脫硝工藝的技術(shù)比較

技術(shù)與工程應用25脫硝工藝的技術(shù)此較蘭國謙,劉建秋2,張江偉(1.河北省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì ),石家莊050090:2.河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,石家莊050091)摘要:對包括SCR和SNCR在內的各種脫硝技術(shù)進(jìn)行了比較,分析了各種脫硝方法的使用條件和特點(diǎn),同時(shí)對未來(lái)脫硝技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了預估,得出了優(yōu)先選擇SCR和SNCR,并發(fā)展各種脫硝技術(shù)的結論,為脫硝技術(shù)的選擇與使用提供了技術(shù)參考關(guān)鍵詞:氮氧化物;治理技術(shù);選擇性催化還原技術(shù);選擇性非催化還原技術(shù)中圖分類(lèi)號:X101文獻標志碼:A文章編號:1006-5377(2014)07-0025041氮氧化物治理的必要性2主流脫硝技術(shù)SCR與SNCR氮氧化物是造成酸雨的主要酸性物質(zhì)之一,是形成控制減少NO排放,采取的措施包括煙氣脫硝、使用區域微細顆粒物污染和灰霾的重要原因,也是形成光化可再生能源、建造核電項目和控制汽車(chē)尾氣排放等。其學(xué)煙霧的主要污染物,會(huì )引起多種呼吸道疾病,是“十中煙氣脫硝是必要措施,選擇性催化還原(SCR)與選二五”期間重點(diǎn)控制的空氣污染物之一。據統計,200擇性非催化還原(SNCR)脫硝工藝是首選技術(shù)。年我國NO排放量約為1100萬(wàn)噸,到2007年達到近1500萬(wàn)2.1SCR與SNCR的選擇噸,由于我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和能耗的不斷增加,NO排按照《火電廠(chǎng)氮氧化物防治技術(shù)政策》要求,低氮放量持續增加,如不加強控制,預計到2020年將會(huì )達到燃燒技術(shù)應作為燃煤電廠(chǎng)氮氧化物控制的首選技術(shù),當3000萬(wàn)噸以上。我國目前已成為世界第一氮氧化物排放采用低氮燃燒技術(shù)后,氮氧化物排放濃度不達標或不滿(mǎn)國,給大氣環(huán)境帶來(lái)巨大的威脅,控制和治理氮氧化物足總量控制要求時(shí),應建設煙氣脫硝設施。污染已迫在眉睫。煙氣脫硝技術(shù)目前主要有:選擇性催化還原技術(shù)十一五”期間,我國的顆粒物排放和二氧化硫排(SCR)、選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)、選擇性放基本得到控制,但隨著(zhù)能源消費和機動(dòng)車(chē)保有量的快非催化還原與選擇性催化還原聯(lián)合技術(shù)(SNCR-SCR)速增長(cháng),氮氧化物排放量迅速上升,氮氧化物造成的酸及其他煙氣脫硝技術(shù)。NO脫除的主要技術(shù)是選擇性雨所占的比例從20世紀80年代的1/10逐步上升到近年來(lái)催化還原法(SCR)和非催化選擇性還原法(SNCR)的1/3?！笆濉眹姨岢隽丝刂频趸镂廴镜囊幏?其中新建、改建、擴建燃煤機組宜選用SCR,小于劃和要求,繼SO2和COD之后,NO和NH2N列入約束性等于600MW時(shí),也可選用 SNCR-SCR技術(shù);燃用無(wú)煙煤指標,減排幅度在8%~10%,此舉必將推進(jìn)氮氧化物控或貧煤且投運時(shí)的在沿機組宜選用SCR或制技術(shù)的快速發(fā)展。SNCR-SCR技術(shù)中國煤化工間不足20年的CNMHGCHINA ENVI RONMENTAL PROTECTION INDUSTRY 2014.726技術(shù)與工程應用在役機組,宜選用SNCR或其他煙氣脫硝技術(shù)(400ng/m以上)降到中等水平(100~150mg/m3)的場(chǎng)22SCR與SNCR的性能比較合,即使用在工業(yè)鍋爐、動(dòng)力鍋爐和其他焚燒裝置上SCR是最早實(shí)現工業(yè)化應用的氮氧化物脫除技術(shù),其但在低溫場(chǎng)合的應用受到限制。