0引言

工業(yè)尾氣處理主要步驟是脫硝、脫硫和除塵，由于尾氣處理作為一個(gè)整體的系統，其煙氣流通過(guò)程中必然帶來(lái)污染物或者副產(chǎn)物的傳遞，為了實(shí)現系統穩定運行，就必須減少尾氣處理過(guò)程中對煙氣的影響，根據尾氣處理中污染物的處理原理和玻璃熔窯煙氣的特性，脫硝反應主要受溫度、風(fēng)速和噴氨量決定。為了不影響脫硫和除塵，就必須對脫硝過(guò)程及其副產(chǎn)物嚴格控制。

1溫度

（1）還原反應

玻璃窯爐尾氣脫硝主要是采用噴氨，氨水或液氨均可，主要反應物是NH3作為還原劑，在溫度為300~400℃的范圍內，還原NOx的化學(xué)反應方程式主要為：

（2）氧化反應

當溫度高于400℃，會(huì )發(fā)生氧化反應，此時(shí)NOx的還原反應受到抑制。

（3）副產(chǎn)物硫酸氫銨

SCR反應器出口的氣相主體硫酸氫銨的凝結溫度為270~320℃。

硫酸氫銨具有黏性，與煙氣中的粉塵顆粒黏附在催化劑表面或者孔隙中，不易吹掃，造成催化劑部位壓差增加，催化劑表面活性降低。若具有黏附性的粉塵顆粒隨著(zhù)煙氣進(jìn)入煙道，會(huì )吸附于煙道表面，腐蝕煙道設備，更嚴重的情況會(huì )對脫硫設備表面造成侵蝕，影響脫硫效果。

氣態(tài)下的硫酸氫銨的凝結溫度為270~320℃，因此，V2O5催化劑的最低運行溫度不應低于硫酸氫銨凝結的最低溫度，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，一般運行溫度超過(guò)320℃，但是理論上一般不低于280℃即可。

（4）溫度對氮氧化物脫除率的影響

噴氨系統采用液氨或者氨水稀釋后與壓縮空氣混合噴射，相較于煙道溫度，氨水和壓縮空氣溫度偏低會(huì )對煙道整體溫度產(chǎn)生影響，一般玻璃窯爐脫硝入口溫度為380～400℃，氨水和壓縮空氣在滿(mǎn)負荷噴射情況下，按照煙氣比例進(jìn)行混合，對煙道整體溫度影響不大，一般情況下會(huì )使煙道整體溫度降低約3℃。

SCR反應過(guò)程中，氮氧化物的脫除率與溫度有關(guān)（圖1），但在溫度為373℃、氨氮摩爾比為1、空速比25×10-3Nm3/（g˙h）條件下，氮氧化物的脫除率與氮氧化物的濃度沒(méi)有直接的關(guān)系（圖2），氧含量大于1時(shí)對氮氧化物脫除率的影響比較?。▓D3）。本文研究的是玻璃窯，氧含量一般大于6%，此處的氧含量是參與化學(xué)反應的氧氣，與漏風(fēng)率沒(méi)有關(guān)系，也不涉及煙氣體積、壓強、溫度等變化。

圖1溫度對氮氧化物脫除率影響

圖2氮氧化物濃度對氮氧化物脫除率影響

圖3氧含量對氮氧化物脫除率影響

（5）結論

V2O5催化劑的活性主要集中在340~380℃，SCR脫硝反應效率達到最高約90%；氨水和壓縮空氣對煙道煙氣造成一定影響，再加上環(huán)境溫度與漏風(fēng)率；整體溫度會(huì )降低約4℃。因此提出SCR脫硝反應器進(jìn)口溫度應集中在350~390℃。

2SO2/SO3轉化率變化

為了實(shí)現SO2/SO3轉化率控制在1%之內，把氨逃逸控制在3×10-6，控制催化劑V2O5的比例，這樣能有效控制硫酸氫銨的產(chǎn)生。

在400℃左右，催化劑的催化效率比較高，SO2/SO3平衡轉化率大于99%，此時(shí)O2、SO2、SO3含量達到一個(gè)化學(xué)平衡狀態(tài)，沒(méi)有其他化學(xué)反應參與的情況下，其含量基本不變，如果噴氨量過(guò)大，會(huì )發(fā)生公式（7）反應，造成SO3含量降低，化學(xué)平衡將會(huì )打破，SO2轉化SO3速度加快，式（7）反應會(huì )持續進(jìn)行，硫酸氫銨大量產(chǎn)生，會(huì )給管道和后期脫硫、布袋除塵造成大量黏性粉塵，降低煙氣治理能力。

