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烟气脱硝技术的分类
点击次数:3421 更新时间:2017-11-28

燃烧烟气中去除氮氧化物的过程,防止环境污染的重要性,已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。世界上比较主流的工艺分为:SCR和SNCR。这两种工艺除了由于SCR使用催化剂导致反应温度比SNCR低外,其他并无太大区别,但如果从建设成本和运行成本两个角度来看,SCR的投入至少是SNCR投入的数倍,甚至10倍不止。

概念

为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境,应对煤进行脱硝处理。分为燃烧前脱硝、燃烧过程脱硝、燃烧后脱硝。

脱硝技术

根据水泥窑氮氧化物的形成机理,水泥窑降氮减排的技术措施有两大类:

一类是从源头上治理。控制煅烧中生成NOx。其技术措施:①采用低氮燃烧器;②分解炉和管道内的分段燃烧,控制燃烧温度;③改变配料方案,采用矿化剂,降低熟料烧成温度。

另一类是从末端治理。控制烟气中排放的NOx,其技术措施:①“分级燃烧+SNCR”,国内已有试点;②选择性非催化还原法(SNCR),国内已有试点;③选择性催化还原法(SCR),欧洲只有三条线实验;③SNCR/SCR联合脱硝技术,国内水泥脱硝还没有成功经验;④生物脱硝技术(正处于研发阶段)。

总之,国内开展水泥脱硝,尚属探索示范阶段,还未进行科学总结。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行可靠的脱硝效率、运行成本、水泥能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。

脱硝的系统工程

水泥企业采用“SNCR”方法脱硝,并非水泥企业一家之事。它受到不少制约。不仅涉及生产、流通、分配和消费,而且涉及到工业、农业、商业、交通、能源、物价、环保、安全监管和质检等政府多个部门。

采用SNCR方法脱硝,还原剂是zui大消耗品(但对于SCR脱硝来说催化剂的消费量更多)。水泥脱硝一般选用尿素或氨水(不选择液氨 —— 危险品)作还原剂,但是尿素、氨水又是通过合成氨转换而生产出来的,可是合成氨单位产品综合能耗相当高(详见表2)。

现以重庆18条2500t/d线脱硝为例, 若NOx排放的本底值为1000mg/Nm³左右,NOx排放要降到500 mg/Nm³以下,年减排NOx为21060吨,则必须采用SNCR脱硝,若选择氨水(浓度25%)作还原剂,则年需耗氨水62280吨。既相当于消耗合成氨15570吨→必然增加化工厂综合能耗25691吨(标煤)→经信委必然增加化工厂天然气用量和用电指标→必然增加化工厂合成氨水污染物排放(化学需氧量23.36吨、氨氮9.3吨、氰化物0.047吨、SS10.90吨、石油类1.56吨、挥发酚0.031吨、硫化物0.156吨、排水量155700吨)→势必涉及到环保部门对合成氨生产企业污染物控制总量指标→涉及物价部门如何确定用于水泥工业脱硝的氨水、尿素价格以及化工厂增用天然气价格如何确定→涉及增加运送氨水、尿素到水泥厂的社会运量及gongan交通安全畅通→涉及农业主管部门将尿素、氨水调出农业系统→涉及市政府节能、减排办公室对水泥企业脱硝增加了单位产品能源消耗和废弃物排放量如何考核→涉及国家标准制定部门修改相关标准→涉及质监部门对水泥产品质量标准检验等。

分类

燃烧前脱硝

1)加氢脱硝

2)洗选

燃烧中脱硝

1)低温燃烧

2) 低氧燃烧

3)CFB燃烧技术

4)采用低NOx燃烧器

5)煤粉浓淡分离

6)烟气再循环技术

燃烧后脱硝

1)选择性非催化还原 脱硝(SNCR)

2) 选择性催化还原 脱硝(SCR)

3)活性炭吸附

4)电子束脱硝

技术

选择性非催化还原技术(SNCR)

选择性非催化还原法是一种不使用催化剂,在 850~1100℃温度范围内还原NOx的方法。zui常使用的药品为氨和尿素。

一般来说,SNCR脱硝效率对大型燃煤机组可达 25%~40% ,对小型机组可达 80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大,多用作低氮燃烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小,适合老厂改造,新厂可以根据锅炉设计配合使用。

选择性催化还原技术(SCR)

SCR 是目前zui成熟的烟气脱硝技术, 它是一种炉后脱硝

方法, zui早由日本于 20 世纪 60~70 年代后期完成商业运行, 是利用还原剂(NH3, 尿素)在金属催化剂作用下, 选择性地与 NOx 反应生成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧化, 故称为“ 选择性” 。世界上流行的 SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法 SCR 2种。此 2种方法都是利用氨对NOx的还原功能 ,在催化剂的作用下将 NOx (主要是NO)还原为对大气没有多少影响的 N2和水 ,还原剂为 NH3。

在SCR中使用的催化剂大多以TiO2为载体,以V2O5或V2 O5 -WO3或V2O5-MoO3为活性成分,制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型。应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂(345℃~590℃)、中温催化剂(260℃~380℃)和低温催化剂(80℃~300℃), 不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应温度偏低,催化剂的活性会降低,导致脱硝效率下降,且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生*性损坏;如果反应温度过gao,NH3容易被氧化,NOx生成量增加,还会引起催化剂材料的相变,使催化剂的活性退化。国内外SCR系统大多采用高温,反应温度区间为315℃~400℃。

优点:该法脱硝效率高,价格相对低廉,广泛应用在国内外工程中,成为电站烟气脱硝的主流技术。

缺点:燃料中含有硫分, 燃烧过程中可生成一定量的SO3。添加催化剂后, 在有氧条件下, SO3 的生成量大幅增加, 并与过量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蚀性和粘性, 可导致尾部烟道设备损坏。 虽然SO3 的生成量有限, 但其造成的影响不可低估。另外,催化剂中毒现象也不容忽视。

活性炭吸附

电子束脱硝(EBA)

EBA是目前先进的烟气处理技术之一,其原理是利用高能电子加速器产生的电子束(500~800 kV)辐照处理烟气,将烟气中的二氧化硫和氮氧化物转化为硫酸铵和硝酸铵。该技术从20世纪80年代开始先后在日本、美国、德国、波兰等建立中试及工业示范项目。国内*EBA脱硫脱硝示范工程于1997年8月投入运行,其实际脱硫及脱硝效率分别为86.8%和17.6%,并可回收副产品硫酸铵、硝酸铵。

 

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