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摘要：讨论燃煤过程中低NOx燃烧技术、NOx的形成机理和现有的主要的脱硝技术。工厂的选择性的催化还原技术（SRC）脱硝系统的投入运营后的实际运行情况，分析常见的由于设备、系统操作、维护等造成系统运行的可靠性、安全性和经济性差的问题，并提出相应的处理措施即系统运行的维护技术，尤其是在系统运行中催化剂的失活及再生的研究与应用，对SCR系统在工业中的推广应用具有较强现实指导意义。
关键词：烟气脱硝机理；SRC脱硝系统；处理措施
引言：目前，我国电力行业内开始大力推广脱硝控制火电厂NOx排放主要有两种方法，一是应用低的氮氧化物燃烧技术，在燃烧过程中抑制NOx 的生成；二是采用烟气脱硝技术对尾部烟气的NOx进行处理。截至2008年底，全国已投运烟气脱硝机组超过1962万千瓦（在建10000万千瓦）， NOx 排放控制取得了显著的成效。当前国内外应用的烟气脱硝技术比较成熟，应用比较广泛的是选择性催化还原技术（SCR）。
一、SCR脱硝装置构成概况
1. NOx 的形成机理
NOx是NO和NO2的总称，是矿物燃料在燃烧过程中形成的。通常，燃烧生成的NOx是由大于90%的NO和小于10%的 组成。因此，人们在研究NOx的形成机理时，将重点放在研究NO的形成机理上[1]。
根据生成NO的氮的来源不同，NO的形成主要有两种途径：（1）热力NO（ThermalNO）；（2）燃料NO（FuelNO）。
热力NO是燃烧用空气中的氮氧化而成。按照其形成机理的不同又可划分为：ZeldovichNO和快速NO（PromptNO）。
燃料NO是指燃料中的氮化合物中燃烧过程中形成的NO。
2.SCR装置的运行原理
作为脱硝剂的氨气被喷入高温烟气脱硝装置中，在催化剂的作用下将烟气中的NOx 分解成N2和H2O，反应公式如下所示：
（1）
（2）
通常通过使用适当的催化剂，以上反应在200℃～450℃的温度范围内可以有效地进行，在NH3/NO=1的情况下，上述反应的脱硝效率可以达到80～90%[2]。图1是烟气温度与 脱除效率关系曲线图。
图1烟气温度与NOx脱除效率关系曲线图。
通常情况下烟气中的NOx浓度很低，但是烟气的体积相对很大，因此用在SCR装置的催化剂一定是高性能。这种条件下的催化剂一定能够满足燃煤锅炉高可靠性运转的要求。
3.烟气脱硝技术特点
由于SCR脱硝技术的脱硝效率很高，电力行业广泛的应用和高度重视SRC脱硝技术是SCR脱硝技术适应当前的环保要求。在环保要求更加严格的发达国家例如日本，德国，加拿大，奥地利，美国，荷兰，瑞典，丹麦等国的脱硝技术已经相当成熟。根据这些比较发达的国家经验，SCR脱硝技术也一定会成为我国的火力电站燃煤锅炉主要的脱硝技术并得到广泛应用。SCR脱硝设备的典型工艺流程图如下图2所示。
图2SCR烟气脱硝设备的典型工艺流程图
4.脱硝设备的构成
SCR设备一般是由氨与空气混合系统、氨的储存系统、氨气喷入系统、省煤器旁路、反應器系统、检测控制系统等组成。卸料压缩机把液氨从通过液氨槽送人液氨储槽，液氨通过蒸发成氨气后通过氨气缓冲槽和输送管道输入进锅炉区，通过与空气混合均匀后通过分布导阀进入到SCR的反应器中在起内部反应，将SCR反应器设置在空气预热器的前面，氨气将由SCR反应器上方的一种特殊的喷雾和烟气均匀分布混合的装置，混合后烟气经过反应器内催化剂层并要进行还原反应[3]。设计的SCR系统技术参数主要有反应器入口反应NOx浓度、温度、经还原剂停留时间或在反应器内空间的速度、NH3的逃逸量、NH3/NOx摩尔比、SCR系统的脱硝的效率等。
