脱硝工艺的技术比较 脱硝工艺的技术比较

脱硝工艺的技术比较

  • 期刊名字:中国环保产业
  • 文件大小:615kb
  • 论文作者:兰国谦,刘建秋,张江伟
  • 作者单位:河北省环境保护产业协会,河北工业职业技术学院
  • 更新时间:2020-10-26
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论文简介

技术与工程应用25脱硝工艺的技术此较兰国谦,刘建秋2,张江伟(1.河北省环境保护产业协会,石家庄050090:2.河北工业职业技术学院,石家庄050091)摘要:对包括SCR和SNCR在内的各种脱硝技术进行了比较,分析了各种脱硝方法的使用条件和特点,同时对未来脱硝技术的发展进行了预估,得出了优先选择SCR和SNCR,并发展各种脱硝技术的结论,为脱硝技术的选择与使用提供了技术参考关键词:氮氧化物;治理技术;选择性催化还原技术;选择性非催化还原技术中图分类号:X101文献标志码:A文章编号:1006-5377(2014)07-0025041氮氧化物治理的必要性2主流脱硝技术SCR与SNCR氮氧化物是造成酸雨的主要酸性物质之一,是形成控制减少NO排放,采取的措施包括烟气脱硝、使用区域微细颗粒物污染和灰霾的重要原因,也是形成光化可再生能源、建造核电项目和控制汽车尾气排放等。其学烟雾的主要污染物,会引起多种呼吸道疾病,是“十中烟气脱硝是必要措施,选择性催化还原(SCR)与选二五”期间重点控制的空气污染物之一。据统计,200择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺是首选技术。年我国NO排放量约为1100万吨,到2007年达到近1500万2.1SCR与SNCR的选择吨,由于我国经济的快速发展和能耗的不断增加,NO排按照《火电厂氮氧化物防治技术政策》要求,低氮放量持续增加,如不加强控制,预计到2020年将会达到燃烧技术应作为燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术,当3000万吨以上。我国目前已成为世界第一氮氧化物排放采用低氮燃烧技术后,氮氧化物排放浓度不达标或不满国,给大气环境带来巨大的威胁,控制和治理氮氧化物足总量控制要求时,应建设烟气脱硝设施。污染已迫在眉睫。烟气脱硝技术目前主要有:选择性催化还原技术十一五”期间,我国的颗粒物排放和二氧化硫排(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)、选择性放基本得到控制,但随着能源消费和机动车保有量的快非催化还原与选择性催化还原联合技术(SNCR-SCR)速增长,氮氧化物排放量迅速上升,氮氧化物造成的酸及其他烟气脱硝技术。NO脱除的主要技术是选择性雨所占的比例从20世纪80年代的1/10逐步上升到近年来催化还原法(SCR)和非催化选择性还原法(SNCR)的1/3。“十二五”国家提出了控制氮氧化物污染的规法,其中新建、改建、扩建燃煤机组宜选用SCR,小于划和要求,继SO2和COD之后,NO和NH2N列入约束性等于600MW时,也可选用 SNCR-SCR技术;燃用无烟煤指标,减排幅度在8%~10%,此举必将推进氮氧化物控或贫煤且投运时的在沿机组宜选用SCR或制技术的快速发展。SNCR-SCR技术中国煤化工间不足20年的CNMHGCHINA ENVI RONMENTAL PROTECTION INDUSTRY 2014.726技术与工程应用在役机组,宜选用SNCR或其他烟气脱硝技术(400ng/m以上)降到中等水平(100~150mg/m3)的场22SCR与SNCR的性能比较合,即使用在工业锅炉、动力锅炉和其他焚烧装置上SCR是最早实现工业化应用的氮氧化物脱除技术,其但在低温场合的应用受到限制。