兩種脫硝技術(shù)要避免脫硝原理是利用NH和催化劑(鐵、釩、鉻、鈷或鉬等堿金屬)投入過(guò)多的NH3,防止由于殘留的NH3與SO3、HO、HCl在00-450℃時(shí)將NO還原為N2。NH3具有選擇性,只與等反應,生成( NHAHSO、(NHL2SO4、NHC,產(chǎn)生固體NO發(fā)生反應,基本上不與O,反應,其過(guò)程要求嚴格控制顆粒,形成白煙,影響治理效果HNO比率。與SCR工藝相比,SNCR不用催化劑,只是向煙氣流中連續噴入NH或CONH22(尿素),以使3等離子體活化脫硝技術(shù)NO轉變成N2和H2O。采用NH作還原劑時(shí),用空氣或蒸等離子體活化脫硝原理是利用高能輻射激發(fā)煙氣的氣攜帶NH3,在溫度適當的區域注入煙氣中,在煙道氣各種氣體分子,使之產(chǎn)生自由電子和活性基團,從而與中產(chǎn)生氨自由基與NO反應,以去除NOsO,及NO反應達到脫硫脫硝目的。根據高能電子的來(lái)源sCR與SNCR脫硝技術(shù)在溫度控制、催化劑選擇、可分為電子束法和脈沖電暈等離子法。兩種脫硝技術(shù)的操作條件控制等方面各有不同,兩種方法的對比情況見(jiàn)比較見(jiàn)表2。表1表2電子束法脫硝與脈沖電暈脫硝的比較表1SCR與SNCR的性能比較性能參數SCR法加入少量氨氣、水蒸氣或甲烷用脈沖電暈照射水和氨,在強催化劑使用使用不使用氣,利用電子加速器或電暈放電場(chǎng)作用下產(chǎn)生電離,成為高能1)鉑基催化劑溫度范圍230℃~285℃:1)一般控制在900℃電產(chǎn)生的高能電子流,直接照電子,激活、裂解、電離其他煙溫度控制2)釩/鈦催化劑溫度范圍290℃~1200℃:2)注入H或射被處理氣體,產(chǎn)生多種活性氣分子,產(chǎn)生,(0、,等多100℃:3.酸鹽催化劑溫度范圍455℃~化學(xué)強化劑,溫度可降種活性粒子和自由基;在反應低到700℃左右作用于氧化煙氣中的S02和MO器中,煙氣中的SO2、MO被活性粒子和自由基氧化為S0、1)煙氣中S02或S0吸附在催化劑活性生成NO和S0,與加入的出再0M反應生成H)s0表面出現選擇性中毒:2)灰塵、煙反應生成NHNO2和(NH)2504NNO0催化劑的中灰,油霧和磷在表面形成聚合種面不存在該問(wèn)題電子加速器一產(chǎn)生電子束關(guān)鍵設備電子束反應器一促發(fā)高能反脈沖電暈設備:反應器申化合物和重金屬化合物,腐蝕或與催化劑反應生成低活性材料,導致反應,脫除S02和應性催化劑中毒投資NHNO,比例脫硫率(%)般采用NHL/O摩爾比=1脫硝率(%)NH殘留量NHL殘留量<4mg/mN殘留量控制<4mg/mNH, ) SO, /NH, NO脫除效果以上兩種方法均不產(chǎn)生廢水,回收的副產(chǎn)物硝酸銨23SCR與SNCR的應用特點(diǎn)可作氮肥利用,能同時(shí)脫除SO,和NO,具有較高的脫除sCR脫硝與SNCR脫硝各有優(yōu)勢及不足。SCR要求嚴率。但都存在價(jià)格昂貴、能量利用率低、電耗較高、設格控制NH3八NO比率,脫硝率能達到90%以上。目前該備結構復雜、裝置運行可靠性差等缺點(diǎn)。技術(shù)已在日本、德國、北歐等國家和地區的燃煤電廠(chǎng)廠(chǎng)泛應用。德國電廠(chǎng)配備SCR系統的大約占95%,我國的4吸收法大型電廠(chǎng)也推薦選擇該技術(shù)。SCR工藝操作的關(guān)鍵是避傳統的液體吸收技術(shù)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、投資較少,尤免存在灰塵、SO2、重金屬等雜質(zhì),或將其控制在保險其對于處理量不大的情況下便于實(shí)施。吸收法凈化廢氣范圍之內,以減輕催化劑中毒,延長(cháng)催化劑使用壽命。中NO,依所選用吸收劑的不同,可以分為堿吸收法SNCR工藝較SCR法投資小,但氨液消耗量大,酸吸收法、氧個(gè)服收注籃多種工藝。各適用溫度較高,NO脫除率低。用于把NO.