一、研究背景

氮氧化物(NOx)是大气的主要污染物之一。其直接或间接的引起大气环境问题，例如光化学烟雾、酸沉降、平流层臭氧损耗等。此外氮沉降量的增加会导致地表水的富营养化和陆地、湿地、地下水系的酸化和毒化，从而对陆地和水生态系统造成破坏最终对人体健康和环境安全造成不利影响。^[1]

空气中的氮氧化物(NOx)，最大的来源是火力发电。^[2]为此 ,国家出台了一系列控制火电厂氮氧化物(NOx)排放的法律、法规和政策, 促使我国必须加快火电机组烟气脱硝设施的建设 ,烟气脱硝是新上火电机组控制氮氧化物(NOx)排放的必然选择 ,也是国家环保政策的要求。

我国的现在的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223一2003)对烟气中的氮氧化物(NOx)排放质量浓度最高限制为450mg/m3,并且对氮氧化物(NOx)与SO2实行相同的排污费征收标准。^[3]

二、燃煤发电机组SCR烟气脱硝系统的特点

SCR脱硝法是国际上应用最广泛、技术最成熟的一种烟气脱硝技术。该法的主要优点是，由于使用了催化剂对反应温度要求较低；烟气净化率高，可达90%以上；工艺设备紧凑，运行可靠；还原后的氮气可直接排入大气，几乎无二次污染。^[4]该技术反应条件容易控制，较少受到锅炉运行条件的影响。即使是最严格的环保标准也能够完全满足。但是由于该技术中的反应需要催化剂的辅助，所以设备会比较多，导致其投资和运行的费用比较昂贵。而且SCR烟气脱硝技术在污染物的排放方面有待进一步深入研究。脱硝系统流场分布情况及烟气和氨在催化剂前的混合均匀程度直接影响催化剂的寿命以及混合烟气在催化剂中的反应情况。^[5]

三、SCR烟气脱硝系统的工作原理

SCR技术采用氨、尿素或氰酸等作为化学反应剂还原烟气中的氮氧化物，生成无害的氮气和水。SCR脱硝技术是在低温下应用的，由于还原剂和氮氧化物(NOx)在低温下不能直接发生还原反应，因此我们需要添加催化剂。^[6]烟气与还原剂充分混合后进入装有催化剂的脱硝反应器。还原剂会与烟气中的氮氧化物在300~400摄氏度范围内发生还原反应。

选择性催化还原（SCR）法脱硝，是在催化剂存在的条件下，采用氨、CO 或碳氢化合物等作为还原剂，将烟气中的 NO 还原为 N2。

当氨作为还原剂时，SCR 反应的化学方程式^[7]为：