摘 要：討論(lun)了選(xuan)擇性催(cui)化(hua)脫(tuo)硝工(gong)藝（SCR）的原理(li)、工(gong)藝分(fen)類(lei)和工(gong)程(cheng)(cheng)應(ying)用(yong)情況(kuang)，著重介紹了低(di)溫(wen)SCR 催(cui)化(hua)劑的研究、工(gong)藝和工(gong)程(cheng)(cheng)應(ying)用(yong)問題(ti)，對低(di)溫(wen)SCR 工(gong)藝的發(fa)展方向做(zuo)出(chu)了分(fen)析和展望，并提出(chu)了一些具體建(jian)議(yi)。

關鍵詞：低溫 SCR,煙氣(qi)脫硝,選擇(ze)性(xing)催化還原,氮氧(yang)化物

我國(guo)的能源結構是以(yi)煤炭(tan)(tan)為主的，煤炭(tan)(tan)消(xiao)耗量還將持續增(zeng)長(chang)。據統計，目前我國(guo)發電裝(zhuang)機容(rong)量中火(huo)電裝(zhuang)機容(rong)量占 74%以(yi)上，在未來的很長(chang)一段時間里(li)，燃煤所造成的氮(dan)氧化(hua)物污(wu)(wu)染(ran)是繼二氧化(hua)硫污(wu)(wu)染(ran)之后(hou)的又一重要的環境問題(ti)。同時于2004 年1 月實施的《火(huo)電廠大氣污(wu)(wu)染(ran)物排放(fang)標(biao)(biao)準（GB13223-2003）》對第三時段的電站鍋爐氮(dan)氧化(hua)物最(zui)高允許(xu)排放(fang)濃度(du)降低到了450～1 100 mg/m3。隨著經濟和社會的發展，氮(dan)氧化(hua)物的控制標(biao)(biao)準將逐漸嚴格。

目前，針對(dui)(dui)固定源(yuan)NOx 控(kong)制(zhi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)主要(yao)有(you)兩類(lei)(lei)：一類(lei)(lei)為燃燒(shao)過(guo)(guo)程控(kong)制(zhi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，其(qi)特點(dian)是控(kong)制(zhi)燃燒(shao)過(guo)(guo)程中NOx 的(de)(de)生(sheng)成(cheng)(cheng)，包(bao)括爐(lu)(lu)型(xing)(xing)(xing)和(he)設計參數的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇、運行調(diao)整和(he)低NOx 燃燒(shao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，以此來控(kong)制(zhi)燃燒(shao)過(guo)(guo)程中燃料型(xing)(xing)(xing)、熱(re)力型(xing)(xing)(xing)和(he)快(kuai)速(su)型(xing)(xing)(xing)三種(zhong)(zhong)(zhong)機理的(de)(de)氮氧化(hua)物；另(ling)一類(lei)(lei)為燃燒(shao)后控(kong)制(zhi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，即各種(zhong)(zhong)(zhong)煙氣de-NOx 技(ji)(ji)術(shu)(shu)，其(qi)特點(dian)是將煙氣中已(yi)生(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)NOx 固定下來或還原(yuan)為 N2。爐(lu)(lu)內氮氧化(hua)物控(kong)制(zhi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)一般以降低鍋(guo)爐(lu)(lu)熱(re)力效(xiao)率為代價，其(qi)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)效(xiao)率也(ye)不高(gao)，而爐(lu)(lu)后的(de)(de)煙氣脫(tuo)(tuo)硝(xiao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)中的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇性催(cui)化(hua)還原(yuan)法（SCR），效(xiao)率高(gao)，對(dui)(dui)鍋(guo)爐(lu)(lu)原(yuan)有(you)設備(bei)改(gai)造不大(da)，是一種(zhong)(zhong)(zhong)比較有(you)潛(qian)力的(de)(de)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)。

1 SCR 原理及其分類

1.1 SCR 的基本原理

SCR 是利(li)用適當的(de)催化(hua)劑(ji)，在一(yi)定的(de)溫度下，以氨等作(zuo)為還(huan)(huan)(huan)原(yuan)氣體，利(li)用還(huan)(huan)(huan)原(yuan)劑(ji)的(de)選擇(ze)性，優先與氮(dan)氧化(hua)物發生(sheng)反應，將它還(huan)(huan)(huan)原(yuan)成(cheng)氮(dan)氣和水(shui)。”選擇(ze)性”是指氨等還(huan)(huan)(huan)原(yuan)劑(ji)在催化(hua)劑(ji)作(zuo)用下有選擇(ze)地進行還(huan)(huan)(huan)原(yuan)反應，這里主要(yao)選擇(ze)還(huan)(huan)(huan)原(yuan)NOx。