從較高水平種方法的比較YHa中國煤化工CNMHG中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)2014.7技術(shù)與工程應用27表3各種吸收法脫硝的性能比較放出的SO,可吸收利用,吸附劑脫附吸收法脫硝技術(shù)技術(shù)原理工藝特點(diǎn)后重復使用。該工藝具有成本低反應快,凈化效果好,操作等同于其液吸收法平用30的10液1015的0他吸收法,關(guān)鍵操作點(diǎn)是保正氣液充不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn),但存在再分接觸生工藝復雜、成本較高、吸附劑用酸吸收法用濃硫酸吸收生成亞硝基硫酸,稀硝酸吸收液易得到,吸收后使于處理,凈量多、消耗大、設備體積龐大等缺吸收NO是利用其在稀硝酸中溶解度較高?；蔬_90%以上可同時(shí)腴除M、SO.和微量金搖,不存點(diǎn),所以應用并不廣泛先用氯酸將煙氣中N0氧化成NO,再用做在催化劑中毒、失活、能力下降現象脫除率95%,工藝適用性強,操作溫度52微生物法氯酸氧化法液吸收低,但產(chǎn)生酸性廢液,腐蝕性強,投資微生物法的基本原理是使用合大,氯酸電解制備技術(shù)水平要求較高適的脫硝菌在外加碳源情況下,利黃磷首先與02反應生成03,0選擇性地氧化煙氣中的N為NO,S02和NO被液態(tài)的堿NO去除率75%-90%,不存在氧化劑制備用NO作為氮源,將NO轉化為無(wú)害乳化氧化法|件吸收吸收生成硫的管和石|向題,但存在黃易燃、不穩定和具有的N2,而脫硝菌本身獲得繁殖,凈化效率可達99%。常用的有生物洗F()m向堿性成中性溶液中加入絡(luò )合劑F(|(ⅡB價(jià)廉易,操作穩定年滌、生物過(guò)濾和生物滴濾等形式。合吸收法抗氧劑或還原劑,不斷再生和補充。但微生物法目前尚處于實(shí)驗階在中性或堿性條件下,半胱氨酸亞鐵段,存在著(zhù)明顯的缺點(diǎn),例如填料Fe(Cys)2與NO,發(fā)生反應,形成二亞硝酞半胱氨酸通過(guò)濃鹽酸水解毛發(fā)提取的胱半胱氨酸亞鐵絡(luò )絡(luò )合物,隨后半膚氨酸被氧化成胱氨酸,氨酸還原獲得,具有以廢治廢優(yōu)點(diǎn)。塔的空塔氣速、煙氣溫度、反硝化吸收法NO被還原成N2。胱氨酸能被煙氣中的S02但生產(chǎn)工藝比較復雜,經(jīng)濟成本比較快速還原成半胱氨酸。再生的半胱氨酸又高,存在絡(luò )合劑恢復再生和需不斷補充菌的培養、細菌的生長(cháng)速度和填料可用于煙氣NO吸收,使脫硫脫硝反應得等問(wèn)題的堵塞等問(wèn)題都有待進(jìn)一步解決以循環(huán)進(jìn)行微波法采用0含量一6的Cu0/A1Q作吸收劑,Cu0以新型多孔介質(zhì)為載體,SO2、NO的在300℃~450℃范圍內,與煙氣中0發(fā)生反脫除率可達90%和70%:不產(chǎn)生二次污染廢氣中除SO,和NO外,還有大應,生成CuS0,同時(shí),Cu0催化還原NO,得物,副產(chǎn)品可回收利用,處理后的煙氣Cu0吸收法到脫硝效果。吸收得到的CuS0,用H或CH還無(wú)需再熱,脫硫劑可再生循環(huán)利用,成量的N2、H2O、CO2和O2,這些物質(zhì)原,釋放的S0可制酸,還原得到的金屬銅本較低。但伴隨吸收還原和氧化過(guò)程能被5~20eV之間的電子能電離和激或Cu2S再用煙氣或空氣還原生成Cu,重新催化性能逐步下降,載體A1202也會(huì )逐漸回用于系統失活,但后處理過(guò)程復雜、成本偏高。發(fā),形成活性基。利用微波具有的在省煤器后布袋除塵器前的管道內噴入鈣基或鈉基吸收劑吸收S0,并利用布袋捕象/同時(shí)脫硫脫硝,a的脫除率為70%-90.MO高能性,激發(fā)和電離N2、H2O、CO2s0N0BOxX生成的顆粒物:在氣體進(jìn)布袋除塵器前噴的脫除率為90%工藝反應溫度高,需控制和O2形成活性基和自由電子,氧化NRB)法MH1,在布袋除塵器的濾袋中懸浮SCR催在300℃~500℃:收塵需要采用特殊的耐高SO2和NO生成SO3和NO2,再進(jìn)行后化劑,采用SCR將NO,用氨氣還原為氮氣溫陶瓷纖維編織袋過(guò)濾,成本高:操作復再用高溫脈沖噴射布袋除塵器去除煙塵雜,操作要求高續的吸收、吸附處理。