常見的脫硝技術中,根據氮氧化物的形成機理,降氮減排的技術措施可以分為兩大類:
一類是從源頭上治理。控制煅燒中生成nox。其技術措施:①采用低氮燃燒器;②分解爐和管道內的分段燃燒,控制燃燒溫度;③改變配料方案,采用礦化劑,降低熟料燒成溫度。
另一類是從末端治理。控制煙氣中排放的nox,其技術措施:①“分級燃燒 sncr”,國內已有試點;②選擇性非催化還原法(sncr),國內已有試點;③選擇性催化還原法(scr),目前歐洲只有三條線實驗;③sncr/scr聯合脫硝技術,國內水泥脫硝還沒有成功經驗;④生物脫硝技術(正處于研發階段)。
國內的脫硝技術,尚屬探索示范階段,還未進行科學總結。各種設計工藝技術路線和裝備設施是否科學合理、運行是否可靠?脫硝效率、運行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都將經受實踐的檢驗。
脫硝技術具體可以分為:
燃燒前脫硝: 1)加氫脫硝
2)洗選
燃燒中脫硝
1)低溫燃燒
2) 低氧燃燒
3)fbc燃燒技術
4)采用低nox燃燒器
5)煤粉濃淡分離
6)煙氣再循環技術
燃燒后脫硝
1)選擇性非催化還原脫硝(sncr)
2) 選擇性催化還原脫硝(scr)
3)活性炭吸附
4)電子束脫硝技術
其中sncr脫硝效率在大型燃煤機組中可達 25%~40% ,對小型機組可達 80%。由于該法受鍋爐結構尺寸影響很大,多用作低氮燃燒技術的補充處理手段。其工程造價低、布置簡易、占地面積小,適合老廠改造,新廠可以根據鍋爐設計配合使用。
而選擇性催化還原技術(scr) 是目前的煙氣脫硝技術, 它是一種爐后脫硝方法,由日本于 20 世紀 60~70 年代后期完成商業運行,是利用還原劑(nh3, 尿素)在金屬催化劑作用下, 選擇性地與 nox 反應生成 n2 和h2o, 而不是被 o2 氧化, 故稱為“選擇性”。目前世界上流行的 scr工藝主要分為氨法scr和尿素法 scr 2種。此 2種方法都是利用氨對nox的還原功能 ,在催化劑的作用下將 nox (主要是no)還原為對大氣沒有多少影響的 n2和水 ,還原劑為 nh3。
目前,在scr中使用的催化劑大多以tio2為載體,以v2o5或v2 o5 -wo3或v2o5-moo3為活性成分,制成蜂窩式、板式或波紋式三種類型。應用于煙氣脫硝中的scr催化劑可分為高溫催化劑(345℃~590℃)、中溫催化劑(260℃~380℃)和低溫催化劑(80℃~300℃),不同的催化劑適宜的反應溫度不同。如果反應溫度偏低,催化劑的活性會降低,導致脫硝效率下降,且如果催化劑持續在低溫下運行會使催化劑發生性損壞;如果反應溫度過高,nh3容易被氧化,nox生成量增加,還會引起催化劑材料的相變,使催化劑的活性退化。目前,國內外scr系統大多采用高溫催化劑,反應溫度區間為315℃~400℃。該方法在實際應用中的優缺點如下。
優點:該法脫硝效率高,價格相對低廉,目前廣泛應用在國內外工程中,成為電站煙氣脫硝的主流技術。
缺點:燃料中含有硫分, 燃燒過程中可生成一定量的so3。添加催化劑后, 在有氧條件下, so3 的生成量大幅增加, 并與過量的 nh3 生成 nh4hso4。nh4hso4具有腐蝕性和粘性, 可導致尾部煙道設備損壞。雖然so3 的生成量有限, 但其造成的影響不可低估。另外,催化劑中毒現象也不容忽視。
第三部分鍋爐企業的脫硫脫硝技術應用
鍋爐企業的脫硫脫硝技術,在國內現有鍋爐生產廠家中多以煤或煤氣作為燃燒介質,對于燃煤鍋爐,國內應用的工藝是fgd法(利用吸收劑或吸附劑去除煙氣中的二氧化硫)脫硫技術,脫硝則以選擇性催化還原法scr技術為主。
fgd法技術對比
技術
優點
缺點
石灰石/石灰—石膏法
脫硫效率高:吸收劑利用高,設備運轉率高
投資大,設備占地大,運行費用高
噴霧干燥法
投資較低,設計和運行簡單占地較少
脫硫率不高
雙堿法
解決結垢問題,減小液氣比,降低成本
再生池和澄清池占地面積較大
氧化鎂法
脫硫效率高,可用于高硫煤,可回收硫資源
胸膛呢復雜,操作難度大,處室投資高,能耗大
氨法
減少二次污染,降低鍋爐運行成本,含硫量適應性較強,能脫去部分氨氧化物和粉塵
氨氣需要貯存
爐內噴鈣/尾部增濕活性法
工藝簡單,占地小
脫硫及消耗量大,易產生粉塵,使除塵負荷加重
電子束法
同時脫硫脫硝,無廢水排放,運行操作簡單,副產品可做氨肥
核心設備昂貴限制應用
scr法脫硝技術是主流的去除nox的方法,這種方法可以在現有的fgd工藝下加入脫硝裝置,在含氧氣氛下,還原劑有限與廢氣中no反應的催化過程稱為選擇性催化還原,合適的催化劑和還原劑應具有特點如下:
1)還原劑應具有高的反應性。
2)還原劑可選擇性的與nox反應,而不與煙氣中大量存在的氧化性物質反應。
3)還原劑必須價格低廉,以使脫除過程的低成本運作。
4)催化劑應大大降低nox還原溫度。
5)催化劑應具有高的催化活性,以利于煙氣中低濃度nox的有效還原。
6)催化劑選擇性的與還原劑與nox的反應形成n2,而對還原劑與煙氣中其他氧化性物質的反應表現惰性。
7)催化劑應具有結構穩定。
8)催化劑不收煙氣其他祖墳的毒化。
對于鍋爐行業來說,一定要研究同時脫硫脫硝技術,目前國內多為單獨脫硫脫硝技術,這種方式造成設備重復建設,能耗大,人員成本、運行成本高,而同時脫硫脫硝技術則可以在一定程度上避免此類問題的發生。
標簽:劃分 · 常見 · 形成 · 技術 · 機 · 根據 · 氮氧化物 · 脫硝
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