胡大鹏
（中色科技股份有限公司，河南省洛阳市，471009）
摘要：我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭燃烧量较大，煤炭燃烧所释放的氮氧化物造成了严重的环境污染和生态破坏。氮氧化物是造成光化学烟雾和酸雨的主要因素之一。本文主要对国内外烟气脱硝工艺特点及应用进行了研究，重点研究了SCR脱销催化剂失活与处置，为更好地为各类项目脱硝装置工艺及设备选型提供一定的方式。
关键词： 大气污染 氮氧化物 烟气脱硝
1 各类脱硝工艺及特点研究
1.1 选择性催化还原法（SCR）
SCR既选择性催化还原法，在日本及欧美国家广泛推广。在众多脱硝方法当中，SCR脱硝工艺以其脱硝装置结构简单、无副产品、运行方便、可靠性高、脱硝效率高、一次投资相对较低等诸多优点，在国内也使用较多。
1.1.1 SCR装置的组成
SCR装置主要由脱硝反应剂制备系统和反应器本体组成。通过向反应器内喷入脱硝反应剂NH3，将NOX还原为氮气。其反应方程式如下：
4NO + 4NH3 + O2 催化剂 4N2 + 6H2O
6NO2 + 8NH3 催化剂 7N2 + 12H2O
1.1.2 SCR脱硝工艺催化剂的选择
SCR脱硝工艺选用的催化剂主要成分为V2O5，载体为锐钛矿型的TiO2，WO3或MoO3作助催剂。SCR催化剂成分及比例，根据烟气中成分含量以及脱硝性能保证值的不同而不同。
1.1.3 SCR催化剂的失活与处置
典型的SCR催化剂化学失活主要是碱金属、碱土金属和As等引起的催化剂中毒，物理失活主要是指高温烧结、磨损和堵塞而引起的催化剂活性破坏。
失活催化剂回收处理的措施一般有填埋或者是再生循环利用，这主要取决于失活催化剂的寿命与使用情况，同时综合考虑处理方式的经济成本。催化剂堵塞后，采取适当措施可以使活性得到部分恢复；催化剂产生中毒或烧结后，活性失效，无法再生，一般由催化剂供货商回收，对催化剂的基材处理后再次利用制作新的催化剂。
催化剂回收处理流程为：分解催化剂模块→拆分→模块框金属材料→废料→失效催化剂→粉碎→工艺处理→回收利用。
1.2 选择性非催化还原法（SNCR）
选择性非催化还原法是不使用催化剂，温度在850～1100℃还原NOX的方法。SNCR脱硝工艺可在锅炉中喷人NH3，燃油和燃煤电站锅炉的脱氮效率可达40％～60％。SNCR脱硝工艺也可在锅炉中喷入尿素，反应温度为900～1000℃，尿素溶液可直接喷入锅炉炉膛，若同时喷石灰水还可进行脱硫，该工艺技术脱氮效率达35％～70％。SNCR脱硝还原剂主要有尿素及氨，在大型锅炉上，SNCR一般采用尿素作为还原剂。喷射器典型的安装是：设置1～5个喷射区，每个区设置4～12个喷射器，喷射器一般布置在锅炉的过热器和再热器之间。当温度过高时氮被氧化，当温度过低时，尿素转化率降低，并形成氨。对于大容量锅炉，要将多个喷射器安装在锅炉的不同部位，且能通过系统模块进行独立操作或联合操作。
1.3 低氮燃烧技术脱硝
对应NOX的两种主要生成机理，炉内脱硝技术主要从两方面入手降低NOX的生成。一种是降低炉内燃烧温度以减少热力型NOX的生成，另一种是营造煤粉着火区域的还原性气氛以减少燃料型NOX的生成。在具体的应用上，往往是两种技术的综合，既降低燃烧温度，又降低着火区域的氧气浓度。低NOX燃烧技术主要包括低氧燃烧、分级燃烧、烟气再循环、采用低NOX燃烧器等方式。通过采用炉内低NOX燃烧技术，能将NOX排放浓度降低。
1.4 活性炭法脱硝（AC）
活性炭脱硝工艺（AC）是利用活性炭特有的大比表面积、多空隙进行脱硝或是脱硫的方法，烟气温度一般为90～150℃，烟气经除尘器后便进入吸附塔进行喷水冷却处理。向脱硝吸附塔中喷入氨气，氨气与NOX在活性炭的催化还原作用下生成N2，最终实现烟气脱硝的目的。
1.5 电子束法（EBA）
电子束法EBA是目前国际先进的烟气处理技术之一，其原理是利用高能电子加速器产生的电子束（500~800kV）辐照处理烟气，将烟气中的二氧化硫和氮氧化物转化为硫酸铵和硝酸铵。国内自主开发的电子束技术与国外技术的相关运行参数比较详见表1。
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1.6 微生物脱硝法
微生物净化含有NOX废气的原理为：脱氮菌在有外加碳源的情况下，利用NOX作为氮源将NOX还原成无害的N2，而脱氮菌本身得以生长繁殖。由于该过程难以在气相中进行，NOX从气相进入滤塔填料表面的生物膜中，并经扩散进入其中的微生物组织，作为微生物代谢所需的营养物，在固相或液相被微生物吸附还原成N2。该项技术设备要求简单、投资及运行费用低且无二次污染。
2 各类脱硝工艺的对比研究
几种主要脱硝工艺的特点及优缺点对比情况，详见表2。
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3 总结及建议
针对脱销方式的研究，有以下几点建议：
⑴ 对于SCR、SNCR等已成功工业化的脱硝技术，一方面应通过技术引进或合作等手段开拓其在热电厂的应用；另一方面，亦应重视其关键技术如高效廉价的SCR催化剂、高能电子加速器、辐射屏蔽设备等的研发，力争实现关键设备和催化剂的国产化，大大降低固定投资和运行成本。
⑵ SCR工艺是一项高起点脱硝技术，但是投资及运行成本高。应开发适合我国的低温SCR技术，着力降低脱硝成本，重点发展SNCR与其他如SCR、再燃烧技术、低氮燃烧器等技术的联用脱硝技术。
⑶ 应加强微生物、微波、液膜和脉冲电晕等脱硝新技术的基础和工业化放大研究，并加强它们同已工业化的SCR、SNCR等工艺的联用技术开发，力争在脱硝新工艺、新技术上有所突破。
【参考文献】
【1】朱林，吴碧君，段玖祥，等．SCR烟气脱销催化剂生产与应用现状 [J]．中国电力，2009，42．
【2】单广斌，张艳玲，胡洋；催化烟气脱硫脱硝装置的腐蚀．安全、健康和环境，2020，22．