SCR，全稱為選擇性催化還原，是目前國際上應用最廣泛、技術最成熟、脫硝效率最高的氮氧化物（NOx）控制技術之一。它主要用于燃煤電廠、燃氣輪機、工業鍋爐、垃圾焚燒廠以及柴油發動機（如船舶、重型卡車）的尾氣處理。

一、系統組成

一個典型的SCR脫硝系統主要由以下幾個部分組成：

1. 還原劑儲存與供應系統：

   • 通常使用液氨、氨水或尿素作為還原劑來源。尿素需要在系統中經過熱解或水解后生成NH?。

   • 包括儲罐、蒸發器、稀釋風機、噴射泵等設備。

2. 還原劑噴射系統：

   • 位于SCR反應器上游的煙道上。

   • 通過精心設計的噴槍格柵，將還原劑均勻地噴射并混合到煙氣中。

3. SCR反應器：

   • 是系統的核心，內部裝填有催化劑。

   • 煙氣與還原劑在反應器中充分混合后，在催化劑表面發生還原反應。

4. 催化劑：

   • 通常是以二氧化鈦為載體，五氧化二釩和三氧化鎢或三氧化鉬為活性成分的蜂窩式、板式或波紋式催化劑。

   • 催化劑的設計和選擇直接影響脫硝效率、系統阻力和運行成本。

5. 吹灰系統：

   • 由于煙氣中含有粉塵，會堵塞催化劑孔道，因此需要定期使用聲波吹灰器或蒸汽/壓縮空氣吹掃器清除催化劑表面的積灰，保持其活性。

二、工藝流程

1. 還原劑（如液氨）經蒸發后與稀釋空氣混合，形成安全的氨氣混合氣。

2. 該混合氣通過噴射系統被均勻地注入到SCR反應器前的煙道中，與煙氣充分混合。

3. 混合后的煙氣進入SCR反應器，穿過催化劑層。

4. 在催化劑的最佳工作溫度窗口（通常為?300-420℃）下，NH?與NOx發生還原反應，生成N?和H?O。

5. 凈化后的煙氣經過空氣預熱器、除塵器和脫硫裝置后，經煙囪達標排放。

三、主要特點

優點：

• 脫硝效率高：通常可達80%-90%，甚至更高。

• 技術成熟，運行可靠，應用廣泛。

• 副產物為無害的N?和H?O，無二次污染。

• 對鍋爐等主體設備運行影響較小。

挑戰與缺點：

• 初始投資高，催化劑價格昂貴。

• 運行成本較高，涉及催化劑的更換和還原劑的消耗。

• 氨逃逸：未反應的微量氨氣會隨煙氣排出，可能造成下游設備腐蝕和環境污染。

• 煙氣溫度需滿足催化劑活性要求，對低負荷運行的鍋爐可能需要進行煙氣再加熱。

• 催化劑失效后屬于危險廢物，需要妥善處理。

• SO?氧化：催化劑可能將部分SO?氧化成SO?，與逃逸的氨生成硫酸氫銨，易堵塞和腐蝕下游的空預器等設備。

四、總結

SCR脫硝技術以其極高的脫硝效率和可靠性，成為全球范圍內電站和工業鍋爐滿足嚴格環保排放標準的首選技術。盡管存在投資運行成本高、氨逃逸等問題，但通過不斷優化催化劑性能、改進噴射和控制系統，它仍然是當前控制氮氧化物最有效的技術手段之一，為減少酸雨、光化學煙霧和霧霾等環境問題做出了重要貢獻。