我国能源构成以煤炭为主，消耗量占一次能源消费量的76%摆布。随着经济的快速发展，煤耗的增加，燃煤造成的大气污染日益严重，特殊是燃煤烟气中的氮氧化物

　　会引起气候的变化，进而影响到整个生态环境；空气中的氮氧化物NOx还是产生酸雨的重要来源，酸雨对生态环境的影响已经广为人知，它使得土壤和水源酸化，影响农

　　作物的生长；现代科学也已经证实人类许多疾病的产生也与空气中氮氧化物NOx有着直接的关系。

　　技术后的又一重要研究课题，其中氮氧化物NO的生成机理对氮氧化物NO控制技术

　　的发展有着重要的意义。世界发达国家对氮氧化物NO污染的研究起步较早，已有相

　　应的控制技术在工业上得到应用。我国对大气污染特殊是对氮氧化物NO的研究开始

　　的时间不长，与世界发达国家的水平还有一定的差距，特殊是在工业应用方面，我国

　　才刚刚起步，因此高效的氮氧化物NO控制技术以及其在工业上的广泛应用将对我国

　　着发生光化学烟雾的危（wei）险。随着国民经济发展、人口增长、城市化进程的加快，未来中国NOX排放量将继续稳步增长。若不采取进一步的排放控制措施，到2022年，中

　　国NOX排放总量将可能达到2363-2914万t，超过美国成为世界第一大NOX排放国。

　　排放和污染的控制已开始提到议事日程，1995年修订的《大气法》中已明确提出“企业应当逐步对燃煤产生的氮氧化物采取控制的措施”，目前实施的“一控双达标”中

　　也要求重点城市环境空气氮氧化物浓度2000年要达标。但目前均未对NO排放总量

　　控制和污染源达标排放提出要求，“一控双达标”对NO是不配套的。因此，应制订

　　并完善污染源排放NO标准，制订排放NO总量控制计划，加强控制技术的开辟，提

　　NO的技术种类；熟悉SCR烟气脱硝技术的原理及工艺过程对于即将服务于电力企业

　　据项目“能源规划中综合考虑环境因素”研究的初步估算，1990年我国氮氧化

　　物的排放量约为910万吨，其中近七成来自于煤炭的直接燃烧，目前我国NO排放量

　　已超过在1000多万吨。鉴于我国的能源消耗量今后将随经济的发展不断增长，NO

　　排放量也将持续增加。据有关研究的估算，2000年和2022年，我国的NO排放量分

　　别达到1561万吨和2194万吨。由此可见，今后NO排放量将十分巨大。如果不加强

　　控制，NOx将对我国大气环境造成严重的污染NOx排放量的剧增使我国城市大气中的

　　我国1991年颁布了《燃煤电厂大气污染物排放标准》，之后历经1996年和2003年两次修订，1996年修订的《火电厂大气污染物排放标准》中对新建1000t/h以上

　　的锅炉规定了NO的排放要求，对于其他锅炉的NO排放没有要求。2003年修订的《火

　　电厂大气污染物排放标准》，则按时段和燃料特性分别规定了燃煤、燃油锅炉的NO

　　NO装置空间，NO排放标准限值与燃煤挥发分有关，挥发分小于10%时排放标准为

　　标准为450mg／m3。这一修订的标准坚持了低NO燃烧控制的原则。如欧共体在1988

　　年发布施行的大型燃烧装置排放导则对燃煤电厂NO的控制，就是基于这一控制原则，

　　其新建燃煤电厂NO的排放标准普通为650mg／m3，如挥发分小于10%，则排放标准为

　　以后获得许可的非边远地区的电厂提出了烟气脱硝的要求，其新建燃煤电厂NO的排

　　我国国家排放标准与美国、欧盟的排放标准类似，都是必须严格遵守的最低要求的标准，我国省级人民政府可以制定严于国家的地方排放标准；美国州政府可以制定严于联邦政府的地方排放标准；欧盟各国可以制定严于欧盟的国家排放标准。

