SCR，全称为选择性催化还原，是目前国际上应用最广泛、技术最成熟、脱硝效率最高的氮氧化物（NOx）控制技术之一。它主要用于燃煤电厂、燃气轮机、工业锅炉、垃圾焚烧厂以及柴油发动机（如船舶、重型卡车）的尾气处理。

一、系统组成

一个典型的SCR脱硝系统主要由以下几个部分组成：

1. 还原剂储存与供应系统：

   • 通常使用液氨、氨水或尿素作为还原剂来源。尿素需要在系统中经过热解或水解后生成NH₃。

   • 包括储罐、蒸发器、稀释风机、喷射泵等设备。

2. 还原剂喷射系统：

   • 位于SCR反应器上游的烟道上。

   • 通过精心设计的喷枪格栅，将还原剂均匀地喷射并混合到烟气中。

3. SCR反应器：

   • 是系统的核心，内部装填有催化剂。

   • 烟气与还原剂在反应器中充分混合后，在催化剂表面发生还原反应。

4. 催化剂：

   • 通常是以二氧化钛为载体，五氧化二钒和三氧化钨或三氧化钼为活性成分的蜂窝式、板式或波纹式催化剂。

   • 催化剂的设计和选择直接影响脱硝效率、系统阻力和运行成本。

5. 吹灰系统：

   • 由于烟气中含有粉尘，会堵塞催化剂孔道，因此需要定期使用声波吹灰器或蒸汽/压缩空气吹扫器清除催化剂表面的积灰，保持其活性。

二、工艺流程

1. 还原剂（如液氨）经蒸发后与稀释空气混合，形成安全的氨气混合气。

2. 该混合气通过喷射系统被均匀地注入到SCR反应器前的烟道中，与烟气充分混合。

3. 混合后的烟气进入SCR反应器，穿过催化剂层。

4. 在催化剂的最佳工作温度窗口（通常为 300-420℃）下，NH₃与NOx发生还原反应，生成N₂和H₂O。

5. 净化后的烟气经过空气预热器、除尘器和脱硫装置后，经烟囱达标排放。

三、主要特点

优点：

• 脱硝效率高：通常可达80%-90%，甚至更高。

• 技术成熟，运行可靠，应用广泛。

• 副产物为无害的N₂和H₂O，无二次污染。

• 对锅炉等主体设备运行影响较小。

挑战与缺点：

• 初始投资高，催化剂价格昂贵。

• 运行成本较高，涉及催化剂的更换和还原剂的消耗。

• 氨逃逸：未反应的微量氨气会随烟气排出，可能造成下游设备腐蚀和环境污染。

• 烟气温度需满足催化剂活性要求，对低负荷运行的锅炉可能需要进行烟气再加热。

• 催化剂失效后属于危险废物，需要妥善处理。

• SO₂氧化：催化剂可能将部分SO₂氧化成SO₃，与逃逸的氨生成硫酸氢铵，易堵塞和腐蚀下游的空预器等设备。

四、总结

SCR脱硝技术以其极高的脱硝效率和可靠性，成为全球范围内电站和工业锅炉满足严格环保排放标准的首选技术。尽管存在投资运行成本高、氨逃逸等问题，但通过不断优化催化剂性能、改进喷射和控制系统，它仍然是当前控制氮氧化物最有效的技术手段之一，为减少酸雨、光化学烟雾和雾霾等环境问题做出了重要贡献。