燃煤過程中容易產(chǎn)生許多環(huán)境污染物。氮氧化物是燃煤過程中產(chǎn)生的污染物之一，嚴重污染環(huán)境。本文對燃煤煙氣中氮氧化物脫除技術(shù)選擇性催化還原法(SCR) 技術(shù)的原理和發(fā)生過程進行分析，并對催化劑效率的影響因素進行探討，為SCR技術(shù)研究和實踐應(yīng)用提供參考。
尾部煙氣脫硝方法是目前國際上常用的降低NOx的方法。常用方法中，選擇性催化還原脫硝法(SCR)的脫硝效率可以達到90%以上，具有較好的應(yīng)用前景。本文針對SCR煙氣脫硝技術(shù)，簡要介紹SCR煙氣脫硝的基本原理和控制步驟，對影響脫硝催化劑效率的因素進行探討分析。
1 SCR煙氣脫硝基本原理
SCR煙氣脫硝技術(shù)就是利用還原劑在催化劑的作用下選擇性地將煙氣中的NOx反應(yīng)生成對環(huán)境無害的氮氣和水。還原劑一般為碳氫化合物，應(yīng)用較多的是氨氣。
燃煤煙氣中的NOx主要為NO，在沒有催化劑的條件下，NOx和NH3也可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但只能在相對較窄的溫度范圍內(nèi)進行，一般在930℃左右。通過選擇合適的催化劑，可有效的降低反應(yīng)溫度，提升反應(yīng)的效率。
SCR煙氣脫硝的反應(yīng)過程主要分為以下幾個步驟：
(1)外擴散過程。外擴散即氮氧化物和氨氣從氣相主體中擴散到催化劑外表面的過程。
(2)內(nèi)擴散過程。催化劑的活性中心一般存在于催化劑的內(nèi)表面上，因此反應(yīng)物需要在內(nèi)表面的活性中心吸附才能發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)物質(zhì)從催化劑外表面向內(nèi)表面擴散的過程為內(nèi)擴散過程。
(3)吸附過程。反應(yīng)物在活性中心吸附的過程。
(4)催化反應(yīng)。吸附在活性中心的反應(yīng)物，在催化劑活性中心和一定溫度下發(fā)生催化還原反應(yīng)，氮氧化物還原分解生成氮氣和水。
(5)脫附過程。反應(yīng)產(chǎn)物從活性中心脫離的過程。
(6)內(nèi)擴散過程。反應(yīng)產(chǎn)物從活性中心脫附后通過催化劑的內(nèi)表面向外表面擴散的過程。
(7)外擴散過程。反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑外表面向氣相主體中進行擴散傳質(zhì)的過程。
以上七個步驟可以分為三大類：外擴散、內(nèi)擴散及表面反應(yīng)。外擴散主要與氣相主體的流速有關(guān)，內(nèi)擴散主要與催化劑的孔道結(jié)構(gòu)有關(guān)，表面反應(yīng)主要與催化劑性質(zhì)及反應(yīng)溫度有關(guān)。
2 SCR煙氣脫硝效率和催化劑活性的主要影響因素
SCR煙氣脫硝能力的主要指標是脫硝的效率。脫硝效率的主要影響因素有反應(yīng)溫度、煙氣中氨氣和氮氧化物的比例、空速、氮氧化物濃度等。
(1)反應(yīng)溫度的影響
反應(yīng)溫度對于催化劑的效率和活性都存在聯(lián)系，催化劑的效率和活性隨溫度的變化規(guī)律一致，即均在200℃-400℃之間隨溫度增加而增加，活性和效率均在400℃時達到*大值。溫度大于400℃時，活性和效率均降低。
(2)氨氮摩爾比的影響
氨氮摩爾比是評價SCR工藝經(jīng)濟性的技術(shù)指標。在相同的脫硝效率下，氨氮摩爾比越大，其經(jīng)濟性越低。一般情況下，氨氮的摩爾比一般設(shè)置在0.9-1.05的范圍內(nèi)。
(3)NOx濃度的影響
氨氣含量不變的情況下，煙氣脫硝效率隨著NOx濃度的升高而降低。氨氣含量不變，氮氧化物含量增加使得氮氧化物的摩爾比下降，導(dǎo)致*終的效率下降。
(4)空速的影響
空速是化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)指標，關(guān)乎催化劑的處理能力。空速即單位時間內(nèi)處理的氣體體積量與催化劑裝填體積的比例。脫硝效率隨著空速的增加而逐漸降低?？账僭黾樱磻?yīng)物在反應(yīng)器中的保留時間較短，反應(yīng)不充分，導(dǎo)致效率下降。
3 總結(jié)
煙氣中氮氧化物對于環(huán)境存在嚴重的影響，電廠進行煙氣脫硝對于環(huán)境保護和提升企業(yè)的社會責(zé)任都具有積極的作用。通過對SCR煙氣脫硝技術(shù)的簡述，可以為SCR技術(shù)的研究和實踐應(yīng)用提供參考。