RTO在高温下运行，不可避免会因燃料型氮、热力型氮、快速型氮而产生氮氧化物（NOx），当浓度超过限值时，需配置处理措施。工业上常搭配选择性催化还原技术（SCR）。
应用过程中常见的疑问是：SCR脱硝，需要通过二燃室将温度升至320°C以上吗？
对于传统的RTO+后置SCR工艺，由于RTO出口烟气一般不超过100℃，确实需要将烟气升温至SCR催化剂合理的反应温度，当然可以采用二燃室升温。不过升温方式也并非只有二燃室一种，可根据现场条件及工艺设计选择不同的升温方式：如通过换热器回收烟气余热，采用电加热、热风炉等方式补热，二燃室为补热方案的一种，并非唯一选择。即温度是关键，升温形式可以有多种选择。
随着RTO+SCR工艺的进一步推广与应用，对传统工艺的更迭和创新也成了研究热点，为解决传统工艺能耗高、占地大、协同处理效率低、催化剂易中毒等行业痛点，涌现出了许多新技术、新材料，下面根据已知资料作简要介绍。
（1）催化剂
低温/超低温脱硝催化剂可在120～200℃区间实现高效脱硝，是解决非电行业氮氧化物超低排放的核心技术，自然也成为研究的热点。
近年来，研究人员致力于开发低成本、高效的低温SCR催化剂。低温脱硝催化剂按活性组分与载体特性，可分为金属氧化物催化剂、分子筛催化剂、MOFs基新型催化剂三大核心品类，辅以贵金属、碳基等小众体系，其中金属氧化物是产业化潜力最大、研究最深入的方向。
1）金属氧化物催化剂
依托过渡金属多价态特性，构建氧化还原位点与酸性位点，实现低温下NH₃对NOₓ的高效还原，是低温脱硝领域的绝对主流。
①钒基催化剂
以V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂为代表，中高温活性优异、抗硫性能成熟，已在电力行业实现大规模应用。但是低温活性差，150℃以下几乎无催化活性；V具有生物毒性，高温下活性组分易挥发，环保性与低温适配性差。
研究进展：通过缺陷工程、掺杂改性可小幅拓宽低温窗口，如缺陷型块状氧化钒在150℃脱硝效率超95%，但无法突破超低温活性瓶颈，毒性问题也限制其在非电行业的推广。
②锰基催化剂
Mn具有Mn²⁺、Mn³⁺、Mn⁴⁺多种可变价态，氧化还原能力极强，且富含Lewis酸性位点，是超低温区间本征活性最优的体系，80～150℃下仍可保持高脱硝效率。纯MnOₓ在100℃左右即可实现NOₓ高效转化，且原料易得，无生物毒性。短板是单一MnOₓ易团聚、N₂选择性差，极易被SO₂硫酸化失活，抗水抗硫性能差。
研究进展：
复合金属改性，与Fe、Co、Ni、Ce等元素构建双金属/多金属氧化物，如Co-MnOₓ、Mn-CeO₂在150℃以下脱硝效率可达90%以上，通过金属间协同作用抑制Mn硫酸化。
载体负载，将MnOₓ高度分散于TiO₂、Al₂O₃、分子筛上，抑制团聚、增加活性位点，如Mn/TiO₂在100℃脱硝效率超90%。
形貌调控，制备层状、花状结构，暴露更多活性位点，如Mn-Co层状氧化物在60～150℃脱硝效率达95%以上。
③铬基催化剂
核心特性：Cr具有Cr²⁺、Cr³⁺、Cr⁵⁺多价态，强氧化还原性能可高效活化NO与NH₃，150℃左右展现良好的脱硝活性，单一Cr₃/TiO₂在150℃NOₓ转化率达78.6%。但单一Cr基催化剂N₂选择性差，易发生副反应生成N₂O，抗硫抗水性能不足。
研究进展：