　　国际上控制NOx排放的措施可大致分为政策手段和经济手段两类。所谓政策手段，是指通过制定法律和空气质量标准等方法，要求采用“最佳可用技术”对污染

　　源进行管理，以降低NOx排放量；而经济手段则是通过排污收费、征收污染税或者能源

　　税、发放排污许可证和排污权交易等多种途径，刺激和鼓励削减NO排放量。针对中

　　国NO排放现状、发展趋势及其分布特征，参照美、日、欧等发达国家经验，结合我

　　放控制、NO排污收费和排污许可证制度的试点工作。建立健全国家酸雨监测网，加

　　强NO污染排放源的在线监测。进一步加强城市NO污染环境监测和污染源监测工作，

　　从以上法规与标准可知，到目前为止，从国家层面上对燃煤电厂的NOx控制主要

　　是以低NO燃烧为控制原则，同时积极制定NO管理规划，开展烟气脱硝的试点工作。

　　低NOx燃烧控制原则也是最佳技术路线控制原则，广泛应用于发达国家初期对燃煤电

　　中形成的NO，称为热力性NO。燃料中有机氮经过化学反应而生成的NO，称为燃料

　　正在研究中的NOx污染控制技术有不少，从方法上来看可以分为三大类：(1)化学类：SNCR、SCR、直接分解法；(2)物理类：高压电子射线技术、低温非平衡态等离子体技术；以及(3)生物类：烟气微生物除硝等。在实际工业应用中，目前被广

　　泛采用的技术主要有两类：燃烧控制NOx技术和烟气脱硝技术。燃烧控制NO技术通

　　过优化燃烧来控制NOx的生成量，主要包括：低NOx燃烧器(LNB)、分级燃烧和再燃

　　等技术。而烟气脱硝技术应用较多的主要是选择性脱NO方法，当在选择性脱NO方

　　法中使用催化剂时，这种方法就被称为选择性催化还原方法(SCR)。相应的，如果没有使用催化剂，则将此方法称为选择性非催化还原方法(SNCR)。

　　SCR技术是还原剂(NH、尿素)在催化剂作用下，选择性地与NO反应生成N和

　　SCR系统包括催化剂反应室、氨储运系统、氨喷射系统及相关的测试控制系统。

　　SCR工艺的核心装置是脱硝反应器，有水平和垂直气流两种布置方式，如图3所示。

　　按照催化剂反应器在烟气除尘器之前或者之后安装，可分为“高飞灰”或者“低飞灰”

