SCR法在不銹鋼退火酸洗線NOx廢氣處理中的應用

王亦健，金旭芳

(北京機械工業自動化研究所，北京 100120)

0 引言

混酸（氫氟酸和硝酸）酸洗是不銹鋼退火酸洗生產線的重要工序之一，但混酸酸洗產生大量的NOx廢氣，既對人體有害，又嚴重污染環境，必須經過治理才能排放。目前國內外使用比較廣泛的處理方法有干法和濕法兩大類，干法有選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）和吸附法，濕法有吸收法、吸收還原法和絡合吸收法等[1]。在綜合比較各種方法的優缺點后，我們選擇了SCR法來處理混酸的NOx廢氣。

1 SCR法基本原理

在SCR脫硝過程中，在催化劑的作用和氧氣存在的條件下，NH3優先與NOx發生還原反應，而不和煙氣中的氧進行氧化反應，把NOx轉化為無毒無污染的氮氣(N2)和水(H2O)。SCR系統多采用高溫催化劑，反應溫度在325～430℃。主要化學反應如下：

SCR法的NOx脫除效率高，可維持在70%-90%，而且整個工藝產生的二次污染物質很少。

2 SCR法處理工藝

進入燃燒室，通過燃燒室的燒嘴加熱至反應溫度，

經過噴淋塔處理過的NOx廢氣進入熱交換器預熱，預熱后的NOx廢氣加熱后的廢氣進入內部裝有氨氣噴頭及混合裝置的管路。與氨氣充分混合后的廢氣進入SCR反應器進行反應。反應后經SCR出口NOx分析儀對NOx含量進行分析,低于NOx排放標準的廢氣經換熱器換熱后由煙囪排出。

廢氣處理系統采用使用焦爐煤氣的燒嘴，燃燒反應溫度為：325～430℃。

3 SCR法的主要設備

SCR法廢氣處理的主要設備有廢氣排放風機及管路、氣液分離器、換熱器、燃燒室、混合管道、SCR反應器/催化模塊保護系統、液氨汽化及減壓裝置、排放檢測系統和排放煙囪等。

SCR系統圖如圖1所示。

圖1 SCR系統圖

4 設備及工藝特點

在SCR工藝中，影響脫除效率的主要因素有反應溫度、反應時間、催化劑性能和NH3/NOx摩爾比等。如何使SCR系統處于最大脫除效率，實現各影響因素的最佳工作狀態是SCR技術的難度所在。

4.1 反應溫度控制

SCR法的反應溫度取決于所選用催化劑的種類，每種催化劑都存在催化的最佳溫度，因此催化反應只能在一定的溫度范圍內進行，溫度也直接影響反應的進程。

本系統的反應溫度為: 325～430℃。SCR系統一共配有4個溫度檢測點，分別在燃燒室（測量范圍300-800℃）、SCR反應器前后各1點（測量范圍100-600℃）和廢氣熱交換器出口（測量范圍0-600℃）。溫度檢測均采用耐酸型熱電偶。

為及時準確地控制各檢測點溫度，燒嘴控制與SCR反應器后熱電偶實行閉環控制，反應器前熱電偶與摻冷風機和氣動切斷閥實行連鎖控制。同時在生產中密切監視SCR反應器前的熱電偶溫度,確保其在催化模塊的溫度范圍內。

4.2 催化模塊保護系統

催化劑在高于400℃的環境里，會發生相變。為防止催化劑相變，在反應器前加冷卻風機。利用SCR反應器前溫度檢測，自動控制冷卻風機。當反應器溫度高于設定溫度時，自動打開冷卻管路閥門，啟動冷卻風機。

4.3 NH3/NOx摩爾比的控制

為準確控制NH3/NOx摩爾比，在SCR的出口配備NOx分析儀，檢測排氣系統煙囪中NOx含量（≤150mg/Nm3,該數值為用戶當地環保標準）。根據檢測到的數值，自動控制氨氣管路電動流量調節閥，即檢測到的NOx含量與氨氣的給定量形成閉環控制。

4.4 NaOH預凈化技術

由于NOx廢氣中含有氫氟酸會毒化催化劑，使SCR法最終失效。所以必須先采用NaOH吸收凈化技術，將廢氣中的氫氟酸吸收去除[2]。

4.5 控制洗滌塔循環水的pH值

NOx廢氣有一定的混酸濃度，對換熱器有較大的腐蝕。由于換熱器的溫度較高，不能采用耐混酸的非金屬材料，而金屬材料耐混酸的較少，所以只能限制進入換熱器的NOx廢氣的酸濃度。通過檢測洗滌后的水的pH值來控制進入換熱器的NOx氣體的酸濃度，同時洗滌塔的第二級水不采用循環水，以控制洗滌后的水的pH值在4!5之間。這樣大大提高了換熱器的使用壽命。

5 結束語

經過調試運行，SCR系統處理效果較好：處理前NOx含量為1000～5000mg/Nm3，經過處理后NOx排放濃度不高于150mg/Nm3，大大低于國家240mg/ Nm3的排放標準。實踐證明，SCR法用于不銹鋼退火酸洗線NOx廢氣處理是成功的。

[1]易紅宏, 等.氮氧化物廢氣的治理技術[J].環境科學動態, 1998, 14(4): 17-20.

[2]王海林.冷軋不銹鋼帶鋼酸洗的工藝與廢氣、廢酸處理[J].中國冶金, 2009, 19(6): 40-43.