根据反应器入口NOx浓度、锅炉负荷、反应器出口NOx浓度测量的反馈信号，喷氨系统控制喷入氨的量。SCR反应器系统采用的是固定床，催化剂则为模块化的放置。反应器内的催化剂的层数是由所需的催化剂反应的表面积决定的。二至三层催化剂层是最为典型的布置方式。无催化剂的整流层在最上一层催化剂层的上面，是一层是保证烟气均匀进入催化剂层。一般情况下，有一层备用空间在第三层催化剂下面，以便当催化剂活性降低的情况下进入第四层催化剂层。在反应器催化剂层间设置吹灰装置，定时吹灰，吹扫时间30～120分钟，每周1～2次。如有必要的话还应当进行反应器内部定期清理。反应器下设有灰斗，与电厂排灰系统相连，可以定时进行排灰。
脱硝设备的省煤器和反应器的旁路系统。在省煤器和反应器之间设置有旁路，称之为省煤器的旁路。当流入的烟气的流量减少时，锅炉负荷就会降低，进入反应器的烟气温度将低于预期要求值时，开通旁路时，高温烟气导入反应器，会使得反应器内的温度提高。还有在反应器出口和入口间装有大的旁路，把它称为反应器的旁路。反应器旁路是为了：当锅炉的负荷降低时启用。例如在停机和开机时使用，季节性使用和低负荷时使用。为了防止催化剂污染低温及造成催化剂中毒。所有SCR系统的旁路设置的插板门，都要保证无泄露。
脱硝设备中的催化剂。电厂SCR工艺核心的是催化剂，它约占总投资的l/3。为了使电站经济、安全的运行，SCR工艺使用的催化剂必须符合下列要求：当遇到低温度时能够与在较宽温度范围具有最佳的活性，具有很高选择性（SO2向SO3转换率和即副反应少），跟碱金属（Na2O、K2O）、二氧化硫（SO2）和重金属（都具有克服强烈温度波动的稳定性和化学稳定性，对于成本低、烟道压力损失小寿命长。脱硝设备的催化剂的一种外观图。
5.SCR测量控制系统
SCR测量控制系统的反应温度控制。在一定温度范围内，随反应温度提高，NOx的脱除率，急剧增加，脱硝率达到最大值时，温度继续升高会使NH3氧化而使脱硝率下降；反应温度过低，烟气脱硝反应不充分，易产生NH3的逃逸。因此要对SCR系统入口烟气温度进行监测并通过调节省煤器旁路开度控制SCR系统入口烟气温度。
SCR测量控制系统的氨量控制。在NH3/ NOx 摩尔比小于1时，随着NH3/ NOx 摩尔比的增加，脱硝效率明显提高；当NH3的投入量超过需要量时，NH3就会造成二次污染，一般控制NH3/ NOx 摩尔比应该在1.0左右。图3是NH3/ NOx 摩尔比和N0、脱除效率关系曲线图。
图3NH3/ NOx 摩尔比和N0、脱除效率关系曲线图
NH3的流量控制阀调节控制NH3的流量，控制系统根据烟气流量、反应器入口NOx 的浓度、反应器出口所要求NOx 排放浓度和氨的逃逸浓度来计算出氨的供给流量。为保证操作人员的人身安全和设备的安全，在发生下述情况下，氨气阀门会自动关闭：高的氨气/空气比，低的烟气流量，催化剂入口烟气温度过低，没有来自锅炉的运行允许信号，催化剂入口烟气温度过高，启动急停开关。
SCR测量控制系统的氨稀释空气流量控制。氨稀释用空气流量在SCR系统运行时被设定好，不再调整。两台空气压缩机，一台备用。当第1台空气压缩机输出气体压力低于设定值或发生故障时，第2台空气压缩机自动启动。
SCR测量控制系统的氨气蒸发器。氨气蒸发器与储罐为一体化结构，加热器放置在无水氨的液体中，通过氨储罐内的压力控制加热器。当储罐内的压力低于设定压力时，加热器通电加热液氨；加热器过热则断电保护。
二、总结
本文主要讨论了燃煤过程中低NOx 燃烧技术、 NOx 的形成机理和现有的主要的脱硝技术，并针对SCR烟气脱硝技术，从SCR的装置布置、工艺流程、催化剂型式和加氨系统等方面进行了介绍。
参考文献：
[1]胡双南.烟气脱硝装置技术介绍[J].锅炉制造，2010.
[2]钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例[M].北京化学工业出版社，2002.
