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1、技术开发背景
目前氮氧化物的排放管理是依据燃料种类和锅炉规格来确定允许排放浓度水平。但根据近期将生效的法规，在某些即将实施“排放总量控制”的区域，将象已实施的硫氧化物总量控制那样、对区域内所有种类的气相污染物的排放总量进行规定和管理。
为符合这些法规的要求，以1977年即已商业化运行的烟气脱硝装置为基础，研究机构一直致力于改进脱硝催化剂的耐用性并降低催化剂的生产和使用成本。
采用选择性催化还原（SCR）工艺，通过向反应体系中加入氨的方法，能将氮氧化物彻底分解。
2、技术工艺
2.1 选择性催化还原（SCR）工艺
研发机构：三菱（Mitsubishi）重工业株式会社；石川岛播磨（Ishikawajima-Harima）重工业株式会社；Babcock Hitachi K. K.。
技术概要：
在这个工艺过程中，氨被喷入烟气并选择性地与氮氧化物（一氧化氮、二氧化氮）发生反应而使氮氧化物被分解为水和氮气。在脱硝反应器中装填有网格状或叠层状催化剂组件（见照片1和照片2），可同时阻截烟气中的煤烟和粉尘物质（反应器结构示意图见图1）。从反应器进气口喷入的氨到达催化剂的表面，在催化剂作用下与氮氧化物反应生成水蒸气和氮气。催化剂的主要成分为二氧化钛，并添加一定量的钒、钨及其它成分共同作为活性组分。
氨与氮氧化物间的化学反应式为：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
催化剂的最佳使用温度为350℃。低于此温度时，烟气中的SO3将与氨反应生成NH4HSO4并沉积到催化剂表面，从而降低其催化脱硝活性。高于350℃时，NH4HSO4分解，且不论烟气中SO3浓度有多高、氮氧化物的脱除率均会提高。当温度超过400℃时，氨与烟气中的氧发生氧化反应而被消耗，这也将会导致氮氧化物的脱除率降低。
经仔细设计之后，可以使离开反应器的烟气中氨的残留浓度不高于5ppm，若烟气中残留的氨浓度较高时，氨会与烟气中的SO3反应生成NH4HSO4而沉积到后继的空气预热器管道内而影响系统的正常运行。
对于粉煤燃料热电厂的烟气脱硝率可达80∽90%。另外，已依据锅炉规格及相应烟气量等比例放大设计了脱硝反应器，以及等比例喷氨及气体混合装置。这些装置包括在进气口设置的一套称为“定向分散器”的叶轮式喷嘴（可将混合气体均匀给入网格状催化剂组件）、氨专用喷嘴等。
2.2 选择性非催化还原（SNCR）工艺
研发机构：中部（Chubu）电力株式会社；三菱（Mitsubishi）重工业株式会社。
项目类别：自立研发项目。
技术概要：
SNCR是将氨喷入锅炉燃烧区，在烟气温度850℃∽950℃范围内，在不使用催化剂的条件下将燃烧生成的氮氧化物直接转化为氮气和水蒸气的技术工艺（见图2）。尽管该方法具有不需要采用催化剂、设备投资省等优点，但当氨与氮氧化物的摩尔比达1.5时脱硝率仍只能达到40%左右。正因如此，该工艺只能应用于对氮氧化物脱除率要求不高的场合或工业装置。与SCR工艺相比，SNCR的残留氨浓度较高，当烟气中SO3浓度较高时，必须采取相应措施来处理NH4HSO4沉淀物。
该技术的应用目标主要是小型商业运营锅炉及垃圾焚烧装置的烟气脱硝。在热电厂的应用实例仅有1977年在日本中部电力株式会社的Chita热电厂2号机组（375千瓦）配套安装的烟气脱硝装置。
2.3 自由基喷射（Radical Injection）工艺
研发机构：日本煤炭能源中心。
项目类别：“煤炭生产和利用技术振兴计划”资金补助项目。
研发时间：1999∽2002年。
技术概要：
自由基喷射脱硝技术是将氩等离子体（Argon Plasma）喷入氨气，产生的NH2等离子体及其它等离子体再喷吹进锅炉的燃烧区，将氮氧化物分解成氮气和水蒸气，目标是将烟气的氮氧化物排放浓度控制到低于10ppm的水平。
目前该项技术研发工作正在日本煤炭能源中心进行，计划于2010年前后投入商业化应用。
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