双金属改性：引入MoO₃构建Cr-Mo基催化剂，Cr₃Mo₆/TiO₂在150℃NOₓ转化率提升至83.67%，Mo可显著提升N₂选择性，抑制副反应，且Cr、Mo在TiO₂载体上高度分散，无晶相团聚；
过渡金属改性：Mn掺杂制备的Cr₃Mo₆Mn₂/TiO₂，90℃脱硝效率达81.8%，150℃接近100%，Mn可大幅增加Lewis酸性位点数量，通过SO₂+H₂O 30h后NOₓ转化率仍保持69.27%；
稀土改性：Pr、Eu掺杂进一步优化，Cr₃Mo₆Mn₂Pr₀.₅/TiO₂在通SO₂+H₂O 30h后NOₓ转化率仍达83.92%，Pr可增加催化剂比表面积，促进Cr元素价态循环，显著提升抗中毒能力。
④铈基催化剂
依托Ce⁴⁺/Ce³⁺可逆氧化还原循环与优异的储氧能力，可促进NO氧化为NO₂，加速SCR反应，显著提升低温活性。同时无生物毒性、储氧能力强，可作为“牺牲位点”优先与SO₂反应，保护主活性位点，抗中毒改性潜力大，单一CeO₂低温活性有限，需与其他金属复合改性。
研究进展：与Mn、Fe、W等元素复合，如MnOₓ-CeO₂在100℃脱硝效率超90%，且H₂O的存在可促进表面羟基生成，抑制活性组分硫酸化，同步提升抗水抗硫性。
⑤铁基催化剂
以Fe₂O₃为核心活性组分，原料廉价、环境友好、N₂选择性高，中高温活性优异。缺点是超低温下活性较差，单一Fe/TiO₂在150℃脱硝效率仅38.8%。
研究进展：与Mn、Ce、W等元素复合可小幅提升低温活性，如CeO₂改性的FeTiOₓ在200℃NOₓ转化率达90%；在Cr-Mo基体系中，Fe掺杂可提升催化剂抗硫性，但会轻微降低超低温活性。
2）分子筛催化剂
以ZSM-5、SAPO-34、SSZ-13等分子筛为载体，负载Cu、Fe、Mn、Ce等活性金属的体系，比表面积大、孔径可调、水热稳定性优异，中高温活性窗口宽，在移动源脱硝领域应用广泛。低温下易发生NH₃与NOₓ的竞争吸附，出现自阻抑现象，150℃以下活性大幅下降，抗硫性能不足。
研究进展：通过La、Ce等稀土元素掺杂改性，可提升低温活性与水热稳定性，如La掺杂的Ce-Cu/ZSM-5在250℃NOₓ转化率达88.6%，300～500℃接近100%；但超低温区间活性仍难以突破。
3）MOFs基新型催化剂
以金属有机框架材料为核心，依托其可调的多孔结构、精准可控的金属活性中心与大比表面积，活性位点高度分散、结构与官能团可精准设计，可实现对NH₃/NOₓ的选择性吸附，抑制SO₂与H₂O的毒化，在超低温区间展现优异活性。目前热稳定性较差，高温下骨架易坍塌，规模化制备难度大、成本高。
研究进展：
Mn基MOFs：Mn-BTC在120℃脱硝效率达95%以上，通过孔径调控实现对SO₂的选择性排斥；Mn-Fe-BTC在90℃脱硝效率达100%，突破超低温水中毒瓶颈。
单原子MOFs：单原子Cu-UiO-66在常温下可实现NO₂高效转化，为室温脱硝提供了新可能。
4）其他小众体系
①贵金属催化剂（Ag、Pt、Pd等）：低温活性优异，但成本极高、活性窗口窄，易发生NH₃过度氧化，仅适用于移动源脱硝，固定源大规模应用受限。
②碳基催化剂（活性炭、碳纳米管等）：比表面积大、吸附能力强，低温活性较好，但易着火、安全性差，抗硫抗水中毒能力弱，工业应用风险高。
目前实验室研究多基于理想模拟烟气，而实际工业烟气成分复杂，部分含重金属、粉尘等，易造成催化剂磨损、中毒，复杂工况的长期运行稳定性有待进一步开发。
