SCR De-NOx 脫硝工作原理:

「選擇性觸媒還原法」(Selective Catalytic Recovery) 簡稱為 SCR,一直 是公認能夠高效率的處理「氮氧化物」NOx 的最有效方法。「SCR 脫硝技術」廣泛的用於處理 (1) 火力發電廠 ,如「燃煤發電廠」、「柴油機發電廠」等 (2) 高溫焚化爐,如處理 VOC (有機廢氣)的「RTO (Regenerative Thermal Oxidizer) 蓄熱式焚化爐」 (3) 鍋爐,如「燃煤鍋爐」、「燃油鍋爐」等 (4) 製程廢氣,如「化學工業」、「半導體」與「平板顯示器」製程等 (5) 公路用柴油引擎,如公車、卡車等 (6) 非公路柴油引擎,如「發電機組」與「動態不斷電系統」等所產生的「氮氧化物」NOx。

「氮氧化物」依其產生方式,可分為「燃料型 - 氮氧化物 (Fuel NOx)」、「高溫型 - 氮氧化物 (Thermal NOx)」及「反應型 - 氮氧化物 (Reaction NOx) 」等三種,其中,專門用來處理VOC (Volitite Organic Compands) 的「RTO (Regenerative Thermal Oxidizer) 蓄熱式焚化爐」、或者是「柴油引擎」燃燒瞬間所生成的「一氧化氮」(NO)、「二氧化氮」(NO2) 及「一氧化二氮」 (N2O),均屬於「高溫型 - 氮氧化物 (Thermal NOx)」。

「二氧化氮」 (NO2)為棕色、辛辣刺激性氣體,當NO2吸附在呼吸道表面,對細胞造成傷害,長期曝露於NO2的環境,會毀損肺部細胞,造成味覺遲鈍及肺部功能障礙;短時間曝露於大量的NO2將造成肺部浮腫、肺氣腫。大氣中的NOx (特別是NO2) 是都會區上空「光學煙霧」 (Photochemical Smog) 形成的元兇。「光學煙霧」的主要成分為「臭氧」,與地球「臭氧層」的破洞有關。

「二氧化氮」(NO2)會溶於水,形成「酸雨」(Acid Rain),並導致泥土、湖泊的酸化。「一氧化氮」(NO) 屬無味無色,毒害不若NO2嚴重,但會形成「光學煙霧」效應。 「一氧化二氮」(N2O) 的累積,對為地球的危害在150年以上,導致地球「溫室效應」的強度是「二氧化碳」的320倍。NOx破壞自然生態的平衡,為環境保護者及立法者首要管制的廢氣排放。

 


傳統上「SCR 脫硝技術」,大部份都是利用「液態氨」(Liquefied Ammonia)或是「尿素水溶液」(Aqueous Urea Solution),作為 SCR 處理「氮氧化物」NOx 的還原劑,並且運用觸媒,將有毒的「氮氧化物」NOx 還原成無害的「氮氣」(N2) 與「水」(H2O)。

 

下列的化學反應式,主要是說明以「尿素水溶液」( Aqueous Urea Solution )當作還原劑,利用「SCR 脫硝技術」,將毒性氣態「氮氧化物」NOx,還原成無害的「氮氣」(N2) 與「水」(H2O):

  1. 「尿素水溶液」在160℃溫度下,先分解成為 NH2 或 NH3 與 CO。

    CO (NH2)2 = NH2 + CO
    CO (NH2)2 + H2O = 2NH3 + CO2

  2. 再將所產生的「氨」(NH3 Ammonia ),與有毒的「氮氧化物」NOx 反應,將「氮氧化物」 NOx 還原成無害的「氮氣」(N2) 與「水」(H2O) 後,再排入大氣。

    6NO + 4NH3 = 5N2 + 6H2O
    4NO + 4NH3 + O2 = 4N2 + 6H2O
    6NO + 8NH3 = 7N2 + 12H2O
    2NO2 + 4NH3 + O2 = 3N2 + 6H2O
    NO + NO2 + 2NH3 = 2N2 + 3H2O
 

柴油引擎發電機與動態不斷電系統 (DUPS) 在每週實施無載運轉以測試備載電力系統應變能力時,柴油引擎的排氣溫度一般都在 180-230左右。

一般而言,「SCR 脫硝處理系統」的傳統設計,若引擎排氣溫度低於205以下時,會有下列問題產生,造成「SCR 脫硝處理系統」無法使用: 

(1)   「尿素水溶液」反應時,所產生的氨氣會與廢氣中的硫,產生反應成為「尿鹽」(Ammonia Salt),諸如 NH4HSO4  (Ammonia Bisulfate Ammonia Hydrogen Sulfate )

(2)   將造成「SCR 脫硝觸媒」內部通道,嚴重堵塞並且無法清理,進而大幅縮短「SCR脫硝觸媒」的使用壽命。 

因此,針對高科技產業所裝設的「柴油引擎發電機」與「動態不斷電系統 (DUPS)」,需要每週實施無載運轉,測試備載電力系統應變能力,其排氣溫度約在 180-230℃左右的特性。本公司所提供的「脫硝級 - 智慧型全功能柴油引擎廢氣處理系統」,設計有特殊裝置,除了能夠處理發電機或 DUPS常載 (滿載) 高排氣溫度,所產生的「氮氧化物」NOx 外,亦可處理發電機或 DUPS 無載運轉,低排氣溫度 (250) 所產生的「氮氧化物」NOx,不會有「尿鹽」堵塞與縮短「SCR 脫硝觸媒」壽命的問題產生。 此一獨步全球的特殊技術與設計,能夠徹底解決「大中華地區高新產業」發電機與動態不斷電系統 DUPS,每週無載運轉柴油引擎低排氣溫度,所產生「氮氧化物」(NOx),傳統設計上無法處理解決的問題。

另針對處理 VOC (有機廢氣)的「RTO (Regenerative Thermal Oxidizer) 蓄熱式焚化爐」,本公司所提供的「脫硝級 - 全功能廢氣處理系統」由於系統卓越的設計,分別在 2004年與 2007年,獲得「台灣」與「美國」的發明專利,且處理後的廢氣,可以完全符合「環境保護署環」「署空字第 0990119639 號令」,所公佈 「2011年固定污染源空氣污染物排放標準」有關新污染源,使用天然氣為燃料時,「氮氧化物」NOX 的排放須低於 150 ppm 的規定。