所示。

  5影響SCR脫硝技術(shù)的幾個(gè)關(guān)鍵因素
  5.1催化劑
  催化劑是SCR系統(tǒng)中的主要設(shè)備，其成分組成、結(jié)構(gòu)、壽命及相關(guān)參數(shù)直接影響SCR系統(tǒng)的脫硝效率及運(yùn)行狀況。在相同條件下，反應(yīng)器中催化劑體積越大，NO、的脫除率越高同時(shí)氨的逸出量也越少，然而SCR工藝的費(fèi)用也會(huì)顯著增加。催化劑的體積也取決于催化劑的可靠壽命，因?yàn)榇呋瘎┑膲勖芎芏嗖焕蛩氐挠绊?，如中毒和固體物的沉積等。催化劑的初投資成本約占項(xiàng)目投資的50%,催化劑的壽命決定著SCR系統(tǒng)的運(yùn)行成本，因此催化劑的性能在SCR脫硝技術(shù)中是很關(guān)鍵的因素。一般要求催化劑滿足以下幾個(gè)有關(guān)條件：
   (1)在較低的溫度下和較寬的溫度范圍內(nèi)，具有較高的活性；
   (2)具有較高的選擇性；
   (3)具有較高的抗化學(xué)性能（SO2、HCI、Na2O、K2O、As）；
   (4)在較大的溫度波動(dòng)下，有較好的熱穩(wěn)定性；
   (5)機(jī)械穩(wěn)定性好，耐沖刷磨損；
   (6)壓力損失低，使用壽命長(zhǎng)。
  5.2反應(yīng)溫度
  不同的催化劑，其適宜的反應(yīng)溫度不同。反應(yīng)溫度不僅決定反應(yīng)物的反應(yīng)速度，而且決定催化劑的反應(yīng)活性。煙氣溫度低于催化劑的反應(yīng)溫度時(shí)，氨分子與SO3和H2O反應(yīng)生成（NH4）2SO4或NH4HSO4，減少了與NOx的反應(yīng)，而且生成物附著在催化劑表面，易引起污染積灰進(jìn)而堵塞催化劑的通道和微孔，降低催化劑的活性和脫硝效率。煙氣溫度高于其反應(yīng)溫度時(shí)，催化劑通道與微孔發(fā)生變形，導(dǎo)致有效通道和面積減少，加速催化劑的老化，另外，溫度過(guò)高還會(huì)使NH3直接轉(zhuǎn)化為NOx。目前的SCR系統(tǒng)大多設(shè)定在320～420℃之間。
  5.3煙氣在反應(yīng)器內(nèi)的空間速度
  空間速度是SCR的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，它是煙氣（標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的濕煙氣）在催化劑容積內(nèi)的停留時(shí)間尺度。
  空間速度大，煙氣在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間短，將導(dǎo)致NOx與NH3的反應(yīng)不充分，NOx的轉(zhuǎn)化率低，氨的逃逸量大，同時(shí)煙氣對(duì)催化劑骨架的沖刷也大。但若煙氣流速過(guò)小，所需的SCR反應(yīng)器的空間增大，催化劑和設(shè)備不能得到充分利用，不經(jīng)濟(jì)?？罩邓俣仍谀撤N程度上決定反應(yīng)是否*，同時(shí)也決定著反應(yīng)器的沿程阻力。
  5.4適當(dāng)?shù)姆諝廨斎肓考芭c煙氣的均勻混合
  NH3輸入量必須既保證SCR系統(tǒng)NOx的脫除效率，又保證較低的氨逸出率。只有氣流在反應(yīng)器中速度分布均勻，流動(dòng)方向調(diào)整得當(dāng)，NOx轉(zhuǎn)化率、氨逃逸率和催化劑的壽命才能得以保證。采用合理的噴嘴格柵，并為氨和煙氣提供足夠長(zhǎng)的混合煙道，是使氨和煙氣均勻混合的有效措施，可以避免由于氨和煙氣的混合不均所引起的一系列問(wèn)題。
  6結(jié)語(yǔ)
  隨著我國(guó)燃煤電廠煙塵，SO2等大氣污染物逐步得到控制與治理，對(duì)NOx污染的控制與排放標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)日趨嚴(yán)格。從目前國(guó)內(nèi)已投入使用的SCR裝置運(yùn)行情況來(lái)看，各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到甚至超過(guò)了設(shè)計(jì)要求，表明這是一種技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠的脫硝工藝。為了使這一技術(shù)在我國(guó)盡快得到應(yīng)用，可以從以下兩方面開(kāi)展研究工作：
   (1)SCR與其他脫硝技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的研究
  無(wú)論是在設(shè)備投資還是在運(yùn)行成本方面，SCR脫硝工藝都顯得十分昂貴，因此，降低脫硝費(fèi)用就變得非常重要。例如：SCR和燃燒控制的組合是世界上煙氣脫硝技術(shù)的國(guó)家應(yīng)用zui多的聯(lián)合脫硝措施。鑒于目前我國(guó)很多大型機(jī)組都已應(yīng)用了燃燒控制NOx排放技術(shù)，具備了應(yīng)用這種組合技術(shù)的初步基礎(chǔ)，對(duì)這一組合進(jìn)行的研究將是一個(gè)重要的方向。
   (2)低溫、低成本催化劑的研究開(kāi)發(fā)
  高溫催化劑往往要求對(duì)煙氣加熱，從而造成運(yùn)行費(fèi)用的提高。開(kāi)發(fā)低溫催化劑可以降低SCR系統(tǒng)的運(yùn)行成本，是符合我國(guó)國(guó)情、有利于SCR技術(shù)在我國(guó)推廣的研究課題。