微波脫硝法采用易吸收微波的活性炭作為吸附劑兼還原劑,不需要另加催化劑,不存5其他脫硝技術(shù)在二次污染、催化劑失活或中毒等問(wèn)題,裝置簡(jiǎn)單,投5.1吸附法資成本低,使用壽命長(cháng),但實(shí)現工業(yè)化還有一些技術(shù)問(wèn)吸附法是一種成熟的工業(yè)分離技術(shù),基本原理是利題有待解決用大比表面的吸附劑對NO進(jìn)行吸附,通過(guò)周期性地改變操作溫度或壓力進(jìn)行NO的吸附和解吸,使NO從煙6結論氣中分離出來(lái),從而達到凈化和富集的目的。常用的吸目前,煙氣脫硝在我國已開(kāi)始大范圍鋪開(kāi),近期的附劑有硅膠、分子篩、活性炭、活性焦、天然沸石及泥重點(diǎn)是200MW及以上熱電聯(lián)產(chǎn)機組,通過(guò)以上脫硝技術(shù)煤等的比較和分析,得出以下結論同時(shí)吸附脫硫脫硝技術(shù)是采用負載于A(yíng)12O的NaCO3(1)SNCR-SCR將是優(yōu)先選擇作為吸附劑,當煙道氣通過(guò)裝有吸附劑的反應器后,煙選擇性催化還原技術(shù)(SCR)、選擇性非催化還原氣中的NO和O2與吸附劑發(fā)生反應而得以脫除。吸附劑技術(shù)(SNCR)再生時(shí),先加熱至600℃C,釋放出NO后再被CH還原,釋由于技術(shù)成熟Ha中國煤化工R-SCR),CNMHG化效果好,將CHINA ENVI RONMENTAL PROTECTION INDUSTRY 2014.728技術(shù)與工程版用是煙氣脫硝技術(shù)的優(yōu)先選擇。合現有實(shí)用技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),保證良好的脫除效果,并滿(mǎn)(2)發(fā)展多種脫硝技術(shù)足更高環(huán)境保護要求、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進(jìn)的脫硝技術(shù)對于小型NO污染源治理,可根據具體情況,有條研究開(kāi)發(fā)將成為今后一段時(shí)期的熱點(diǎn)問(wèn)題。件地選擇吸收法、等離子體活化法、吸附法,有針對性地采用無(wú)毒無(wú)害的微生物處理技術(shù)。(3)脫硝技術(shù)需要創(chuàng )新參考文獻:結合目前的脫硫與脫硝并重,將來(lái)脫硝技術(shù)的創(chuàng )新1何海明煙氣脫氮技術(shù)現狀及展望廣東化工,2010,37(6):82-83占在于同時(shí)脫硫脫硝及利用現有脫硫裝置進(jìn)行脫硝。研杜冰,宗亍,羅一斌煙氣脫硫貌氮技術(shù)進(jìn)J化學(xué)工業(yè)與工程授術(shù),發(fā)的重點(diǎn)除在源頭控制上采用高效低氮燃燒技術(shù)外,可2008,29(2):26-303王偉能氨法煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)工藝肌能源環(huán)境保護,2008,22(1)以進(jìn)行循環(huán)流化床鍋爐的脫硝技術(shù)開(kāi)發(fā),高性能吸收劑、催化劑的開(kāi)發(fā),脫除副產(chǎn)品的應用技術(shù)開(kāi)發(fā)等。4]王謙,張勇,李大寧濕法煙氣同時(shí)說(shuō)硫脫氮技術(shù)綜述lJ!環(huán)境科學(xué)導“十二五”將氮氧化物控制作為約束性指標,氮氧李文輝加熱爐煙氣院硫技術(shù)簡(jiǎn)個(gè)石出化工設備技術(shù),209.30(1化物控制已經(jīng)成為繼除塵、脫硫后的又一控制重點(diǎn)。結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聲明為適應我國信息化建設需要,擴大作者學(xué)術(shù)交流渠道,本刊已加入“中國期刊全文數據庫”中國學(xué)術(shù)期刊綜合評價(jià)數據庫”、“中文科技期刊數據庫”和“中國核心期刊(遴選)數據庫”。作者著(zhù)作權使用費與本刊稿醐一次性給付。如作者不同意將文章編亼以上數據庫,請在來(lái)稿時(shí)聲明,本刊將做適當處理《中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)》編輯部中國煤化工CNMHG