　　脱硝，采用高尘布置时，SCR反应器布置在省煤器和空气预热器之间。优点是烟气温

　　度高，满足了催化剂反应要求。缺点是烟气中飞灰含量高，对催化剂防磨损、阻塞及

　　钝化性能要求更高。对于低尘布置，SCR布置在烟气脱硫系统和烟囱之间。烟气中的

　　飞灰含量大幅降低，但为了满足温度要求，需要安装烟气加热系统，系统复杂，运行

　　发生NH的反应式(4)和NH氧化为NO的反应式(5)都在350℃以上才进行，

　　450℃以上才激烈起来。在普通的选择催化还原工艺中，反映温度常控制在300℃以

　　把烟气中的NO还原为无毒无污染的N和HO，催化剂的投资占了整个系统投资的较

　　大比例，并且催化剂的寿命普通在2~3年摆布，于是催化剂更换频率影响整个脱硝

　　烟气脱硝对催化剂性能上的要求：1)较高的NO选择性；2)在较宽范围内保持

　　较高的催化活性；3)具有良好的化学稳定性、热稳定性及机械稳定性；4)费用较低

　　催化反应原理是NH快速吸附在VO表面的B酸活性点，与NO反应，形成中间产

　　物，分解成N和HO，在O的存在下，催化剂的活性点很快得到恢复，继续下一个循

　　(1)NH扩散到催化剂表面；(2)NH在VO上发生化学吸附；(3)NO扩散到催化剂3325

　　表面；(4)NO与吸附态的NH反应，生成中间产物；(5)中间产物分解成最终产物N

　　催化剂有贵金属催化剂和普通金属催化剂之分。贵金属催化剂由于和SOX反应，并且昂贵，实际上不予采用。普通催化剂效率不是太高，也比较贵，并且要求较高的

　　温度(300℃~400℃)。最常用的金属基催化剂含有氧化钒、氧化钛、氧化钼、氧化

　　目前工程中应用最多的SCR催化剂是氧化钛基催化剂。载体用TiO、AlO、FeO、

　　及SiO等，其中TiO具有较高的活性和抗SO性能，是最合适的脱硝材料。VO是最

　　重要的活性成份，具有较高的脱硝效率，但同时也促进了SO向SO的转化；而另一

　　种活性材料WO的添加，有助于抑制SO的转化。其他活性材料还有Mo、Gr等，它们

　　可起到助催化剂及稳定剂的作用。目前，广泛应用的SCR催化剂大多是以TiO2为载

　　表2-1是两种在实际运用中活得很好效果的SCR催化剂。从中可以看出这两种催

　　化剂均以TiO2为主，这种TiO2需做成晶体的结构，它可有效提高催化剂的活性，抑

　　制SO的腐蚀。同时，还配有多种氧化剂物质如GaO、FeO等，也是为了加强催化剂

　　的活性。此外还有一些物质如玻璃纤维等，是为了提高整个催化剂的抗冲刷强度。WO

　　选择合适的催化剂是SCR技术能够成功应用的关键所在。试验和研究表明，催化

　　剂因烟气特性的不同而异。对于煤粉炉，由于排出的烟气中携带大量飞灰和SO，因

　　此，选择的催化剂除具有足够的活性外，还应具有隔热、抗尘、耐腐、耐磨以及低

　　SO转化率等特性。目前已实际应用的催化剂种类主要有板式、蜂窝式、波纹板型。

　　平板式催化剂普通是以不锈钢金属网格为基材负载上含有活性成份的载体压制而成；蜂窝式催化剂普通是把载体和活性成份混合物整体挤压成型；波纹状催化剂是丹麦HALDORTOPSOEA/S公司研发的催化剂，外形如起伏的波纹，从而形成小孔。加

　　工工艺是先制作玻璃纤维加固的TiO2基板，再把基板放到催化活性溶液中浸泡，以使活性成份能均匀吸附在基板上。各种催化剂活性成份均为WO3和V2O5。表2-2为各

　　对于SCR工艺，选择的还原剂有尿素、氨水和纯氨。尿素法是先将尿素固体颗粒在容器中彻底溶解，然后将溶液泵送到水解槽中，通过热交换器将溶液加热至反应温度后与水反应生成氨气；氨水法，是将25％的含氨水溶液通过加热装置使其蒸发，形成氨气和水蒸汽；纯氨法是将液氨在蒸发器中加热成氨气，然后与稀释风机的空气

　　无水氨，又名液氨，为危（wei）险货物品规定的危（wei）险品，无水氨为无色气体，有刺激性

　　恶臭味，份子式NH3，份子量17.03，相对密度0.7714g/l，熔点-77.7℃,沸点-33.35℃，自然点651.11℃，蒸气密度0.6，水溶液呈碱性。

　　无水氨通常以加压液化的方式储存，液态氨转化为气态时会膨胀850倍，并形成氨云，液氨泄漏到空气中时，会与空气中的水形成云状物，不易扩散，对附近的人身造成危害。

　　无水氨可以侵蚀某些塑料制品，如橡胶及涂层。不能与乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银等物质共存。

　　尿素的份子式为(NH)CO，份子量60.06，含氮通常大于46%，为白色或者浅黄色

　　无水氨和氨水相比，尿素是无毒、无害的化学品，便于运输和储存。利用尿素作为还原剂时运行环境较好，因为尿素是在喷入混合燃烧室后转化为氨，实现氧化还原反应的，因此，可以避免在储存、管路及阀门泄漏时造成的危害。

　　有水氨为规定的危（wei）险品，用于脱硝的还原剂通常采用浓度为20%~29%氨水，叫较水氨相对安全。

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