3NH3/NO摩爾比

根據煙氣中NO和NO2的含量，氨氮反應主要是按照以下公式進(jìn)行：

根據式（8）和式（9），可以判斷出氨氮摩爾比為1:1，在NH3/NOx摩爾比大于1時(shí)，隨NH3/NOx摩爾比增加，脫硝效率提高明顯；NH3投入量超過(guò)需要量會(huì )產(chǎn)生氨逃逸，因此理論上把NH3/NOx摩爾比控制在1左右，見(jiàn)圖4。

圖4化學(xué)計量比與脫硝率和NH3逸出量的關(guān)系

實(shí)際應用中，氨氮摩爾比在1:1基礎上，氨氮反應存在以下問(wèn)題：

（1）氨氮比的均勻性，氨和煙氣混合不均勻，進(jìn)入催化劑前截面氨濃度分布偏差不理想也同樣會(huì )影響脫硝效率進(jìn)而影響氨逃逸，氨氮比偏差在10%之內對脫硝效率影響不大，如圖5所示。

圖5脫硝效率隨氨氮摩爾比偏差的變化

（2）脫硝效率隨著(zhù)氨氮比的增大而升高，但是達到一定程度后脫硝效率增長(cháng)變緩，氨逃逸增多。如圖6所示。

圖6氨逃逸隨氨氮摩爾比偏差的變化

（3）氨的工程脫硝反應效率為0.8左右

①脫硝效率受催化劑活性影響，溫度影響催化劑活性；

②脫硝效率隨著(zhù)煙氣量的增大而降低，煙氣量越大，單位空間內煙氣流動(dòng)速度越快，煙氣與催化劑接觸反應時(shí)間越短，造成脫硝效率降低；

③煙氣分布越均勻脫硝效率越高，煙氣分布流動(dòng)完全均勻工況較不均勻工況能夠提高脫硝效率約2.5%，因此加裝導流板有助于提高脫硫效率。

（4）副產(chǎn)物等化學(xué)反應影響。

終上所述，理論上的氨氮摩爾比與實(shí)際應用存在一定的差異，為了在氨逃逸和脫硝效率之間實(shí)現平衡，根據以下理論計算：①理論氨氮摩爾比1∶1；②實(shí)際氨脫硝效率0.8。

由①②得出實(shí)際反應的氨氮摩爾比是0.8∶1，為了實(shí)現理論上1∶1的氨氮摩爾比，必須給氨增加余量，即實(shí)際氨氮摩爾比K，得出：0.8K＝1，K為10∶8。

4煙氣在催化劑中的停留時(shí)間

停留時(shí)間是影響脫硝效率的主要因素，在選擇性催化還原劑的作用下，NOx與NH3接觸時(shí)間直接影響反應的效率，如圖7，在氨氮摩爾比為1的情況下，停留時(shí)間與催化劑接觸時(shí)間增大，有利于反應氣在催化劑微孔內擴散、吸附、反應和產(chǎn)生新的氣體，這些副產(chǎn)物氣體由充分的時(shí)間在催化劑內在此被分離擴散，管道風(fēng)帶出脫硝塔，催化劑重新接受新的反應氣，如此循環(huán)。

圖7停留時(shí)間與脫硝率關(guān)系

如圖7所示，煙氣在催化劑中停留時(shí)間在0.2-0.3s為佳，而催化劑的長(cháng)度、截面積等都會(huì )影響煙氣停留時(shí)間，因此在實(shí)際應用中，調節煙氣流速是系統性工程。

當反應氣與催化劑接觸時(shí)間過(guò)長(cháng)，管道風(fēng)不足或者催化劑量過(guò)大，在此過(guò)程中SO2/SO3實(shí)現動(dòng)態(tài)反應平衡，多余的NH3在催化劑環(huán)境中，與SO3和O2反應，生成NH4HSO4或者N2O的概率大大增加，不僅耗費反應氣，而且會(huì )造成副產(chǎn)物大量增加，不利于整個(gè)脫硝過(guò)程和后期除塵。

5結語(yǔ)

通過(guò)以上理論分析，影響玻璃窯爐尾氣脫硝的主要影響要素是溫度、噴氨量和煙氣流速，從而避免SO2/SO3轉化率失衡，減少NH4HSO4等副產(chǎn)物的產(chǎn)生，在實(shí)際工程應用中，重點(diǎn)控制以下幾個(gè)方面：

（1）SCR脫硝反應器進(jìn)口溫度應集中在350~390℃；

（2）工程應用中氨氮摩爾比應大于1：1.且不大于10:8；

（3）煙氣在SCR催化劑中停留時(shí)間控制在0.2~0.3s。柴油發(fā)電機組