雙氧水催化氧化脫硝技術介紹

1、精選文檔雙氧水催化氧化法煙氣脫硫脫硝工藝技術上海神綠節(jié)能環(huán)保工程設計研發(fā)有限公司華東理工高校2017年 09月 雙氧水催化氧化法煙氣脫硫脫硝工藝技術一、脫硝工藝概述目前 NOx 的把握方法有關 NOx 的把握方法是從燃料的生命周期的三個階段入手，即燃燒前、燃燒中和燃燒后。當前，燃燒前脫硝的爭辯很少，幾乎全部的爭辯成果都集中在燃燒中和燃燒后的 NOx 的把握。國際上把燃燒中 NOx 的全部把握措施統(tǒng)稱為一次措施，把燃燒后的 NOx 把握措施統(tǒng)稱為二次措施，又稱為煙氣脫硝技術。目前普遍接受的燃燒中 NOx 把握技術即為低 NOx 燃燒技術，主要有低 NOx燃燒器、空氣分級燃燒和燃料分級燃燒。按應用

2、在燃煤鍋爐上的煙氣脫硝技術主要有選擇性催化還原技術（Selective Catalytic Reduction，簡稱 SCR）、選擇性非催化還原技術（Selective Non-Catalytic Reduction，簡稱 SNCR）、SNCR/SCR 混合煙氣脫硝技術。1） SCR 煙氣脫硝技術近幾年來選擇性催化還原煙氣脫硝技術(SCR)進展較快,在歐洲和日本得到了廣泛的應用,目前催化還原煙氣脫硝技術是應用最多的技術。世界上流行的 SCR 工藝主要分為氨法 SCR 和尿素法 SCR 兩種。此兩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

3、少影響的 N2 和水。還原劑為 NH3，其不同點則是在尿素法 SCR 中，先利用一種設備將尿素轉化為氨之后輸送至 SCR 觸媒反應器。運行條件需要煙氣溫度在 300-400的范圍內，適合于多數(shù)催化劑的反應溫度，因而它被廣泛采用。但是由于催化劑是在“不潔凈”的煙氣中工作，因此催化劑的壽命需要 3年更換一次。為了應對煙氣溫度低的狀況，后來又開發(fā)了低溫 SCR 技術，號稱溫度范圍能達到 150300，實際上溫度下限應在 200以上。低溫 SCR 技術對溫度、水汽、SO2 含量都有較高的要求。煙氣中的水蒸汽能吸附在催化劑表面的活性點位上，從而抑制催化劑的活性。水與反應物的共吸附是低溫 SCR 爭辯的一

4、個重點。H2O 對催化劑的影響可分為兩類：一是可逆的；二是不行逆的。很多爭辯表明，煙氣中的水含量小于 6%的話，對 SCR 催化劑影響較小，過大的話，易使 SCR 催化劑中毒。煙氣中的 SO2 一方面會導致催化劑活性組分的破壞，另一方面會使催化劑表面的活性位點被金屬硫酸鹽和硫酸銨所掩蓋，從而使催化劑徹底失活。爭辯表明，SO2 對低溫 SCR 催化系統(tǒng)的影響難以避免，并且活性組分的硫酸化和硫酸銨的沉積效應往往同時存在，也給催化劑的再生造成了肯定的困難。若煙氣中的 SO2 濃度較高，先低溫 SCR 脫硝的話，還原劑氨與 SO2 反應生成的亞硫酸銨易沉積在催化劑表面，同時 SO2 還簡潔與 SCR

5、催化劑中的活性組份 Mn 形成硫酸錳，造成催化劑失活。而先脫硫，再低溫 SCR 的話，勢必使得煙氣溫度降低，無法滿足低溫 SCR 催化劑所需的溫度窗口。2）SNCR 煙氣脫硝技術該技術是用 NH3、尿素等還原劑噴入爐內與 NOx 進行選擇性反應，不用催化劑， NH3 的反應最佳溫度區(qū)為 850-1100。當反應溫度過高時，由于氨的分解會使 NOx 還原率降低，另一方面，反應溫度過低時，氨的逃逸增加，也會使NOx 還原率降低。NH3 是高揮發(fā)性和有毒物質，氨的逃逸會造成新的環(huán)境污染。SNCR/SCR 混合煙氣脫硝技術4）SNCR/SCR 混合煙氣脫硝技術是把 SNCR 工藝的還原劑噴入爐膛技術同

