目前世界上流行的SCR煙氣脫硝技術(shù)主要分為氨法SCR和尿素法SCR兩種。此兩種法都是利用氨對NOX的還原功能,在催化劑的作用下將NOX(主要是NO)還原為對大氣沒有多少影響的N2和水。還原劑為NH3,其不同點則是在尿素法SCR中,先利用一種設(shè)備將尿素轉(zhuǎn)化為氨之后輸送至SCR觸媒反應(yīng)器,它轉(zhuǎn)換的方法為將尿素注入一分解室中,此分解室提供尿素分解所需之混合時間,駐留時間及溫度,由此室分解出來之氨基產(chǎn)物即成為SCR的還原劑通過觸媒實施化學(xué)反應(yīng)后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方法有熱解法和水解法,主要化學(xué)反應(yīng)方程式為:
NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2
在整個SCR煙氣脫硝技術(shù)的設(shè)計中,通常是先使氨蒸發(fā),然后和稀釋空氣或煙氣混合,最后通過分配格柵噴入SCR反應(yīng)器上游的煙氣中。典型的SCR反應(yīng)原理示意圖如下:
在SCR反應(yīng)器內(nèi),NO通過以下反應(yīng)被還原:
4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
當(dāng)煙氣中有氧氣時,反應(yīng)式優(yōu)行,因此,氨消耗量與NO還原量有一對一的關(guān)系。
在鍋爐的煙氣中,NO2一般約占總的NOX濃度的5%,NO2參與的反應(yīng)如下:
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
上面兩個反應(yīng)表明還原NO2比還原NO需要更多的氨。
在絕大多數(shù)鍋爐煙氣中,NO2僅占NOX總量的一小部分,因此NO2的影響并不顯著。
SCR系統(tǒng)NOX脫除效率通常很高,噴入到煙氣中的氨幾乎*和NOX反應(yīng)。有一小部分氨不反應(yīng)而是作為氨逃逸離開了反應(yīng)器。一般來說,對于新的催化劑,氨逃逸量很低。但是,隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞,氨逃逸量就會增加,為了維持需要的NOX脫除率,就必須增加反應(yīng)器中NH3/NOX摩爾比。當(dāng)不能保證預(yù)先設(shè)定的脫硝效率和(或)氨逃逸量的性能標(biāo)準(zhǔn)時,就必須在反應(yīng)器內(nèi)添加或更換新的催化劑以恢復(fù)催化劑的活性和反應(yīng)器性能。從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。