1.2 SCR 工藝的分類

SCR 的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)類(lei)(lei)一般(ban)有3 種：其一是(shi)(shi)按照SCR 所(suo)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)種類(lei)(lei)而分(fen)(fen)；其二是(shi)(shi)依據SCR 反應(ying)(ying)器(qi)內填裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)所(suo)適用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)煙(yan)氣(qi)溫度條件不同進行(xing)(xing)分(fen)(fen)類(lei)(lei)；第三(san)種是(shi)(shi)依據SCR 裝(zhuang)置所(suo)布設的(de)(de)(de)(de)(de)位置進行(xing)(xing)分(fen)(fen)類(lei)(lei)。按照催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)進行(xing)(xing)劃分(fen)(fen)，主要依據的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)組成(cheng)SCR 工(gong)(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)主體部(bu)分(fen)(fen)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)份和(he)載(zai)(zai)體類(lei)(lei)別進行(xing)(xing)分(fen)(fen)類(lei)(lei)，SCR 工(gong)(gong)藝(yi)(yi)可以分(fen)(fen)為(wei)：負載(zai)(zai)貴金屬催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)、金屬氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)其它(ta)高活(huo)性(xing)(xing)載(zai)(zai)體催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)。在這三(san)類(lei)(lei)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong)(zhong)，負載(zai)(zai)貴金屬的(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)SCR 工(gong)(gong)藝(yi)(yi)初(chu)期(qi)和(he)現在機(ji)動車尾氣(qi)所(suo)主要采用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)，其突出的(de)(de)(de)(de)(de)優點是(shi)(shi)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)穩(wen)定性(xing)(xing)和(he)抗毒性(xing)(xing)好(hao)，低溫活(huo)性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)好(hao)；但選擇性(xing)(xing)相對(dui)來說(shuo)不是(shi)(shi)很好(hao)，造成(cheng)脫(tuo)硝過程(cheng)中(zhong)(zhong)N2O 生成(cheng)量(liang)較(jiao)(jiao)多，造成(cheng)實際脫(tuo)硝效(xiao)率下(xia)降(jiang)。過渡金屬氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)目(mu)前(qian)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)較(jiao)(jiao)為(wei)廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)一類(lei)(lei)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)，尤(you)其是(shi)(shi)在電廠(chang)和(he)工(gong)(gong)業鍋爐的(de)(de)(de)(de)(de)煙(yan)氣(qi)治(zhi)理過程(cheng)中(zhong)(zhong)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)更(geng)多，其優點是(shi)(shi)具有價格合理，較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)選擇性(xing)(xing)和(he)熱(re)穩(wen)定性(xing)(xing)；但是(shi)(shi)煙(yan)氣(qi)存在的(de)(de)(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硫等物質仍然(ran)可以降(jiang)低催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)和(he)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)壽命。同時(shi)正在開發(fa)一些(xie)催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)，包括應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)于高溫SCR 中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子篩和(he)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)于低溫SCR 的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭纖維載(zai)(zai)體及催(cui)(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)。

按照催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)適用的(de)煙(yan)氣溫(wen)(wen)度(du)條件分類，一(yi)般按照不同的(de)溫(wen)(wen)度(du)使(shi)用窗口可以將SCR 工藝分為：高溫(wen)(wen)、中(zhong)溫(wen)(wen)、低(di)溫(wen)(wen)三種(zhong)不同的(de)SCR 工藝。高溫(wen)(wen)SCR 一(yi)般指(zhi)(zhi)的(de)是(shi)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)的(de)適用溫(wen)(wen)度(du)在450～600 ℃及以上，中(zhong)溫(wen)(wen)SCR 是(shi)指(zhi)(zhi)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)的(de)適用溫(wen)(wen)度(du)在320～450 ℃，而低(di)溫(wen)(wen)SCR是(shi)指(zhi)(zhi)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)的(de)適用溫(wen)(wen)度(du)在120～ 300 ℃。目前商業上應用比較廣泛(fan)的(de)是(shi)運行溫(wen)(wen)度(du)處于320～ 450 ℃的(de)中(zhong)溫(wen)(wen)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)，該(gai)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)以TiO2 為載(zai)體，上面負(fu)載(zai)釩、鎢和鉬等主催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)或助催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)。