[3]王斌.SCR脱硝技术及其在燃煤电厂中的应用[J].电力科学与工程，2003.
[4]曹志勇，秦逸轩，陈聪.SCR烟气脱硝催化剂失活机理综述[J].浙江电力，2010.
关键词：烟气脱硝机理；SRC脱硝系统；处理措施
引言：目前，我国电力行业内开始大力推广脱硝控制火电厂NOx排放主要有两种方法，一是应用低的氮氧化物燃烧技术，在燃烧过程中抑制NOx 的生成；二是采用烟气脱硝技术对尾部烟气的NOx进行处理。截至2008年底，全国已投运烟气脱硝机组超过1962万千瓦（在建10000万千瓦）， NOx 排放控制取得了显著的成效。当前国内外应用的烟气脱硝技术比较成熟，应用比较广泛的是选择性催化还原技术（SCR）。
一、SCR脱硝装置构成概况
1. NOx 的形成机理
NOx是NO和NO2的总称，是矿物燃料在燃烧过程中形成的。通常，燃烧生成的NOx是由大于90%的NO和小于10%的 组成。因此，人们在研究NOx的形成机理时，将重点放在研究NO的形成机理上[1]。
根据生成NO的氮的来源不同，NO的形成主要有两种途径：（1）热力NO（ThermalNO）；（2）燃料NO（FuelNO）。
热力NO是燃烧用空气中的氮氧化而成。按照其形成机理的不同又可划分为：ZeldovichNO和快速NO（PromptNO）。
燃料NO是指燃料中的氮化合物中燃烧过程中形成的NO。
2.SCR装置的运行原理
作为脱硝剂的氨气被喷入高温烟气脱硝装置中，在催化剂的作用下将烟气中的NOx 分解成N2和H2O，反应公式如下所示：
（1）
（2）
通常通过使用适当的催化剂，以上反应在200℃～450℃的温度范围内可以有效地进行，在NH3/NO=1的情况下，上述反应的脱硝效率可以达到80～90%[2]。图1是烟气温度与 脱除效率关系曲线图。
图1烟气温度与NOx脱除效率关系曲线图。
通常情况下烟气中的NOx浓度很低，但是烟气的体积相对很大，因此用在SCR装置的催化剂一定是高性能。这种条件下的催化剂一定能够满足燃煤锅炉高可靠性运转的要求。
3.烟气脱硝技术特点
由于SCR脱硝技术的脱硝效率很高，电力行业广泛的应用和高度重视SRC脱硝技术是SCR脱硝技术适应当前的环保要求。在环保要求更加严格的发达国家例如日本，德国，加拿大，奥地利，美国，荷兰，瑞典，丹麦等国的脱硝技术已经相当成熟。根据这些比较发达的国家经验，SCR脱硝技术也一定会成为我国的火力电站燃煤锅炉主要的脱硝技术并得到广泛应用。SCR脱硝设备的典型工艺流程图如下图2所示。
图2SCR烟气脱硝设备的典型工艺流程图
4.脱硝设备的构成
SCR设备一般是由氨与空气混合系统、氨的储存系统、氨气喷入系统、省煤器旁路、反應器系统、检测控制系统等组成。卸料压缩机把液氨从通过液氨槽送人液氨储槽，液氨通过蒸发成氨气后通过氨气缓冲槽和输送管道输入进锅炉区，通过与空气混合均匀后通过分布导阀进入到SCR的反应器中在起内部反应，将SCR反应器设置在空气预热器的前面，氨气将由SCR反应器上方的一种特殊的喷雾和烟气均匀分布混合的装置，混合后烟气经过反应器内催化剂层并要进行还原反应[3]。设计的SCR系统技术参数主要有反应器入口反应NOx浓度、温度、经还原剂停留时间或在反应器内空间的速度、NH3的逃逸量、NH3/NOx摩尔比、SCR系统的脱硝的效率等。
根据反应器入口NOx浓度、锅炉负荷、反应器出口NOx浓度测量的反馈信号，喷氨系统控制喷入氨的量。SCR反应器系统采用的是固定床，催化剂则为模块化的放置。反应器内的催化剂的层数是由所需的催化剂反应的表面积决定的。二至三层催化剂层是最为典型的布置方式。无催化剂的整流层在最上一层催化剂层的上面，是一层是保证烟气均匀进入催化剂层。一般情况下，有一层备用空间在第三层催化剂下面，以便当催化剂活性降低的情况下进入第四层催化剂层。在反应器催化剂层间设置吹灰装置，定时吹灰，吹扫时间30～120分钟，每周1～2次。如有必要的话还应当进行反应器内部定期清理。反应器下设有灰斗，与电厂排灰系统相连，可以定时进行排灰。