两种脱硝技术要避免脱硝原理是利用NH和催化剂(铁、钒、铬、钴或钼等碱金属)投入过多的NH3,防止由于残留的NH3与SO3、HO、HCl在00-450℃时将NO还原为N2。NH3具有选择性,只与等反应,生成( NHAHSO、(NHL2SO4、NHC,产生固体NO发生反应,基本上不与O,反应,其过程要求严格控制颗粒,形成白烟,影响治理效果HNO比率。与SCR工艺相比,SNCR不用催化剂,只是向烟气流中连续喷入NH或CONH22(尿素),以使3等离子体活化脱硝技术NO转变成N2和H2O。采用NH作还原剂时,用空气或蒸等离子体活化脱硝原理是利用高能辐射激发烟气的气携带NH3,在温度适当的区域注入烟气中,在烟道气各种气体分子,使之产生自由电子和活性基团,从而与中产生氨自由基与NO反应,以去除NOsO,及NO反应达到脱硫脱硝目的。根据高能电子的来源sCR与SNCR脱硝技术在温度控制、催化剂选择、可分为电子束法和脉冲电晕等离子法。两种脱硝技术的操作条件控制等方面各有不同,两种方法的对比情况见比较见表2。表1表2电子束法脱硝与脉冲电晕脱硝的比较表1SCR与SNCR的性能比较性能参数SCR法加入少量氨气、水蒸气或甲烷用脉冲电晕照射水和氨,在强催化剂使用使用不使用气,利用电子加速器或电晕放电场作用下产生电离,成为高能1)铂基催化剂温度范围230℃~285℃:1)一般控制在900℃电产生的高能电子流,直接照电子,激活、裂解、电离其他烟温度控制2)钒/钛催化剂温度范围290℃~1200℃:2)注入H或射被处理气体,产生多种活性气分子,产生,(0、,等多100℃:3.酸盐催化剂温度范围455℃~化学强化剂,温度可降种活性粒子和自由基;在反应低到700℃左右作用于氧化烟气中的S02和MO器中,烟气中的SO2、MO被活性粒子和自由基氧化为S0、1)烟气中S02或S0吸附在催化剂活性生成NO和S0,与加入的出再0M反应生成H)s0表面出现选择性中毒:2)灰尘、烟反应生成NHNO2和(NH)2504NNO0催化剂的中灰,油雾和磷在表面形成聚合种面不存在该问题电子加速器一产生电子束关键设备电子束反应器一促发高能反脉冲电晕设备:反应器申化合物和重金属化合物,腐蚀或与催化剂反应生成低活性材料,导致反应,脱除S02和应性催化剂中毒投资NHNO,比例脱硫率(%)般采用NHL/O摩尔比=1脱硝率(%)NH残留量NHL残留量<4mg/mN残留量控制<4mg/mNH, ) SO, /NH, NO脱除效果以上两种方法均不产生废水,回收的副产物硝酸铵23SCR与SNCR的应用特点可作氮肥利用,能同时脱除SO,和NO,具有较高的脱除sCR脱硝与SNCR脱硝各有优势及不足。SCR要求严率。但都存在价格昂贵、能量利用率低、电耗较高、设格控制NH3八NO比率,脱硝率能达到90%以上。目前该备结构复杂、装置运行可靠性差等缺点。技术已在日本、德国、北欧等国家和地区的燃煤电厂厂泛应用。德国电厂配备SCR系统的大约占95%,我国的4吸收法大型电厂也推荐选择该技术。SCR工艺操作的关键是避传统的液体吸收技术工艺过程简单、投资较少,尤免存在灰尘、SO2、重金属等杂质,或将其控制在保险其对于处理量不大的情况下便于实施。吸收法净化废气范围之内,以减轻催化剂中毒,延长催化剂使用寿命。中NO,依所选用吸收剂的不同,可以分为碱吸收法SNCR工艺较SCR法投资小,但氨液消耗量大,酸吸收法、氧个服收注篮多种工艺。各适用温度较高,NO脱除率低。用于把NO.从较高水平种方法的比较YHa中国煤化工CNMHG中国环保产业2014.7技术与工程应用27表3各种吸收法脱硝的性能比较放出的SO,可吸收利用,吸附剂脱附吸收法脱硝技术技术原理工艺特点后重复使用。该工艺具有成本低反应快,净化效果好,操作等同于其液吸收法平用30的10液1015的0他吸收法,关键操作点是保正气液充不产生二次污染等优点,但存在再分接触生工艺复杂、成本较高、吸附剂用酸吸收法用浓硫酸吸收生成亚硝基硫酸,稀硝酸吸收液易得到,吸收后使于处理,净量多、消耗大、设备体积庞大等缺吸收NO是利用其在稀硝酸中溶解度较高。