按照 SCR 裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)所布(bu)設(she)的(de)位(wei)置(zhi)不同(tong)進(jin)行(xing)分(fen)類(lei)，SCR 工藝(yi)可(ke)以劃分(fen)為高(gao)(gao)灰段、低(di)灰段和尾(wei)部(bu)(bu)布(bu)置(zhi)三(san)種類(lei)型。安裝(zhuang)(zhuang)于(yu)空預器(qi)和ESP（電除(chu)塵(chen)(chen)）前、空預器(qi)前但高(gao)(gao)溫(wen)(wen)ESP 后(hou)、FGD 之后(hou)三(san)種形式（見(jian)圖1）。高(gao)(gao)灰分(fen)工藝(yi)要求(qiu)催化劑(ji)適用于(yu)中(zhong)溫(wen)(wen)條(tiao)件，有(you)較強的(de)抗(kang)阻塞能力，有(you)較強的(de)抗(kang)堿金屬毒性(xing)、抗(kang)SO2 毒性(xing)等。低(di)灰份催化劑(ji)適用中(zhong)溫(wen)(wen)條(tiao)件，仍然要求(qiu)具有(you)抗(kang) SO2 毒性(xing)。尾(wei)部(bu)(bu)布(bu)置(zhi)雖然使催化劑(ji)免受高(gao)(gao)粉塵(chen)(chen)和SO2 的(de)毒害(hai) [1,2]，但中(zhong)溫(wen)(wen)的(de)催化劑(ji)需要再熱而浪費大量(liang)能耗。研究(jiu)和開發具有(you)低(di)溫(wen)(wen)特性(xing)的(de)SCR 顯(xian)然具有(you)十分(fen)重要的(de)意(yi)義。

1.3 SCR 工藝應用狀況

從近幾(ji)年的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)趨勢(shi)可以看(kan)出SCR工藝(yi)正(zheng)在(zai)(zai)被不斷(duan)地應(ying)(ying)用(yong)于電廠的(de)(de)(de)煙(yan)氣脫硝。到目前為(wei)止，全世界應(ying)(ying)用(yong)SCR煙(yan)氣處理(li)技術的(de)(de)(de)電站燃(ran)煤鍋(guo)爐(lu)容量(liang)(liang)已經超(chao)過178.1 GW。過去德(de)國和日(ri)本(ben)在(zai)(zai)SCR工藝(yi)應(ying)(ying)用(yong)方面一直走在(zai)(zai)世界的(de)(de)(de)前列，日(ri)本(ben)安裝(zhuang)有(you)SCR裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)機(ji)組容量(liang)(liang)約有(you)23.1 GW，歐(ou)洲安裝(zhuang)有(you)SCR裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)機(ji)組容量(liang)(liang)約有(you)55 GW；美國最近幾(ji)年的(de)(de)(de)發展(zhan)也較(jiao)為(wei)迅速(su)，安裝(zhuang)有(you)SCR裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)機(ji)組容量(liang)(liang)已經在(zai)(zai)近幾(ji)年超(chao)過100 GW。

