SCR技術(shù)即選擇性催化還原技術(shù)，是指在較低溫度下，氮氧化物和氨氣（或其他還原劑）在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)，生成無污染的水和氮?dú)夂笤倥欧?，以達(dá)到脫除氮氧化物目的的技術(shù)。采用SCR技術(shù)進(jìn)行脫硝，脫硝效率高（可達(dá)到85%以上），二次污染小且運(yùn)行條件溫和[2]。
1. SCR技術(shù)反應(yīng)機(jī)理及催化劑硫和水中毒機(jī)理
1.1 SCR技術(shù)的反應(yīng)機(jī)理（圖1）


SCR技術(shù)的反應(yīng)機(jī)理包括L-H機(jī)理和E-R機(jī)理，采用的催化劑不同，反應(yīng)的機(jī)理也不盡相同。對于不同的載體和活性組分，可能按照不同的機(jī)理反應(yīng)，也可能兩種反應(yīng)機(jī)理同時(shí)存在。
L-H機(jī)理[3-4]是反應(yīng)物分子均吸附在催化劑表面后，反應(yīng)物分子或原子之間相互作用，生成產(chǎn)物。研究者認(rèn)為，在這種反應(yīng)機(jī)理下，氨氣和氮氧化物同時(shí)吸附在活性組分表面，活化為-NH2和亞硝酸鹽，之后活性物種之間反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵狻?br /> E-R機(jī)理[5]是反應(yīng)物中某一種分子吸附在催化劑表面后被活化，活化的分子吸附氣相中的反應(yīng)物分子，相互作用生成產(chǎn)物。研究者認(rèn)為，在這種反應(yīng)機(jī)理下，氨氣首先在催化劑表面吸附形成活性基團(tuán)中間體，活性基團(tuán)中間體再與氣相中的氮氧化物反應(yīng)生成氮?dú)夂退?br /> 1.2 催化劑的硫和水中毒機(jī)理
Zhang等人[6-9]在研究中發(fā)現(xiàn)，水對催化劑的影響一般可逆且催化劑活性為非持續(xù)下降，當(dāng)水移除時(shí)，催化劑活性大多可恢復(fù)至初始水平，而加入二氧化硫后，催化劑活性會持續(xù)降低且二氧化硫移除后，催化劑活性無法恢復(fù)到初始水平，水的加入還會加速二氧化硫?qū)е碌拇呋瘎┦Щ?。這是因?yàn)樗募尤胍话阒皇桥c反應(yīng)物NH3搶占活性位點(diǎn)，抑制NH3在催化劑表面的吸附，抑制NOx在NH3表面的吸附，所以催化劑活性可恢復(fù)。但當(dāng)加入SO2和水后，SO2在催化劑的作用下與氧氣反應(yīng)生成SO3，之后與活性組分繼續(xù)反應(yīng)生成硫酸鹽（如硫酸錳等，錳的價(jià)態(tài)降低失去氧化還原能力），造成活性位點(diǎn)失效；SO3或與水和氨氣反應(yīng)生成硫酸銨鹽（硫酸銨和硫酸氫銨等），阻塞催化劑的孔道和覆蓋活性位點(diǎn)。兩者均會造成催化劑的失活。
1.3 SCR工藝流程
固定源SCR 脫硝技術(shù)一般采用如下工藝流程[10]：首先對還原劑進(jìn)行處理（如蒸發(fā)儲存罐內(nèi)的氨水，與空氣混合），配置一定濃度的還原劑；然后通過注入系統(tǒng)（如噴氨格柵），將混合好的氨氣定量噴入SCR反應(yīng)器上部煙氣中，并充分混合均勻；最后，在催化劑的作用下，氨氣與煙氣中的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?。SCR脫硝系統(tǒng)一般還包括管路、風(fēng)機(jī)、旁路和操作控制系統(tǒng)等。
2. SCR催化劑
催化劑是SCR技術(shù)的核心，是決定脫硝效率的關(guān)鍵因素。SCR催化劑主要分為高溫催化劑和低溫催化劑，不同溫度區(qū)間需使用不同種類的催化劑。目前工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的SCR催化劑的主要活性組分為釩的氧化物，載體為二氧化鈦，反應(yīng)溫度一般為300℃~400℃，屬高溫催化劑。但釩鈦催化劑溫度窗口較窄，且SCR反應(yīng)器處于高塵段，故釩鈦催化劑易被粉塵沖刷或堵塞，改造已有項(xiàng)目成本較高。
采用低溫SCR技術(shù)，反應(yīng)器一般位于脫硫裝置或除塵器之后，反應(yīng)溫度＜180℃，甚至＜100℃。低溫SCR技術(shù)的優(yōu)勢在于反應(yīng)器布置在工程的尾端，對其他相關(guān)裝置的影響較??；在低塵位置，可一定程度減輕由顆粒物堵塞和煙塵中的堿金屬造成的催化劑失活。因此，低溫SCR催化劑越來越受到專家學(xué)者的關(guān)注。
評價(jià)低溫SCR催化劑優(yōu)劣的三個(gè)重要指標(biāo)為低溫活性、抗硫性能和抗水性能。近年來，對低溫SCR催化劑的主要活性組分的研究和探索最為廣泛。有研究表明，以TiO2為載體的Mn系催化劑有著較好的低溫催化活性，可滿足工業(yè)的使用要求。
但我國工業(yè)多采用濕法脫硫，脫硫后的煙氣中通常含有大量水蒸氣和未被處理掉的微量二氧化硫，在實(shí)際應(yīng)用中錳系催化劑極易受到氧化硫和水的影響而失活，這是制約其大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的主要原因。為了提高低溫SCR催化劑的抗硫和抗水性能，國內(nèi)外學(xué)術(shù)和工業(yè)界都在努力探索。