脱硝技术与SCR系统有什么关系？
烟气脱硝技术介绍及各种方案比较
目前主流的烟气脱硝技术有选择性非催化还原技术（SNCR）、选择性催化还原技术（SCR）和SNCR/SCR联合脱硝技术。
SNCR技术
研究发现，在800～1250℃这一温度范围内、无催化剂作用下，氨水等还原剂可选择性地还原烟气中的NOx生成N2和H2O，基本上不与烟气中的O2作用，据此发展了SNCR脱硝技术。
SNCR烟气脱硝的主要反应为：
NH3为还原剂 4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O
SNCR通常采用的还原剂有氨水、氨水和液氨，不同还原剂的比较如表3.1所列。
表3.1 不同还原剂特点
从SNCR系统逃逸的氨可能来自两种情况，一是喷入的还原剂过量或还原剂分布不均匀，一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与NOx的反应。还原剂喷入系统必须能将还原剂喷入到炉内最有效的部位，如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上的氨不均匀，则会出现分布较高的氨逃逸量。在较大尺寸的锅炉中，因为需要覆盖相当大的炉内截面，还原剂的均匀分布则更困难。为保证脱硝反应能充分地进行，以最少喷入NH3的量达到最好的还原效果，必须设法使喷入的NH3与烟气良好地混合。若喷入的NH3不充分反应，则逃逸的NH3不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上，而且烟气中NH3遇到SO3会产生NH4HSO4易造成空气预热器堵塞，并有腐蚀的危险。因此，SNCR工艺的氨逃逸要求控制在8mg/Nm3以下。图1.1为典型SNCR脱硝工艺流程图。
图1.1 SNCR工艺系统流程图
SNCR烟气脱硝过程是由下面四个基本过程组成：
? 还原剂的接收和溶液制备；
? 还原剂的计量输出；
? 在锅炉适当位置注入还原剂；
? 还原剂与烟气混合进行脱硝反应。
SCR技术
选择性催化剂还原（SCR）技术是在烟气中加入还原剂（最常用的是氨和氨水），在催化剂和合适的温度等条件下，还原剂与烟气中的氮氧化物（NOx）反应，而不与烟气中的氧进行氧化反应，生成无害的氮气和水。主要反应如下：
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
在没有催化剂的情况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（800～1250℃）进行。SCR技术采用催化剂，催化作用使反应活化能降低，反应可在更低的温度条件（320～400℃）下进行。
对SCR系统的制约因素随运行环境和工艺过程而变化。制约因素包括系统压降、烟道尺寸、空间、烟气微粒含量、逃逸氨浓度限制、SO2氧化率、温度和NOx浓度，都影响催化剂寿命和系统的设计。除温度外，NOx、NH3浓度、过量氧和停留时间也对反应过程有一定影响。
SCR系统一般由氨或氨水的储存系统、（氨水转化为氨系统）、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、检测控制系统等组成。SCR脱硝反应器在锅炉尾部一般有三种不同的布置方式，高尘布置、低尘布置和尾部布置，图1.2为目前广泛采用的高尘布置SCR烟气脱硝系统工艺流程图。
图1.2 SCR工艺系统流程(高尘布置)
对于一般燃煤或燃油锅炉，SCR反应器多选择安装于锅炉省煤器与空气预热器之间，因为此区间的烟气温度刚好适合SCR脱硝还原反应，氨被喷射于省煤器与SCR反应器间烟道内的适当位置，使其与烟气充分混合后在反应器内与氮氧化物反应，SCR系统商业运行的脱硝效率约为80%～90%。
SNCR/SCR混合烟气脱硝技术
SNCR/SCR混合技术是SNCR工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用末反应氨进行催化反应结合起来，或利用SNCR和SCR还原剂需求量不同，分别分配还原剂喷入SNCR系统和SCR系统的工艺有机结合起来，达到所需的脱硝效果，它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高脱硝率进行有效结合的一种扬长避短的混合工艺。SNCR/SCR混合工艺的脱硝效率可达到60～80%，氨的逃逸小于4mg/Nm3。图1.3为典型的SNCR/SCR混合烟气脱硝工艺流程。
图1.3 SNCR/SCR联合工艺脱硝流程图
主要烟气脱硝技术的比较
几种主要烟气脱硝技术综合比较情况如表1.2所列。
表1.2 SCR、SNCR、SNCR/SCR技术综合比较
常见的脱硝技术中，根据氮氧化物的形成机理，降氮减排的技术措施可以分为两大类：
1、源头上治理
控制煅烧中生成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，降低熟料烧成温度。
2、末端治理
控制烟气中排放的NOx，其技术措施：
①“分级燃烧+SNCR”，国内已有试点;
②选择性非催化还原法(SNCR)，国内已有试点;
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)。
国内的脱硝技术，尚属探索示范阶段，还未进行科学总结。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行是否可靠?硝效率、运行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。
二、 脱硝技术具体可以分为：
燃烧前脱硝：
1)加氢脱硝
2)洗选
燃烧中脱硝：
1)低温燃烧
2)低氧燃烧
3)FBC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
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)电子束脱硝技术
SNCR脱硝效率在大型燃煤机组中可达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。
选择性催化还原技术(SCR)是目前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”。目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR2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V2O5-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。
目前，国内外SCR系统大多采用高温催化剂，反应温度区间为315℃～400℃。该方法在实际应用中的优缺点如下。
优点：该法脱硝效率高，价格相对低廉，目前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。
对于燃煤锅炉，国内脱硝则以选择性催化还原法SCR技术为主。
SCR法脱硝技术是世界上最主流的去除NOx的方法，这种方法可以在现有的FGD工艺下加入脱硝装置，在含氧气氛下，还原剂有限与废气中NO反应的催化过程称为选择性催化还原，合适的催化剂和还原剂应具有特点如下：
1)还原剂应具有高的反应性。
2)还原剂可选择性的与NOx反应，而不与烟气中大量存在的氧化性物质反应。
3)还原剂必须价格低廉，以使脱除过程的低成本运作。
4)催化剂应大大降低NOx还原温度。
5)催化剂应具有高的催化活性，以利于烟气中低浓度NOx的有效还原。
6)催化剂选择性的与还原剂与NOx的反应形成N2，而对还原剂与烟气中其他氧化性物质的反应表现惰性。
7)催化剂应具有结构稳定。
8)催化剂不收烟气其他祖坟的毒化。
对于锅炉行业来说，一定要研究同时脱硫脱硝技术，目前国内多为单独脱硫脱硝技术，这种方式造成设备重复建设，能耗大，人员成本、运行成本高，而同时脱硫脱硝技术则可以在一定程度上避免此类问题的发生。