中(zhong)國漳(zhang)州后石電廠 6×600 MW燃煤機組同步(bu)安裝(zhuang)SCR 脫(tuo)氮裝(zhuang)置(zhi)已(yi)經投入(ru)商業運行(xing)。但是近幾年隨著(zhu)NOx 排放標準(zhun)不斷(duan)提高，中(zhong)國的(de)煙(yan)氣(qi)脫(tuo)硝(xiao)正迅速(su)發(fa)展(zhan)起(qi)來，在建SCR 項目有江(jiang)(jiang)蘇(su)徐州闞山(shan)發(fa)電廠、浙江(jiang)(jiang)寧(ning)海電廠、廣東(dong)臺山(shan)電廠、廈門嵩嶼電廠等，近期擬(ni)建煙(yan)氣(qi)SCR 脫(tuo)硝(xiao)裝(zhuang)置(zhi)的(de)有國華北(bei)京第一熱電廠、大唐北(bei)京高井發(fa)電廠等項目。可以(yi)看出SCR 工(gong)藝(yi)(yi)在中(zhong)國也正在被普遍接(jie)受。但目前(qian)，國內應用(yong)(yong)形式(shi)是中(zhong)溫的(de)SCR 工(gong)藝(yi)(yi)，并(bing)且是以(yi)引進技(ji)術(shu)占主流。催化(hua)(hua)劑的(de)使用(yong)(yong)壽命(ming)大多小(xiao)于五年，催化(hua)(hua)劑的(de)更換在日(ri)常運行(xing)投資中(zhong)占有很重要(yao)的(de)比(bi)例；中(zhong)溫催化(hua)(hua)劑的(de)尾(wei)部(bu)布(bu)置(zhi)雖然極大地延(yan)長(chang)了(le)(le)催化(hua)(hua)劑使用(yong)(yong)壽命(ming)，但是二次能耗(hao)又進一步(bu)增加(jia)了(le)(le)運行(xing)成本。國內應該開發(fa)具有自主知識產權的(de)低(di)溫SCR 工(gong)藝(yi)(yi)。

2 低溫SCR 工藝和催化劑的研究

低溫(wen) SCR 工藝通常是(shi)(shi)指SCR 反應器內采用的催化劑(ji)的適用溫(wen)度在120～300 ℃或者更(geng)低的溫(wen)度上，布置形式視具(ju)體的應用而(er)不同，對于電站(zhan)鍋(guo)爐一般(ban)可采用尾部布置，催化劑(ji)通常也是(shi)(shi)采用價格低廉(lian)的金(jin)屬氧化物為主。

低(di)(di)溫 SCR 工藝最為核心的問題是低(di)(di)溫催(cui)化劑(ji)的研制和(he)其結構設計。能(neng)夠適合SCR 尾部布置和(he)其他低(di)(di)溫應用(yong)的需要，同時又可以減少(shao)對(dui)煙氣進行再(zai)加(jia)熱，就(jiu)能(neng)夠很好地脫除煙氣中(zhong)的NOx，這就(jiu)必然要求(qiu)催(cui)化劑(ji)的溫度窗口在120～300 ℃之(zhi)間有(you)較高的脫硝效率。

2.1 低溫SCR 催化劑研究現狀

在(zai)國內外很多研(yan)究(jiu)單位(wei)開(kai)展了(le)(le)對低(di)溫(wen)SCR催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)研(yan)究(jiu)，主要研(yan)究(jiu)內容包括了(le)(le)低(di)溫(wen)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)和(he)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)載(zai)體。目前國內外在(zai)低(di)溫(wen)SCR催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)研(yan)究(jiu)和(he)開(kai)發基本上集中(zhong)于過(guo)渡金(jin)屬氧化(hua)(hua)物的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)作用(yong)。銅或銅的(de)(de)化(hua)(hua)合物被認為具有較好的(de)(de)低(di)溫(wen)催(cui)(cui)化(hua)(hua)特性(xing)[3～4]，以氨為還原劑(ji)，可以達到(dao)90%以上的(de)(de)脫硝效(xiao)率，但當煙氣中(zhong)有二氧化(hua)(hua)硫存在(zai)時，催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)活性(xing)將受到(dao)很大的(de)(de)影響(xiang)。

國外(wai)文獻[5]用共沉淀法(fa)制(zhi)備(bei)了(le)M-Mg-Al的水(shui)滑石(shi)（其中(zhong) M=Cu2+,Co2+和Cu2++Co2+）催化(hua)劑，比較了(le)它們的混(hun)合催化(hua)特性。研究結果(guo)表明：Cu-Mg-Al＞Cu-Co-Mg-Al＞Co-Mg-Al，其中(zhong)Cu-Mg-Al在(zai)溫度為(wei)200～250 ℃范圍(wei)內表現出80%～ 95%的脫硝效率，但該文獻對煙氣中(zhong)存(cun)在(zai)的SO2和水(shui)蒸汽(qi)的影響沒(mei)有深(shen)入討論。