化率达90%以上可同时腴除M、SO.和微量金摇,不存点,所以应用并不广泛先用氯酸将烟气中N0氧化成NO,再用做在催化剂中毒、失活、能力下降现象脱除率95%,工艺适用性强,操作温度52微生物法氯酸氧化法液吸收低,但产生酸性废液,腐蚀性强,投资微生物法的基本原理是使用合大,氯酸电解制备技术水平要求较高适的脱硝菌在外加碳源情况下,利黄磷首先与02反应生成03,0选择性地氧化烟气中的N为NO,S02和NO被液态的碱NO去除率75%-90%,不存在氧化剂制备用NO作为氮源,将NO转化为无害乳化氧化法|件吸收吸收生成硫的管和石|向题,但存在黄易燃、不稳定和具有的N2,而脱硝菌本身获得繁殖,净化效率可达99%。常用的有生物洗F()m向碱性成中性溶液中加入络合剂F(|(ⅡB价廉易,操作稳定年涤、生物过滤和生物滴滤等形式。合吸收法抗氧剂或还原剂,不断再生和补充。但微生物法目前尚处于实验阶在中性或碱性条件下,半胱氨酸亚铁段,存在着明显的缺点,例如填料Fe(Cys)2与NO,发生反应,形成二亚硝酞半胱氨酸通过浓盐酸水解毛发提取的胱半胱氨酸亚铁络络合物,随后半肤氨酸被氧化成胱氨酸,氨酸还原获得,具有以废治废优点。塔的空塔气速、烟气温度、反硝化吸收法NO被还原成N2。胱氨酸能被烟气中的S02但生产工艺比较复杂,经济成本比较快速还原成半胱氨酸。再生的半胱氨酸又高,存在络合剂恢复再生和需不断补充菌的培养、细菌的生长速度和填料可用于烟气NO吸收,使脱硫脱硝反应得等问题的堵塞等问题都有待进一步解决以循环进行微波法采用0含量一6的Cu0/A1Q作吸收剂,Cu0以新型多孔介质为载体,SO2、NO的在300℃~450℃范围内,与烟气中0发生反脱除率可达90%和70%:不产生二次污染废气中除SO,和NO外,还有大应,生成CuS0,同时,Cu0催化还原NO,得物,副产品可回收利用,处理后的烟气Cu0吸收法到脱硝效果。吸收得到的CuS0,用H或CH还无需再热,脱硫剂可再生循环利用,成量的N2、H2O、CO2和O2,这些物质原,释放的S0可制酸,还原得到的金属铜本较低。但伴随吸收还原和氧化过程能被5~20eV之间的电子能电离和激或Cu2S再用烟气或空气还原生成Cu,重新催化性能逐步下降,载体A1202也会逐渐回用于系统失活,但后处理过程复杂、成本偏高。发,形成活性基。利用微波具有的在省煤器后布袋除尘器前的管道内喷入钙基或钠基吸收剂吸收S0,并利用布袋捕象/同时脱硫脱硝,a的脱除率为70%-90.MO高能性,激发和电离N2、H2O、CO2s0N0BOxX生成的颗粒物:在气体进布袋除尘器前喷的脱除率为90%工艺反应温度高,需控制和O2形成活性基和自由电子,氧化NRB)法MH1,在布袋除尘器的滤袋中悬浮SCR催在300℃~500℃:收尘需要采用特殊的耐高SO2和NO生成SO3和NO2,再进行后化剂,采用SCR将NO,用氨气还原为氮气温陶瓷纤维编织袋过滤,成本高:操作复再用高温脉冲喷射布袋除尘器去除烟尘杂,操作要求高续的吸收、吸附处理。微波脱硝法采用易吸收微波的活性炭作为吸附剂兼还原剂,不需要另加催化剂,不存5其他脱硝技术在二次污染、催化剂失活或中毒等问题,装置简单,投5.1吸附法资成本低,使用寿命长,但实现工业化还有一些技术问吸附法是一种成熟的工业分离技术,基本原理是利题有待解决用大比表面的吸附剂对NO进行吸附,通过周期性地改变操作温度或压力进行NO的吸附和解吸,使NO从烟6结论气中分离出来,从而达到净化和富集的目的。常用的吸目前,烟气脱硝在我国已开始大范围铺开,近期的附剂有硅胶、分子筛、活性炭、活性焦、天然沸石及泥重点是200MW及以上热电联产机组,通过以上脱硝技术煤等的比较和分析,得出以下结论同时吸附脱硫脱硝技术是采用负载于A12O的NaCO3(1)SNCR-SCR将是优先选择作为吸附剂,当烟道气通过裝有吸附剂的反应器后,烟选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原气中的NO和O2与吸附剂发生反应而得以脱除。