低温脱硝综述.doc

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1、低温脱硝综述SCR脱硝进展以及机理研究摘要：木文主要讲述了SCR脱硝在国内外研究概况，分析了低温脱硝当前的进展情况，在国家政策的引导下，脱硝产业将会成为一种很有潜力的技术。在此基础上简要的分析了脱硝机理以及脱硝动力学研究。给出了V/Ti体系脱硝的Eley-Rideal机理示意图以及机理方程。同时阐述了工业蜂窝状催化剂与板式催化剂的优缺点。1.刖吕1.1背景我国能源结构决定了主要以煤为一次性能源，增加了人气污染的程度。人气污染越來越受人们的关注，人气污染物主要包括S02、NOx、粉尘等，它们对人类的危害不可小觑。随着人们生

2、活水平的提高，机动车辆的尾气排放也随着增加，其屮NOx占了很人的比例。对于S02近几年的湿法，半干法脱硫T艺已经非常成熟，脱除NOx成为了-•个急需解决的问题。NOx为犬气污染物之一，它主要包括NO、N02、N20,主要來源有2种自然源与人为源[1],人为源排放的NOx绝人部分源于燃烧过程。燃烧源又可以菲为固定与流动两种形式。如火电厂的燃烧烟气属于固定源排放，而流通的机动车辆的尾气成为最人的流动源排放。在城市人气屮來自汽车等流动燃烧源排放的NOx—般有67%,33%來自固定燃烧源。燃烧过程小产生的NOx主要是NO,占90

3、%以上；N02的数量很少，仅占5%'10亂日前，我国的NOx年排放量仅次于美国。随着国民经济发展、人口增长和城市化进程的加快，我国NOx排放暈将继续稳步增长。据报道[2]1980-2000年我国的NOx排放总量随着屮国国民经济的持续快速增长和能源生产与消费量的增加呈较快的增长，由476t增长到1777t,年均增长率为4.63%。主要的來源是火力发电厂和机动车辆的尾气排放，所以从根本上控制NOx的排放就是要控制这两个环节的排放。若不釆取进一步的排放控制措施，到2020年和2030年，中国NOx排放总量将分别达到2900和4

4、000万t。火电厂产生的NOx主要是燃料在燃烧过程中产生的。主要有育三种途径：热力型NOx其生成机理是由原苏联科学家捷里道维奇(Zeldovich)提岀来的。按照这一机理，高温下氧原子撞击氮分子，发生链式反应：0+N2-N0+N(1-1)N+02-N0+0(1-2)在富燃料下，还存在氮原子与0H基的反应：N+OH-NO+H(1-3)快速NOx首先由碳氢化物与激发的氮分子反应生成小间体HCN,然后HCN氧化而产生N0,快速NOx—•般在富燃料环境中生成，其形成机理如下[3]:CH+N2-HCN+H20(1-4)HCN+O-

5、NCO+H(1-5)NCO+O-NO+CO(1-6)燃料NOx是指燃料NOx由燃料小的含氮有机化合物的氧化而产生。在正常的燃烧温度下，燃料NOx的生成与火焰的温度无关，而是和含氮有机化合物的性质有关。燃料NOx是燃煤过程中NOx的丄要来源，原因是煤燃烧温度不太高，而且燃烧以区域性富燃料的形式进行。燃料NOx的形成机理为［4］：图1燃料型NOx生成机理［5］1.2SCR催化剂研究现状我国烟气脱硝技术的研究开展得相对较晚，日前U建或拟建的脱硝T程几乎均以购买欧美和日本技术使用权为主，部分环保企业通过自主开发或引进消化吸收的方

6、式也掌握了一定的烟气脱硝技术，但核心技术(特别是催化剂)仍未实现国产化，而引进技术存在技术使用费高、难以掌握核心技术、可升级性差等突出难题，不适用于我国国情。受我国煤炭资源和燃料供应政策的制约，燃料供应呈现出复杂性和多样性的特点，火电厂燃煤的品质通常较差，灰含量较高(30%^40%),W含量大(9.6^1.0ug/g),由于我国这—情况所以决定了我国火电厂的烟气脱硝装置不能完全照搬国外现有的SCR技术。根据我国脱硝政策的要求，SCR的现令市场和潜在市场都十分可观。但日前我国在SCR硏发方面投入的力量还远远不够，必须加快S

7、CR技术的白主开发，关键是研制符合我国电力燃煤特点的高活性、较好的水热稳定性、高强度、耐磨损、较长使用寿命和较低成木的SCR催化剂。随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，对环境的要求也随着提高。氮氧化物的危害也越來越受到了人们的重视，近儿年來国家实施了许多政策控制NOx排放。我国燃煤电站锅炉尾气的NOx控制起步很晚,首次NOx排放限制是在1997年1月1日实施GB13223-1996《人气污染综合排放标准》开始的，标准小规定对环境评价报告书待审杳的批准新、扩、改建燃煤电站300MW及以上机组，NOx排放浓度不得超过65

8、0mg/Nm3。2003年又提出了新的排放限制标GB13223-2003,规定电站最高NOx排放浓度为450^650mg/Nm3,并在2005年7月起，在《排污费征收使用管理条例》屮对NOx执行与S02相同的排污费征收标准。我国现在最主要的催化剂制备厂家主要有东方锅炉集团在2004年11月创建的东方凯特瑞引进德国KW