國外文(wen)獻[6]報(bao)道(dao)了(le)MCr2O4 (M =Mg, Zn, Fe, Co, Ni, Cu) 的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)，在250 ℃左右(you)能達到60%以上的(de)脫硝(xiao)效(xiao)率。錳（Mn）被認為具有非常突(tu)出的(de)低溫催(cui)化(hua)特性(xing)。國外文(wen)獻[7]報(bao)道(dao)的(de)錳的(de)復合型(xing)(xing)催(cui)化(hua)劑(ji)Mn-Ce-Ox是目前(qian)報(bao)道(dao)的(de)低溫SCR催(cui)化(hua)劑(ji)中活性(xing)最高的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)，實驗研究表明在 Mn/(Mn+Ce)的(de)比(bi)例為0.3時，該催(cui)化(hua)劑(ji)在低溫下（120 ℃）和很高的(de)流速下保持(chi)近乎100%的(de)脫硝(xiao)效(xiao)率。研究結果(guo)表明，復合型(xing)(xing)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)比(bi)任何一(yi)種單一(yi)組分的(de)效(xiao)果(guo)都(dou)好(hao)。

在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)中(zhong)溫(wen)(wen)情況(kuang)下(xia)（300～400 ℃），釩的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)對(dui)(dui)(dui)NO的(de)(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)轉化(hua)(hua)(hua)(hua)率較(jiao)高，但容易把煙(yan)氣中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)形(xing)成三氧化(hua)(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)，再與氨反應(ying)形(xing)成硫(liu)(liu)氨化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)，粘附在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)表(biao)(biao)(biao)面使催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)中(zhong)毒，所以商(shang)業(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)溫(wen)(wen)SCR催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)V2O5-WO3 (MoO3)/TiO2 中(zhong)往往控制V2O5含(han)量(liang)。但最近(jin)公布的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究資料表(biao)(biao)(biao)明(ming)，在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)SCR系統中(zhong)，釩的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)不僅具有(you)一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脫硝(xiao)效率，而且(qie)對(dui)(dui)(dui)于低(di)濃度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)SO2具有(you)較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)毒作用，這(zhe)可(ke)能是(shi)低(di)溫(wen)(wen)下(xia)釩對(dui)(dui)(dui)二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)率比較(jiao)低(di)。國外文獻[8]證實了(le)負載(zai)(zai)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)炭-陶瓷載(zai)(zai)體(ti)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)釩具有(you)較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)特(te)性，同時該催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)對(dui)(dui)(dui)二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)毒能力大于目前報道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)錳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。但煙(yan)氣中(zhong)存在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水蒸汽對(dui)(dui)(dui)該催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)還(huan)是(shi)稍微(wei)有(you)影響(xiang)，研究結果(guo)表(biao)(biao)(biao)明(ming)，水蒸汽對(dui)(dui)(dui)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)主(zhu)要是(shi)水蒸汽分(fen)子吸附在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)表(biao)(biao)(biao)面，造成了(le)對(dui)(dui)(dui) NO吸附量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減少。國外文獻[9]報道(dao)了(le)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)蜂窩載(zai)(zai)體(ti)上負載(zai)(zai)碳(tan)材(cai)(cai)料，再在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)碳(tan)材(cai)(cai)料上負載(zai)(zai)V催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)，進(jin)行了(le)低(di)溫(wen)(wen)SCR特(te)性研究，在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)150 ℃溫(wen)(wen)度下(xia)得到了(le)59.8%～72.1%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脫硝(xiao)效率，在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)180 ℃溫(wen)(wen)度下(xia)得到68%～78.6%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脫硝(xiao)效率。

國內(nei)中國科學院山西煤(mei)化(hua)(hua)(hua)學研究所也對負載在(zai)炭蜂窩(wo)載體上(shang)的(de)(de)(de)V2O5進行(xing)研究，在(zai)200 ℃溫度下，該催化(hua)(hua)(hua)劑不(bu)僅(jin)具有一定的(de)(de)(de)脫硝效(xiao)果(guo)，而(er)且同時具有抗SO2毒害的(de)(de)(de)性能[10～12]。文獻[13～14]報(bao)道了(le)在(zai)絲光(guang)沸石(shi)與分子篩(shai)上(shang)負載Ce催化(hua)(hua)(hua)劑，不(bu)僅(jin)得到比較(jiao)高的(de)(de)(de)脫硝效(xiao)率(lv)，而(er)且可以把沒有反應(ying)完全的(de)(de)(de)NH3轉化(hua)(hua)(hua)為N2，減少(shao)了(le)NH3的(de)(de)(de)二次泄漏。