吸附剂技术(SNCR)再生时,先加热至600℃C,释放出NO后再被CH还原,释由于技术成熟Ha中国煤化工R-SCR),CNMHG化效果好,将CHINA ENVI RONMENTAL PROTECTION INDUSTRY 2014.728技术与工程版用是烟气脱硝技术的优先选择。合现有实用技术进行改进,保证良好的脱除效果,并满(2)发展多种脱硝技术足更高环境保护要求、经济合理、技术先进的脱硝技术对于小型NO污染源治理,可根据具体情况,有条研究开发将成为今后一段时期的热点问题。件地选择吸收法、等离子体活化法、吸附法,有针对性地采用无毒无害的微生物处理技术。(3)脱硝技术需要创新参考文献:结合目前的脱硫与脱硝并重,将来脱硝技术的创新1何海明烟气脱氮技术现状及展望广东化工,2010,37(6):82-83占在于同时脱硫脱硝及利用现有脱硫装置进行脱硝。研杜冰,宗亍,罗一斌烟气脫硫貌氮技术进J化学工业与工程授术,发的重点除在源头控制上采用高效低氮燃烧技术外,可2008,29(2):26-303王伟能氨法烟气联合脱硫脱氮技术工艺肌能源环境保护,2008,22(1)以进行循环流化床锅炉的脱硝技术开发,高性能吸收剂、催化剂的开发,脱除副产品的应用技术开发等。4]王谦,张勇,李大宁湿法烟气同时說硫脱氮技术综述lJ!环境科学导“十二五”将氮氧化物控制作为约束性指标,氮氧李文辉加热炉烟气院硫技术简个石出化工设备技术,209.30(1化物控制已经成为继除尘、脱硫后的又一控制重点。结3-43Technical Comparison of Denitration TechnologyLANGuo-qian, LIU Jian-qiu, ZHANG Jiang-wei(1. Hebei Association of Environmental Protection Industry, Shijiazhuang 0500902. Hebei College of Vocational Technology, Shijiazhuang 050091, China)Abstract: The paper makes a comparison between all kinds of denitration technology including SCR and SNCR, analyzesthe used conditions and characteristics of all kinds of denitration methods, makes a pre-evaluation of denitration technologydevelopment in the future. The paper comes to the conclusion: give priority to SCR and SNcr and develop all kinds of denitra-tion technology so as to provide the technical reference for the selection and use of denitration technologyKeywords: nitrogen oxides; treatment technology; SCR; SNCR声明为适应我国信息化建设需要,扩大作者学术交流渠道,本刊已加入“中国期刊全文数据库”中国学术期刊综合评价数据库”、“中文科技期刊数据库”和“中国核心期刊(遴选)数据库”。作者著作权使用费与本刊稿醐一次性给付。如作者不同意将文章编亼以上数据库,请在来稿时声明,本刊将做适当处理《中国环保产业》编辑部中国煤化工CNMHG

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