烟气脱硝
一、选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)
SNCR技术是在无催化剂存在的条件下向炉膛内喷入还原剂氨或者尿素,将NOx还原为N2和H2O。此工艺以炉膛为反应器,反应温度区间为950℃~1150℃,在无催化剂作用下,NH3 或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx,基本上不与烟气中的O2作用。脱硝效率40%~60%,氨逃逸量≤6mg/m³。当温度过高时,会发生副反应生成NO;当温度过低时,又会导致还原剂损失和NOx脱除效率下降。
1.工艺原理:
(1)氨水作为还原剂的主要反应:
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
(2)尿素作为还原剂的主要反应:
4NO+2CO(NH2)2+O2→4N2+2CO2+4H2O
8NO2+6CO(NH2)2+O2→10N2+6CO2+12H2O
2.工艺流程:
3.工艺系统组成:
(1)还原剂储存、输送系统;
(2)稀释水输送控制系统;
(3)还原剂计量混合系统;
(4)还原剂分配及喷射系统;
(5)控制系统
4.工艺特点:
(1)投资成本低,不使用催化剂,运行费用低,有很大的经济优势;
(2)不需要对锅炉进行结构性改造,建设周期短;
(3)对原有生产工艺基本无不良影响,改造使用后无需调整其他设备的运行;
(4)占地面积小,适合我国现有老机组改造。
二、选择性催化还原脱硝技术(SCR)
SCR技术是在催化剂的作用下,利用还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。催化剂反应器置于锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间,其作用为使喷入的氨与烟气中的NOX反应实现脱硝。其有效反应温度范围约在320℃~400℃之间。脱硝效率可达到80%以上,单层催化剂压降一般不大于150Pa。
1.工艺原理:
在催化剂作用下,向温度约280~420℃的烟气中喷入氨,将NOx还原为N2和H2O。主要反应方程式如下:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
6NO2+8NH3→7NO2+12H2O
2NO2+4NH3+H2O→3N2+6H2O
反应原理如图所示:
2.工艺流程:
3.SCR脱硝还原剂:
还原剂主要有三种:液氨、氨水、尿素。
4.技术特点:
(1)结构简单,稳定可靠 可以直接将氨水喷入管道内,气流调节装置及气流混合装置简单可靠,整个系统可水平布置也可垂直布置,安装检修十分方便,系统稳定可靠。
(2)更换催化剂方便 催化剂固定在催化剂框架内,整体从SCR反应器顶部吊入,更换方便。
(3)还原剂选择灵活 对氨水SCR系统改造后,既可使用氨水又可使用尿素溶液作为还原剂。
三、氧化法烟气脱硝技术
氧化法烟气脱硝通过在吸收塔前喷入强氧化剂,在催化剂的作用下将不易吸收的NO氧化为容易被碱液吸收的N2O3或N2O5,其后在吸收塔内将氮氧化物除去。和SCR/SNCR烟气脱硝技术相比,氧化法的优势在于无氨逃逸,同时还可以与烟气脱硫相结合,实现烟气SO2和NOx的一体化脱除。氧化法可用的氧化剂有过氧化氢(H2O2)、臭氧,二氧化氯等等。
1.工艺原理:
以过氧化氢(H2O2)为例,用H2O2把烟气中的不溶于水的N0氧化为NO2,最终生成HNO3,然后在吸收塔内吸收脱除。反应方程式如下:
NO+H2O2→NO2+H2O
2NO2+H2O2→2HNO3
2.工艺流程:
烟气通过引风机进入冷却塔或者热交换器以降低烟气温度。冷却后的烟气进入吸收塔内和喷淋液逆流接触,发生化学反应生成低质的稀酸。稀酸达到一定浓度后由稀酸排出泵排出回收利用,烟气进入洗涤塔内经工艺水洗涤,除雾后由烟囱达标排放。
3.工艺特点:
(1)可同时脱除SO2、NOx、汞等多种污染物;
(2)投资费用和维护成本较低;
(3)系统简单、低温操作、易于维护;
(4)无二次污染、副产物为硫酸和硝酸,可以回收利用,具有经济和社会效益。
4.应用领域:
(1)以煤、焦炭、褐煤为燃料的公用工程锅炉;
(2)以燃气、煤、重油为燃料的工业锅炉;
(3)铅、铁矿、锌/铜,玻璃、水泥加工、生产的各种炉窑;
(4)用于处理生物废料,轮胎及其他工业废料的燃烧炉;
(5)来自于酸洗和化工过程的酸性气流;
(6)催化裂化尾气;各种市政及工业垃圾焚化炉等。