南開大學(xue)環(huan)境(jing)學(xue)院最(zui)近(jin)以(yi)炭材料為(wei)載體，在實(shi)(shi)驗(yan)室下合(he)成了以(yi)Mn、V和Ce構(gou)成的(de)(de)復合(he)氧(yang)化物(wu)為(wei)催(cui)化劑，在低溫下具(ju)有(you)較高的(de)(de)脫硝效率，同時(shi)對煙氣中存在的(de)(de)二(er)氧(yang)化硫具(ju)有(you)一(yi)定的(de)(de)抵抗能力。開發具(ju)有(you)工(gong)程實(shi)(shi)用性(xing)的(de)(de)低溫SCR催(cui)化劑和載體仍(reng)然需(xu)要(yao)進一(yi)步研究。

2.2 低溫SCR 工程應用

(1) 催化(hua)劑(ji)選擇(ze)和(he)催化(hua)劑(ji)典型設(she)計參(can)數

催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)選(xuan)擇是(shi)SCR工(gong)程設計的(de)(de)重要組成部分(fen)，因為催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑型式和(he)添加量與(yu)脫硝(xiao)(xiao)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)及脫硝(xiao)(xiao)投資(zi)有著很大的(de)(de)關(guan)系。不同(tong)(tong)的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑或不同(tong)(tong)配(pei)比的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑其脫硝(xiao)(xiao)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)、選(xuan)擇性(xing)(xing)(xing)、對SO2氧化(hua)(hua)(hua)率(lv)(lv)、自身(shen)物化(hua)(hua)(hua)特性(xing)(xing)(xing)、使用(yong)溫度、穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)、使用(yong)壽(shou)命等都有很大不同(tong)(tong)。因此(ci)，催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)選(xuan)擇是(shi)關(guan)系到(dao)脫硝(xiao)(xiao)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)及投資(zi)、運行的(de)(de)關(guan)鍵所在(zai)。工(gong)程實際選(xuan)擇時(shi)，應依據所使用(yong)的(de)(de)煙氣狀(zhuang)況、脫硝(xiao)(xiao)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)、投資(zi)額度等相關(guan)要求，在(zai)充分(fen)評(ping)價與(yu)論證的(de)(de)基礎(chu)上(shang)進行合理選(xuan)擇。

在工(gong)業生產中，催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)設(she)計主要(yao)(yao)涉及到的(de)(de)(de)(de)是催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)支撐材料和活性材料的(de)(de)(de)(de)配(pei)比(bi)、催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)基本型式和尺寸等。既(ji)要(yao)(yao)考慮到如何(he)發揮催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)最大效(xiao)率和盡可(ke)能地延長使用壽命，減少氣體的(de)(de)(de)(de)壓降和催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)阻塞，同時(shi)又要(yao)(yao)兼顧到具(ju)體使用場地的(de)(de)(de)(de)具(ju)體條(tiao)件(jian)。下表(biao)為日本觸媒的(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)一(yi)些基本規格參數(shu)和適(shi)用工(gong)況(kuang)。

低(di)溫SCR可(ke)以用蜂窩(wo)狀碳(tan)材料為載(zai)體，上面再負載(zai)低(di)溫型的(de)(de)催化劑來實現。碳(tan)材料載(zai)體的(de)(de)開發和應用是低(di)溫SCR的(de)(de)關鍵。

(2) 低溫SCR 反應(ying)器設計(ji)和(he)布(bu)置(zhi)

