W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
0 引言 WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物，主要包 括NO、NO2、N2O 等，可以引起酸雨、光化学烟雾、温 室效应及臭氧层的破坏。自然界中的NOx 63%来自 工业污染和交通污染，是自然发生源的2 倍，其中电 力工业和汽车尾气的排放各占40%，其他工业污染 源占20%。在通常的燃烧温度下，燃烧过程产生的 NOx 中90%以上是NO，NO2 占5%～10%，另有极少 量的N2O。NO 排到大气中很快被氧化成NO2，引起 呼吸道疾病，对人类健康造成危害。 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
火电厂产生的NOx 主要是燃料在燃烧过程中 产生的。其中一部分是由燃料中的含氮化合物在 燃烧过程中氧化而成，称燃料型NOx；另一部分由 空气中的氮高温氧化所致，即热力型NOx，化学反 应为： WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
N2 O2→2NO （1） WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
NO 1/2 O2→NO2 （2） WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
还有极少部分是在燃烧的早期阶段由碳氢化合物与 氮通过中间产物HCN、CN 转化为NOx，简称瞬态型 NOx ［1］。 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
减少NOx 排放有燃烧过程控制和燃烧后烟气 脱硝2 条途径。现阶段主要通过控制燃烧过程NOx 的生成，通过各类低氮燃烧器得以实现［2-3］。这是一 个既经济又可靠的方法， 对大部分煤质通过燃烧过 程控制可以满足目前排放标准。 WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
1 烟气脱硝工艺 WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
1.1 相关化学反应 WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
NO 的分解反应（式（1）的逆反应）在较低温度 下反应速度非常缓慢，迄今为止还没有找到有效的催 化剂。因此，要将NO 还原成N2，需要加入还原剂。氨 （NH3）是至今已发现的最有效的还原剂。有氧气存 在时，在900～1 100℃，NH3 可以将NO 和NO2 还原成 N2 和H2O，反应如式（3）、（4）所示［4］。还有一个副反 应，生成副产物N2O，N2O 是温室气体，因此，式（5） 的反应是不希望发生的。 4NO 4NH3 O2→4N2 6H2O （3） 2NO2 4NH3 O2→3N2 6H2O （4） 4NO 4NH3 3O2→4N2O 6H2O （5） 在900℃时，NH3 还可以被氧气氧化，如式（6）～ （8）所示。 plcjs.技.术_网
2NH3 3/2 O2→N2 3H2O （6） 2NH3 2 O2→N2O 3H2O （7） 2NH3 5/2 O2→2NO 3H2O （8） 这就意味着NH3 除了担任NO、NO2 的还原剂 外，还有相当一部分被烟气中的氧气氧化，而氧化的 产物中有N2、N2O 和NO，后者增加了NO 的浓度却降 低了脱硝效率。 WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
1.2 非选择性催化还原工艺 WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
非选择性催化还原工艺（SNCR，Selective Non-Catalytic Reduction）利用锅炉顶部850～1 050℃的高 温条件，喷入NH3 在没有催化剂作用下还原NOx，在 锅炉中的布置如图1 所示［5］。不用催化剂，则不需设 置催化反应器，故SNCR 工艺简单、投资省，对没有 预留脱硝空间的现有锅炉改造工作量少。可是在 850～1 050 ℃ 时，NH3 的氧化反应（式（6）～（8））全部 可以发生，确定了该工艺的脱硝效率不高，一般仅 50%左右，同时还要求有较高的NH3/NO 摩尔比，增 加了NH3 的消耗与逃逸。故SNCR 工艺难以满足环 保要求高的大型燃煤锅炉。 WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
1.3 选择性催化还原 plcjs.技.术_网
选择性催化还原（SCR，Selective Catalytic Reduction）的原理是在催化剂作用下，还原剂NH3 在 相对较低的温度下将NO 和NO2 还原成N2，而几乎 不发生NH3 的氧化反应，从而提高了N2 的选择性， 减少了NH3 的消耗。该工艺于20 世纪70 年代末首 先在日本开发成功，80 年代和90 年代以后，欧洲和 美国相继投入工业应用，现已在世界范围内成为大 型工业锅炉烟气脱硝的主流工艺。在NH3/NOx 的摩 尔比为1 时，NOx 的脱除率可达90%，NH3 的逃逸量 控制在5 mg/L 以下。为避免烟气再加热消耗能量， 一般将SCR 反应器置于省煤器后、空气预热器之 前，即高飞灰布置。氨气在加入空气预热器前的水平 管道上加入，与烟气混合。对于新建锅炉，由于预留 了烟气脱氮空间，可以方便地放置SCR 反应器和设 置喷氨槽，流程如图2 所示。 WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
SCR 系统由氨供应系统、氨气/空气喷射系统、 催化反应系统以及控制系统等组成，催化反应系统是 SCR 工艺的核心，设有NH3 的喷嘴和粉煤灰的吹扫 装置，烟气顺着烟道进入装载了催化剂的SCR 反应 器，在催化剂的表面发生NH3 催化还原成NOx。 WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网