6、SCR 工藝利用逃逸氨進行催化反應的技術結合起來，進一步脫除 NOx。綜上所述，目前國內外運用的脫硝技術都存在反應溫度在 250400/8501100，催化劑難以處理，運行成本高等問題，因此我公司與華東理工大學共同研發(fā)了資源化的低成本濕法煙氣脫硝工藝技術。二、雙氧水催化氧化的煙氣脫硫脫硝工藝技術傳統(tǒng)的雙氧水氧化脫硝技術是往高溫煙氣中(400以上）噴灑雙氧水，利用雙氧水在高溫下分解出的自由基 HO · 氧化 NO，生成 NO2，然后用堿性溶液吸 HOO · 收，生成硝酸鹽。但是，雙氧水在分解時也會產生 HOO · 自由基，而 HOO · 并不能氧化 NO，

7、相反， HOO · 與 HO · 能結合生成水和氧氣，即：HOO ·HO ·H2O + O2因此，雙氧水一旦產生了較多的 HOO · 自由基，其氧化力量就大打折扣，造成傳統(tǒng)的雙氧水氧化法的脫硝效率并不好，也就 40%50%，出口煙氣中的氮氧化物往往不能達標，因此其應用受限。為了讓雙氧水定向分解生成 HO · ，本項目開發(fā)了雙氧水的催化氧化法，即雙氧水在可溶性催化劑的作用下定向分解成 HO · ，然后氧化 NO 為 NO2：M + + H 2O2 = M 2+ + HO · +OH -HO · +NO =

8、NO2 + H +OH - + H + = H 2O然后用堿性物質吸取 NO2，生成硝酸鹽：2NO2 + OH - = NO3- + NO + H 2O有 SO2 存在時：SO2 + HO· = SO3 + H +SO3 + 2OH - = SO42- + H 2O雙氧水催化氧化法屬濕法脫硝技術，適用任何溫度范圍的煙氣，尤其對低于200的煙氣，傳統(tǒng)的 SCR 和低溫 SCR 技術都無法應用的狀況下優(yōu)勢明顯。尤其對焦化行業(yè)煙氣中含水量高，接受傳統(tǒng)濕法脫硫脫硝技術無法實現(xiàn)水平衡，容易造成產生大量廢水，接受本項目的雙氧水催化氧化法法不但能實現(xiàn)水平衡，還能高效率的脫除 SO2 和氮氧化物，具

9、有獨特的優(yōu)勢。三、 煙氣脫硝技術參數(shù)比較雙氧水催化氧化的濕法煙氣脫硝技術與 SCR、SNCR、SNCR/SCR 混合型三種工藝技術參數(shù)比較見下表：項目SCR/低溫SNCR/SCR 混合型SNCR雙氧水催化氧化技術SCR脫硝劑以 NH3 為主可使用 NH3 或尿素用 NH3 或尿素以雙氧水為主結合堿性物質反應溫度300400；前段：85011008501100常溫400200300后段：250400成份主要為后段裝少量催化劑（成催化劑TiO2，V2O5，份主要為 TiO2，V2O5，不使用催化劑可溶性催化劑WO3WO3）脫硝效率6080408025%40%9095%項目SCRSNCR/SCR 混

10、合型SNCR雙氧水催化氧化脫硝技術多選擇于省鍋爐負荷不同噴射位通常在爐膛內脫硝劑噴煤器與 SCR置也不同，通常位于一在吸取塔內噴灑噴射，但需與鍋射位置反應器間煙次過熱器或二次過熱爐廠家協(xié)作道內器后端SO2/SO3會 導致SO2/SO3 氧化較 SCR 低不導致 SO2/SO3可同時吸取 SO2/SO3，氧化SO2/SO3 氧化氧化實現(xiàn)脫硫脫硝一體化NH3 逃逸35ppm5l0ppm1015ppm沒有NH3 與 SO3 易不導致 SO2/SO3形成SO2/SO3 氧化率較 SCR沒有對空氣預的氧化，造成堵NH4HSO4造低，造成堵塞或腐蝕的熱器影響塞或腐蝕的機成堵塞或腐機會較 SCR 低會為三者