低溫SCR系統在(zai)(zai)電廠中的(de)布置一般采用(yong)的(de)是尾部(bu)(bu)布置，反應器(qi)內催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)填裝也(ye)可(ke)以采用(yong)傳統的(de)的(de)2+1 設計模式(shi)（見圖2）。即(ji)：反應器(qi)具有三(san)(san)層(ceng)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)總添加容量，在(zai)(zai)初期(qi)運行先添加兩層(ceng)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)預留(liu)一個(ge)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)添加位，當催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)性(xing)降低，尾部(bu)(bu)NOx 監測顯示超(chao)出(chu)允許排放范圍時，再(zai)添加第三(san)(san)層(ceng)，從而(er)(er)充分有效地利(li)用(yong)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，使(shi)系統保(bao)證運行效率同時減少(shao)運行成本(ben)。催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)層(ceng)上安(an)置吹(chui)灰(hui)器(qi)，目(mu)前采用(yong)的(de)吹(chui)灰(hui)方式(shi)大多是高(gao)壓蒸(zheng)汽(qi)吹(chui)灰(hui)，也(ye)可(ke)以采用(yong)先進(jin)的(de)超(chao)聲波吹(chui)灰(hui)器(qi)以減少(shao)對(dui)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)本(ben)身的(de)影響(xiang)。在(zai)(zai)煙氣(qi)(qi)的(de)進(jin)口(kou)百葉窗對(dui)煙氣(qi)(qi)流量進(jin)行調整和(he)控(kong)制，保(bao)證催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)利(li)用(yong)率。在(zai)(zai)反應器(qi)的(de)進(jin)氣(qi)(qi)和(he)出(chu)氣(qi)(qi)管道間(jian)安(an)設旁路，從而(er)(er)保(bao)證SCR 反應器(qi)在(zai)(zai)鍋(guo)爐運行時進(jin)行必要的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)更換和(he)故障檢修。

SCR催(cui)化反應器(qi)的壓力損失(shi)是設(she)計(ji)中應當著重考(kao)慮的問題，壓力損失(shi)與催(cui)化劑(ji)的型式、用(yong)量和使用(yong)時(shi)間等都有著很大(da)的關系(xi)。因此(ci)，設(she)計(ji)時(shi)應根據(ju)煙氣催(cui)化劑(ji)和脫(tuo)硝裝置(zhi)生產廠家提供的設(she)計(ji)參數(shu)，合理選擇引風機等輔助(zhu)設(she)備(bei)[15-17]。

(3) 煙氣(qi)和氨的混合

圖3是加(jia)氨(an)系統(tong)流程(cheng)圖，氨(an)與空氣混(hun)(hun)(hun)合(he)經(jing)過(guo)蒸發(fa)器(qi)加(jia)熱蒸發(fa)后(hou)進入噴氨(an)格(ge)柵（AIG），隨(sui)后(hou)與煙(yan)(yan)氣混(hun)(hun)(hun)合(he)。煙(yan)(yan)氣和(he)(he)氨(an)的(de)(de)(de)混(hun)(hun)(hun)合(he)是SCR運行中的(de)(de)(de)重要問題，如(ru)果二者混(hun)(hun)(hun)合(he)不均，不但影響(xiang)脫硝(xiao)效(xiao)率和(he)(he)經(jing)濟性，同時(shi)(shi)也容易造(zao)成(cheng)局(ju)部噴氨(an)過(guo)量腐(fu)蝕設(she)備和(he)(he)造(zao)成(cheng)空氣的(de)(de)(de)二次污染。因此，要合(he)理的(de)(de)(de)布(bu)置AIG、煙(yan)(yan)氣/氨(an)混(hun)(hun)(hun)合(he)器(qi)的(de)(de)(de)位(wei)置和(he)(he)選擇(ze)適(shi)合(he)的(de)(de)(de)氨(an)噴嘴(zui)型式。工程(cheng)設(she)計(ji)(ji)時(shi)(shi)， AIG和(he)(he)混(hun)(hun)(hun)合(he)器(qi)的(de)(de)(de)位(wei)置及噴嘴(zui)形式是根據煙(yan)(yan)道的(de)(de)(de)布(bu)置情況，通過(guo)中試(shi)試(shi)驗來確定。同時(shi)(shi)，也應當盡可(ke)能在設(she)計(ji)(ji)時(shi)(shi)優化(hua)煙(yan)(yan)道，加(jia)設(she)煙(yan)(yan)氣導(dao)流擋板，使進入SCR反應器(qi)內(nei)的(de)(de)(de)煙(yan)(yan)氣氣流分(fen)布(bu)均勻(yun)，流量可(ke)適(shi)當調控[18,19]。