（2）RTO-SCR协同治理技术
传统RTO工艺无法实现NOx有效脱除，与此同时SCR是工业烟气NOx治理的成熟技术，如何实现RTO与SCR脱硝的高效结合，也成为大气治理领域的研究热点。
针对传统RTO焚烧+后置SCR工艺存在的RTO出口烟气温度低、需二次加热能耗高、还原剂混合不均、氨逃逸严重等问题，目前有两个方向：内置式一体化和外置式余热高效利用，在各自的道路上开发创新型工艺与装置，力求实现VOCs与NOx的协同治理，改善传统工艺的高能耗模式。
1）内置式RTO-SCR一体化工艺
该技术将SCR脱硝单元直接集成于RTO蓄热室内部，核心设计是在每个蓄热室内自上而下设置四段蓄热体，其中二层蓄热体负载V₂O₅-WO₃/TiO₂等中温SCR催化剂，温度区间稳定在300～400℃；四层蓄热体负载Mn/Ce基低温SCR催化剂，温度区间为120～200℃。催化剂段上方设置还原剂分散装置，还原剂喷入与蓄热室出气阀联动，仅在出气工况的蓄热室内喷入氨水/尿素还原剂。
RTO-SCR工艺运行过程中，废气经蓄热体预热后进入燃烧室，在760～850℃下氧化，氧化后的高温烟气进入出气段的蓄热室，先在300～400℃的中温SCR催化剂段完成主脱硝反应，再经120～200℃低温SCR催化剂段完成深度脱硝，最终洁净烟气排出。通过循环切换3个蓄热室的进气、出气、吹扫工况，实现连续稳定的VOCs焚烧与脱硝协同运行。
该工艺的核心优势在于完全利用RTO自身蓄热体的热量梯度，在蓄热室内精准匹配SCR催化剂的最佳活性温度段，无需额外热源；同时还原剂与出气阀联动，避免了还原剂进入燃烧室被氧化，减少了还原剂消耗与副产物生成，且两级还原剂喷入与NOx在线检测联动，保障了脱硝效率的稳定性，减少氨逃逸的情况。
2）外置式RTO-SCR余热高效利用工艺
该技术针对现有RTO设备的脱硝进行改造升级，开发了余热全利用的一体化SCR装置，无需改动原有RTO主体结构。装置核心为换热箱、氨气制备箱、混合箱三大单元，一方面从RTO燃烧室引出少量约800℃高温烟气，进入氨气制备箱完成氨水/尿素的气化分解，同时为烟气补热；另一方面利用SCR反应器出口的高温洁净烟气，在换热箱内预热RTO出口70～120℃的低温烟气，使其升温至SCR反应所需温度。
同时，装置通过引流罩、反射板、可调导流板等结构，大幅提升了还原剂与烟气的混合均匀度，避免了局部氨浓度过高/过低导致的氨逃逸、脱硝效率不足、热点与氨沉积等问题，可根据出口烟气的硫含量、NOx浓度，动态调节烟气混合模式与还原剂喷入量，防止催化剂硫中毒，延长催化剂使用寿命。
该工艺无需新增二燃室、热风炉等加热设备，完全依靠RTO自身烟气余热满足SCR反应的温度要求，改造成本低、施工周期短，适用于已投运RTO设备的脱硝提标改造。
无论是新建项目的内置式一体化RTO-SCR设备，还是现有项目的外置式余热高效利用脱硝改造，该一体化技术体系目前均可以适配，相关的创新和研发也在逐步推广应用。
搭配改性催化剂，实现了SCR脱硝与VOCs氧化的高效协同，宽温域的催化剂适配了RTO工况波动的特点，即使在烟气浓度、风量波动的情况下，仍能保持VOCs去除率99%以上、NOx脱除率90%以上，且可达到良好的抗硫、抗水、抗中毒性能，未来可适配工业锅炉、石化、涂装、印刷等多个行业的复杂烟气工况，为工业源VOCs与NOx协同治理提供了成熟可行的一体化解决方案。
青岛西子环保研究院有限公司
二零二六年 五月
