SCR
选择性催化还原法
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选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction,SCR)是指在催化剂的作用下,利用还原剂(如NH3、液氨、尿素)来“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。首先由美国的Engelhard公司发现并于1957年申请专利,后来日本在该国环保政策的驱动下,成功研制出了现今被广泛使用的V2O5/TiO2催化剂,并分别在1977年和1979年在燃油和燃煤锅炉上成功投入商业运用。SCR技术对锅炉烟气NOx控制效果十分显著、技术较为成熟,目前已成为世界上应用最多、最有成效的一种烟气脱硝技术。合理的布置及温度范围下,可达到80~90%的脱除率。在我国,利用SCR进行烟气脱硝的工作才刚刚起步。SCR技术的发展始于1960年代,不同国家如日本和美国皆在投入资源开发此技术,特别聚焦于寻找节省成本而更为耐用的
催化
剂或催化媒介。1978年,第一座大规模的SCR设备由日本IHI公司率先安装并投入使用。近年来,更多使用柴油引擎的重型汽车、柴油机车、汽车,或船舰或重型工业燃气涡轮发动机皆开始装备SCR设施或装置。装备SCR系统已经成为符合欧盟六期汽车废气排放标准(EURO6)的重要条件。依靠着新式小型化的SCR装置,由车辆排放的氮氧化物及悬浮粒子与1990年代早期相比可减少达90%或以上。
原理
在SCR脱硝过程中,通过加氨可以把NOx转化为空气中天然含有的
氮气
(N2)和水(H2O),其主要的化学反应如下:
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O
6
NO2
+ 8NH3 → 7N2 + 12H2O
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
在没有
催化剂
的情况下,上述化学反应只在很窄的温度范围内(850~1100℃)进行,采用催化剂后使反应活化能降低,可在较低温度(300~400℃)条件下进行。而选择性是指在催化剂的作用和
氧气
存在的条件下,NH3优先与NOx发生还原反应,而不和烟气中的氧进行氧化反应。目前国内外SCR系统多采用高温催化剂,反应温度在315~400℃。使用氨(NH3)作
还原剂
时,
二氧化碳
(CO2)是使用
尿素
作还原剂时的
副产品
。温度是SCR反应的最大关键及限制。理想的SCR反应发生温度在于630至720 K之间,但亦可以被操作于500至720K之温度以获得更长的停留时间。操作的最低许可温度视乎燃料种类、气体成分、
催化剂
几何而定。其他可选择的还原剂包括
氰尿酸
及
硫酸铵
。