11、最低蝕系統(tǒng)壓力催化劑會造催化劑用量較 SCR 小產生的壓力損失相對沒有壓力損失較小損失成壓力損失較低高灰分會磨燃料耗催化劑，堿金屬氧化物影響與 SCR 相同無影響無影響的影響會使催化劑鈍化受省煤器出與 SNCR/SCR鍋爐口受爐膛內煙氣流速及無影響混合系統(tǒng)影響的影響煙氣溫度的溫度分布的影響相同影響大（需增加大較?。ㄐ柙黾右恍⌒痛咝。ㄥ仩t無需增小型催化劑反占地空間化劑反應器及幫助噴加催化劑反應應器和供氨氨系統(tǒng)）器）或尿素系統(tǒng)）有多數(shù)大中型少數(shù)大型機組運轉經少數(shù)小中型機使用業(yè)績機組成功運轉新技術驗組運轉閱歷閱歷脫硝費用高高中等低投資高高中等低綜上所述，盡管 SCR 脫硝工藝技術先進，工藝成熟，工業(yè)

12、業(yè)績居多，但脫硝費用高，有關文獻報道 SCR 的脫硝費用高達 600011000 元/噸 NOx；而 SNCR技術最大的缺點就是脫硝效率低，僅靠 SNCR 本身，脫硝結果達不到我國新的脫硝標準。雙氧水催化氧化濕法脫硝技術盡管是一個新型的脫硝技術，但由于其工藝流程與華東理工高校開發(fā)的、成熟的氨法脫硫技術格外相像，具有投資低、運行成本低的優(yōu)點，工藝流程經過優(yōu)化、設備選型更加合理、防結垢防磨損措施得當、工程設計閱歷豐富，工程化沒有任何問題。四、雙氧水催化氧化的濕法煙氣脫硝工藝流程增壓風機來煙氣經入口煙道進入脫硝塔，經從上面噴下來的吸取劑吸取SO2、NOx、除霧后的凈煙氣回原煙囪排放。吸取劑吸取了煙氣

13、中 SO2、NOx 形成的亞硫酸鹽、亞硝酸鹽溶液，經循環(huán)濃縮氧化、蒸發(fā)結晶，得到肯定固含量的硫酸鹽、硝酸鹽漿液。肯定固含量的硫酸鹽、硝酸鹽漿液，再經旋流器、離心機、干燥機后，得到水分<1%的硫酸鹽、硝酸鹽，假如結合氨水、碳酸鉀等堿性吸取劑，可得到商品混合氮肥或鉀肥。本方案脫硝工藝流程示意圖如煙道系統(tǒng)：煙氣流程走向為：原煙道增壓風機吸取塔凈煙道煙囪，無旁路，煙氣入口設置高位水箱及事故煙氣噴淋系統(tǒng)。吸取劑系統(tǒng)：設置一套吸取劑配置供應系統(tǒng)，包括催化劑儲罐和液堿儲罐。吸取循環(huán)系統(tǒng)：按一爐一塔設計，配套設置循環(huán)槽及循環(huán)泵。硝酸鹽系統(tǒng)：硝酸鹽后處理生產系統(tǒng)主要設備為旋流器、離心機、振動流化床和包裝機。硝酸鹽后處理系統(tǒng)力量設計按煙氣中 SO2、氮氧化物含量來打算的生產線。DCS 自動化把握系統(tǒng)：接受 DCS 把握系統(tǒng)把握脫硝塔的自動運行，確保排放煙氣達標?？梢?，雙氧水催化氧化濕法煙氣脫硝技術可以為企業(yè)節(jié)省大量的脫硝費用，經濟效益和社會效益明顯，通過脫硝工程的建設，將改善了企業(yè)周邊地區(qū)的空氣環(huán)境，為我國的環(huán)保事業(yè)作貢獻，有利于公司的可