脱硝设备的省煤器和反应器的旁路系统。在省煤器和反应器之间设置有旁路，称之为省煤器的旁路。当流入的烟气的流量减少时，锅炉负荷就会降低，进入反应器的烟气温度将低于预期要求值时，开通旁路时，高温烟气导入反应器，会使得反应器内的温度提高。还有在反应器出口和入口间装有大的旁路，把它称为反应器的旁路。反应器旁路是为了：当锅炉的负荷降低时启用。例如在停机和开机时使用，季节性使用和低负荷时使用。为了防止催化剂污染低温及造成催化剂中毒。所有SCR系统的旁路设置的插板门，都要保证无泄露。
脱硝设备中的催化剂。电厂SCR工艺核心的是催化剂，它约占总投资的l/3。为了使电站经济、安全的运行，SCR工艺使用的催化剂必须符合下列要求：当遇到低温度时能够与在较宽温度范围具有最佳的活性，具有很高选择性（SO2向SO3转换率和即副反应少），跟碱金属（Na2O、K2O）、二氧化硫（SO2）和重金属（都具有克服强烈温度波动的稳定性和化学稳定性，对于成本低、烟道压力损失小寿命长。脱硝设备的催化剂的一种外观图。
5.SCR测量控制系统
SCR测量控制系统的反应温度控制。在一定温度范围内，随反应温度提高，NOx的脱除率，急剧增加，脱硝率达到最大值时，温度继续升高会使NH3氧化而使脱硝率下降；反应温度过低，烟气脱硝反应不充分，易产生NH3的逃逸。因此要对SCR系统入口烟气温度进行监测并通过调节省煤器旁路开度控制SCR系统入口烟气温度。
SCR测量控制系统的氨量控制。在NH3/ NOx 摩尔比小于1时，随着NH3/ NOx 摩尔比的增加，脱硝效率明显提高；当NH3的投入量超过需要量时，NH3就会造成二次污染，一般控制NH3/ NOx 摩尔比应该在1.0左右。图3是NH3/ NOx 摩尔比和N0、脱除效率关系曲线图。
图3NH3/ NOx 摩尔比和N0、脱除效率关系曲线图
NH3的流量控制阀调节控制NH3的流量，控制系统根据烟气流量、反应器入口NOx 的浓度、反应器出口所要求NOx 排放浓度和氨的逃逸浓度来计算出氨的供给流量。为保证操作人员的人身安全和设备的安全，在发生下述情况下，氨气阀门会自动关闭：高的氨气/空气比，低的烟气流量，催化剂入口烟气温度过低，没有来自锅炉的运行允许信号，催化剂入口烟气温度过高，启动急停开关。
SCR测量控制系统的氨稀释空气流量控制。氨稀释用空气流量在SCR系统运行时被设定好，不再调整。两台空气压缩机，一台备用。当第1台空气压缩机输出气体压力低于设定值或发生故障时，第2台空气压缩机自动启动。
SCR测量控制系统的氨气蒸发器。氨气蒸发器与储罐为一体化结构，加热器放置在无水氨的液体中，通过氨储罐内的压力控制加热器。当储罐内的压力低于设定压力时，加热器通电加热液氨；加热器过热则断电保护。
二、总结
本文主要讨论了燃煤过程中低NOx 燃烧技术、 NOx 的形成机理和现有的主要的脱硝技术，并针对SCR烟气脱硝技术，从SCR的装置布置、工艺流程、催化剂型式和加氨系统等方面进行了介绍。
参考文献：
[1]胡双南.烟气脱硝装置技术介绍[J].锅炉制造，2010.
[2]钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例[M].北京化学工业出版社，2002.
[3]王斌.SCR脱硝技术及其在燃煤电厂中的应用[J].电力科学与工程，2003.
[4]曹志勇，秦逸轩，陈聪.SCR烟气脱硝催化剂失活机理综述[J].浙江电力，2010.