SCR技術：現實可行的脫硝選擇
目前，溫室氣體減排的重點依然是降低CO2的排放，同時，氮氧化物排放也引起了越來越多的關注。
氮氧化物已成為繼SO2之后我國主要的城市大氣污染物。氮氧化物也是主要的溫室氣體之一，如果以CO2作為基準計1，則氮氧化物的增溫效應為 310。另外NOX的大量排放不僅導致臭氧層破壞、光化學煙霧及溫室效應，還會導致人類呼吸系統疾病，并與SO2一樣會導致酸雨的形成，造成耕地退化和建筑物受損等。因此應盡量處理掉煙氣中的氮氧化物。
何為SCR？
機動車輛尾氣排放、火力發電廠鍋爐煙氣、硝酸和氮肥及炸藥等工業生產過程產生的廢氣是NOX的主要排放源。電力工業又是我國的燃煤大戶，因此火力發電廠是NOX排放的主要來源之一。
氮氧化合物（NOX）通常包括NO、NO2、N2O等。主要產生于礦物燃料（如煤和燃油等）的高溫燃燒過程，其中NO占NOX總排放量的90%。
NOX排放控制技術可以根據燃燒過程分為燃燒脫氮、燃燒方式改進和燃燒后處理3種。燃燒后脫硝又稱煙氣脫硝，是目前NOX排放控制最有效的辦法。
SCR是Selective Catalytic Reduction的縮寫，是指選擇性催化還原技術。目前，大型燃煤電廠煙氣脫硝應用最為廣泛的是選擇性催化還原SCR技術，該技術由Engelhard 公司發明并于1957年申請專利，分別于1977年和1979年在燃油和燃煤鍋爐上成功投入商業運營。20世紀80年代中期開始迅速在日本、西歐和美國等國家的電站應用。目前，SCR已成為世界上應用最廣泛、最為成熟且最有成效的一種煙氣脫硝技術。
氮氧化合物的兩種形態
SCR 技術是還原劑在催化劑作用下，選擇性地與NOX反應生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故被稱為“選擇性”。
煤和燃油燃燒產生的NOX按產生機制分為熱力型NOX（N2和在高溫下反應）和燃料型NOX（燃料中的N與O2反應）。熱力型NOX是燃燒室進入的空氣中的氮和氧在高溫下生成的NO、NO2的總和，隨著溫度的升高，NOX的生成速率按指數規律迅速增加，降低燃燒溫度是減少熱力型NOX的根本措施。
燃料型NOX是煤炭中的含氮有機物在一系列氧化條件下氧化生成的NOX，提高燃油品質是減少燃料型NOX的有效途徑。燃煤電廠煙道氣中的氮氧化物主要為熱力型。改進煤的燃燒方式、降低煤燃燒時的溫度，可以大大降低熱力型NOX的生成量，但不可避免地會帶來煤燃燒效率的下降，從而造成CO2排放量增加。
我國燃煤電廠NOX排放現狀
我國是一個以煤為主要能源的國家，在我國能源結構中有70%—80%由煤燃燒來提供，據測算，每燃燒1噸煤，會產生5—30kg氮氧化物，煤炭高溫燃燒成為我國排放氮氧化物的主要來源之一。根據1997年《中華人民共和國可持續發展國家報告》預測，到2010年，我國一次能源消耗中煤仍占 66.44%—69.0%。如果不進一步采取有效的控制措施，我國氮氧化物年排放量到2020年將達到29Mt的規模。
我國的煤炭資源大約60%用于火力發電，火力發電廠NOX排放量大，排放也相對集中，其實這一點有利于我國氮氧化物的減排。
隨著環境標準的日趨嚴格，在發達國家和地區，均采用燃燒控制與SCR技術相結合的方法進行煙氣脫硝。我國燃煤來源復雜，煤種質量普遍偏低，考慮到我國燃煤鍋爐的現狀，采用改進燃煤鍋爐和改進的燃燒技術，輔之以煙道氣選擇性催化還原脫硝技術，可為我國火電廠煙道氣脫硝提供最為現實可行的選擇。
——專家圈點——
點評人：司知蠢（清華大學材料科學與工程系博士）
SCR市場巨大
我國大氣中的氮氧化物主要來源于煤和石油的燃燒。有關數據顯示，我國2000年NOX排放總量為11.12Mt，其中固定源占60.8%，移動源占39.2%，2006年火電NOX排放為8.311Mt，比2003年增加了13.8%，2006年我國火電氮氧化物的排放水平為 3.52g/kWh，而1999年美國、英國、德國和日本的火電氮氧化物排放水平分別為2.2、1.9、0.9、0.29g/kWh。
另外，我國火電占總電力的70%—80%，這也直接導致我國近年來氮氧化物排放的急劇增加，我國單位GDP排放的氮氧化物是歐美日等國家的5—30倍，說明我國氮氧化物排放控制水平仍處于初級階段。
歐洲、日本和美國是世界上對燃煤電廠，排放控制最為嚴格的國家和地區，其安裝SCR的機組容量2006年我國火力發電廠的總機組容量達2.83 萬億kW，而安裝SCR裝置的機組容量僅為11.4GW，不足1%。由此可見，隨著我國經濟快速發展，對能源的巨大需求及日趨嚴重的環境污染威脅，SCR 脫硝技術在我國的市場非常巨大。
脫硝材料需改進
中國在SCR脫硝催化材料研發中具有后發優勢，改進傳統的脫硝材料以適應中國火電廠脫硝需要是當務之急，低溫活性好、N2選擇性高、溫度窗口寬、抗硫中毒性能優良和熱穩定性高的催化材料將是中國SCR脫硝技術開發和應用的重點，沸石基脫硝催化材料是未來SCR催化材料的主要發展方向之一。
——技術進展——
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