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選擇性催化還原法

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選擇催化還原法(SCR),工藝本質上就是在一定溫度條件下(280~400℃),藉助於催化劑的幫助,用氨(NH3)來還原NOx的過程。

1 選擇性催化還原法 -背景

對煙氣脫硝的研究開始於上個世紀八十年代初,主角是美國、德國和日本的一些企業和研究機構。煙氣脫硝技術成熟於上個世紀八十年代後期到九十年代初,以後即形成商品,走向市場。以日本為例,到1993年,日本已安裝了715套煙氣脫硝裝置,僅電廠就安裝了153套,而電廠的煙氣處理量卻佔715套煙氣總處理量的80.4%, 這表明電廠使用的脫硝裝置,其煙氣處理總能力要比其他行業大得多。除電廠外,其他如石油、化工、冶金、造紙、垃圾焚燒等行業應用也很普遍。

對煙氣進行脫硝處理的方法很多,一般可分干法脫硝和濕法脫硝兩大類,而以干法更為普遍。主要原因是干法脫硝的工藝流程簡單、脫硝效率高(可達92%以上),無需供水和進行廢水處理。就干法脫硝而言,方法也很多,已有實際應用的就有十餘種,其中應用最廣的脫硝方法首推選擇催化還原法。據目前一些統計資料顯示,在用的脫硝裝置中,干法脫硝裝置總台數佔全體脫硝裝置總台數的76.2%,而煙氣處理量則佔97.8%,也就是說大煙氣量的脫硝處理大都採用干法,而在干法脫硝中採用選擇性催化還原法的在台數上佔73.8%, 在煙氣量上佔94.7%,也就是說絕大多數大煙氣量的脫硝處理都採用干法中的選擇性催化還原法工藝,即SCR工藝。

2 選擇性催化還原法 -工藝本質


SCR工藝本質上就是在一定溫度條件下(280~400℃),藉助於催化劑的幫助,用氨(NH3)來還原NOx的過程,主要反應式為:

4 NH3 + 4NO + O2= 4N2 + 6H2O   

4 NH3 + 2NO2 + O2=3N2 + 6H2O

上述第一個反應式是主要的,因為電廠煙氣中的NOx中NO佔95%左右,NO2隻占很少一部分。上述反應只有在催化劑的幫助下才能發生。

3 選擇性催化還原法 -催化劑


催化劑主要由金屬氧化物構成基體,如V2O5、TiO2等。早期曾用Pt、Pd等貴金屬作為催化劑成份,但因其選擇性低及能促使煙氣中的SO2轉變成SO3,帶來很大的副作用,從而被淘汰。

TiO2等原料經過一系列加工最後擠壓成蜂窩狀方形柱體,其高度為1m左右。方形柱體截面上開出許多小方孔,小方孔尺寸有4×4、5×5、6×6、7×7等幾種,方孔壁厚約1mm。把許多蜂窩狀柱體并行排列起來,成為一個開滿小方孔的完整截面。另一種催化劑製成平板,平板與平板有規則組合起來形成長方體截面,平板與平板之間有間隙。兩種型式的催化劑各有優缺點。煙氣垂直地通過這個截面,雖然經過時接觸時間不到1秒鐘,但已經完成了選擇性的還原反應,NOx被還原成N2、H2O。

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