烟气脱氮技术机理及研究现状

烟气脱氮技术机理及研究现状

许佩瑶1海宗吴扬

（华北电力大学环境科学与工程学院，071003）

摘要查阅了有关烟气脱氮技术应用方面的大量资料，对SCR、SNCR、光催化氧化等氮氧化物控制技术中的机理、现状、发展趋势和主要优缺点进行了详尽的论述。通过对各种工艺技术的脱除效率、应用条件、经济性等方面的分析、比较和总结，提出了未来脱氮技术研究工作的重点。基于我国的实际情况提出了烟气脱氮的可行方案，从而为工业废气脱氮技术的进一步开发和研究工作提供参考。

关键词烟气脱氮机理

Present situation and mechanisms of NOx removal technology from flue gas Xu Peiyao，Li Haizong，Wu Yang.(Dept. of Environmental Engineering, North China Electric Power University,Baoding Hebei 071003)

Abstract：On the base of looking up a lot of references about NOx removal，this paper makes a detailed introduction of NOx control technology about SCR，SNCR，photocatalytic oxidation and so on，including the removal principle，the mainly advantages and defects，the present situation and the application of technology. Through analysis，comparison and synthesis about removal efficiency，applied condition and economic of varieties of technology，and also put forward the keystone of the future work.Basis of factual situation advance the practical project.These contents can be referenced in improvement and exploiture of technology later.

Keywords：Flue gas Denitrification Mechanisms

氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。通常所说的氮氧化物(NO X)主要包括NO、NO2、N2O3、N2O、N2O5等几种、其中污染大气的主要是NO和NO2。NO X的排放会给自然环境和人类生产生活带来严重的危害。

目前，对于燃烧产生的NO X污染的控制主要有燃烧前燃料脱氮、燃烧中改进燃烧方式和生产工艺脱氮、锅炉烟气脱氮3种方法。燃料脱氮技术至今尚未很好开发，相关的报道很少，有待于今后继续研究。燃烧中改进燃烧方式和生产工艺脱氮技术国外已做了大量研究，开发了许多低NO X燃烧技术和设备，并已在一些锅炉和其他炉窑上应用。但由于一些低NO X燃烧技术和设备有时会降低燃烧效率，造成不完全燃烧损失增加，设备规模随之增大，NO X的降低率也有限，所以目前低NO X燃烧技术和设备尚未达到全面实用的阶段。烟气脱氮是近期NO X控制措施中最重要的方法。探求技术上先进、经济上合理的烟气脱氮技术是现阶段工作的重点。

现阶段烟气脱硝技术主要是还原法和氧化法两类。还原法主要是选择性催化还原法（SCR）和非选择性催化还原法（SNCR）两种；氧化法主要是光催化氧化法、电子束法、管道喷射法等。

1第一作者：许佩瑶，女，1965年生，硕士，副教授，从事工业废气脱硫脱氮，水及废水处理等方面的教学和科研工作。

1 还原法

1.1 选择性催化还原法

选择性催化还原法就是在固体催化剂存在下，利用各种还原性气体如H2、CO、烃类、NH3和NO反应使之转化为N2的方法。

以NH3做还原剂时，金属氧化物〔如V2O5、MnO2等〕是最常用的SCR工业催化剂。目前该技术已在日本、德国、北欧等国家的燃煤电厂广泛应用，采用该技术最大的改造电站锅炉容量为265 MW，最大的新建锅炉容量为700 MW。为有效控制锅炉NOx排放，我国已开展了这方面的研究工作。

催化剂是影响NOx脱除效率的重要因素。钟等[1]在研究V2O5/TiO2选择性催化还原脱除烟气中NOx时，在实验室将NH4VO3 + TiO2均匀混合后加入磷酸制得催化剂，在固定床上研究了各因素对催化性能的影响，结果表明，在200～400 ℃围，NH3催化还原NO 为N2和H2O，无N2O产生；温度对NO的脱除有较大影响，200～310 ℃时，随反应温度升高，NO脱除率升高，310 ℃时达到最大值（90％），随后又下降。Long等[2]在研究新型催化剂时，发现Fe、Cr、Co、Ni、Cu可用于NO X的脱除，它们与Al2O3或TiO2交换柱粘土相结合。在存在过量氧化剂的情况下，铁交换柱粘土被认为是最有活性的，加入少量Ce离子或氧化物后，Fe-TiO2-PILC的催化性能可大大提高，H2O和SO2能增加催化剂的活性和产品选择性，Ce-Fe-TiO2-PILC最大活性是V2O5-WO3/TiO2的三倍以上。氨泄漏是SCR的一大难题，Flora等[3]的研究结果表明，当n（NH3）/n（NOx）大约在1.0左右时能达到95％以上的NOx脱除率，并能使氨的溢出率维持在5×10-6或更小。

用NH3催化还原NO脱氮效率高，但这种催化方法用的NH3价格相当贵，而且存在氨泄漏的危险。由此各种替代还原剂和催化剂应运而生。Ben [4]指出，在低温（150 ℃）和有氧、水蒸气存在时，烃类是选择性催化还原NO中最有效的还原剂，相应的催化剂为活性炭和以活性炭为载体的过渡金属氧化物，通过测试四种过渡金属氧化物在四种不同活性炭载体上的催化活性，发现以尼龙为母体得到的活性炭（PCB）为载体的5％Cu-2％Ag的催化活性最高；各种烃类还原剂中丙酮的还原能力最强，但此催化剂会在0.1%SO2存在下中毒。Mestl等[5]报道，在Ba/MgO催化剂上，可用甲烷催化还原NO。Marquez-Alvarez[6－7]研究了在有氧和无氧情况下，以CO作还原剂，以铜作催化剂选择性催化还原NO的技术，发现以碳作载体的铜催化性能高于以金属氧化物作载体的铜。这一特性与含碳物质可以稳定铜，使之保持金属态有关。在一定的反应温度和时间下，以活性炭为载体的铜催化剂的催化效率与它的多孔结构和表面功能组相关。

1.2 非选择性催化还原法（SNCR）

SNCR技术的工业应用始于20世纪70年代中期日本的一些燃油、燃气电厂，在欧盟国家从80年代末一些燃煤电厂也开始SNCR技术的工业应用。美国的SNCR技术在燃煤电厂的工业应用是从90年代初开始的，目前世界上燃煤电厂SNCR工艺的总装机容量在