(4) 低溫SCR工(gong)程應(ying)用(yong)的其他問題

煙氣(qi)溫度(du)：因為不同的(de)(de)低(di)溫催(cui)(cui)化劑，其(qi)溫度(du)窗口(kou)還是(shi)略有差別的(de)(de)，煙氣(qi)的(de)(de)溫度(du)對催(cui)(cui)化劑的(de)(de)脫硝效率和使用壽命依然會有很大影響。因此，應(ying)(ying)根據具體參數選(xuan)用相宜的(de)(de)催(cui)(cui)化劑。煙氣(qi)空(kong)(kong)速：在(zai)反應(ying)(ying)器(qi)內，空(kong)(kong)速過(guo)大，煙氣(qi)與催(cui)(cui)化劑的(de)(de)接觸(chu)時間短，NOx與NH3的(de)(de)反應(ying)(ying)不充分，NOx的(de)(de)去除率低(di)，難于達到(dao)允許的(de)(de)排放(fang)標準；但(dan)若空(kong)(kong)速過(guo)小(xiao)，反應(ying)(ying)器(qi)利用率過(guo)低(di)，降(jiang)低(di)了經濟(ji)效益。

NOx與(yu)NH3摩(mo)爾配比：設定NOx與(yu)NH3的(de)摩(mo)爾比可以調節脫硝效率和NH3泄漏。摩(mo)爾比較小時，NOx與(yu)NH3的(de)反應不(bu)充分(fen)，NOx去(qu)(qu)除(chu)率低；當摩(mo)爾比超過一定范圍時，NOx去(qu)(qu)除(chu)率有所增(zeng)加，造成氨(an)泄漏量增(zeng)大。

NOx、NH3準確監測：NOx排放濃度、噴氨量(liang)、氨泄漏(lou)量(liang)均根據SCR在(zai)線控(kong)制系(xi)統(tong)的(de)NOx、NH3監測值來控(kong)制。因此，二(er)者的(de)準確監測，將直接關系(xi)到脫硝系(xi)統(tong)的(de)正常(chang)運行(xing)和運行(xing)的(de)經濟性。

低溫SCR工(gong)藝(yi)是一種同時具有良好環境(jing)效果和(he)經濟效益的(de)(de)煙(yan)(yan)氣處理工(gong)藝(yi)，完全(quan)符合我(wo)們在追求(qiu)環境(jing)效率時同時追求(qiu)的(de)(de)低投入、低消耗的(de)(de)期(qi)望。因此，不難看出低溫SCR工(gong)藝(yi)是一個(ge)很值(zhi)得發(fa)展(zhan)的(de)(de)煙(yan)(yan)氣凈化工(gong)藝(yi)，也將(jiang)是SCR工(gong)藝(yi)發(fa)展(zhan)的(de)(de)必然趨(qu)勢(shi)。

3 低溫SCR 存在問題和開發研究方向

使用NH3選(xuan)擇性(xing)還原NOx的(de)低(di)溫SCR工(gong)藝的(de)研究已經取得了很大的(de)成績，但是與中(zhong)高溫SCR或其(qi)他煙氣脫(tuo)硝(xiao)工(gong)藝相比，低(di)溫SCR脫(tuo)硝(xiao)工(gong)藝存在以下問題：

(1) 低溫(wen)(wen)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的研(yan)究和(he)開發仍然需要進一步深入，包括催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)本身活(huo)性和(he)有效溫(wen)(wen)度范(fan)圍研(yan)究。

(2) 由(you)于溫度降低(di)后，氨和三氧化(hua)硫形成的(de)硫氨化(hua)合(he)物更(geng)加容(rong)易粘(zhan)附在催化(hua)劑表面(mian)，要求低(di)溫催化(hua)劑對煙氣中的(de)二氧化(hua)硫具有更(geng)低(di)的(de)氧化(hua)率。

(3) 低(di)溫下煙氣中的(de)水蒸汽對催化劑的(de)影響研究(jiu)有待(dai)進一步深入。

(4) 基于炭材料載體(ti)的大型化(hua)生產(chan)問題。

低溫(wen)(wen)SCR的(de)(de)研究方向就是要進(jin)一(yi)步改(gai)進(jin)低溫(wen)(wen)催化劑(ji)存在(zai)的(de)(de)以上性能方面的(de)(de)不足，不斷(duan)改(gai)進(jin)SCR工(gong)藝(yi)的(de)(de)設備設計，進(jin)行(xing)實驗(yan)研究和工(gong)程應用相結合，尋求(qiu)提高效率、降低造價(jia)和運(yun)行(xing)成本的(de)(de)途徑。這(zhe)將使SCR工(gong)藝(yi)不僅具有(you)(you)良好的(de)(de)環(huan)境效益(yi)，同時也(ye)具有(you)(you)良好的(de)(de)經濟效益(yi)和更(geng)廣闊的(de)(de)應用前景。

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