煙氣脫硝技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展..-共54頁課件

1、燃煤煙氣脫硝技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展中國環(huán)境科學(xué)研究院主 要 內(nèi) 容1背 景3前沿新技術(shù)研發(fā)2煙氣脫硝技術(shù)現(xiàn)狀氮氧化物產(chǎn)生多種環(huán)境影響背 景05000100001500020000250001980198119821983198419851986198719881989199019911992199319942019201920192019201920002019201920192019201920190246810121416GDP(單位：10 元)能源消耗(以1980為基準(zhǔn))電力發(fā)展(以1980為基準(zhǔn))機(jī)動車發(fā)展(以1980年為基準(zhǔn))920192019下降4%年度2019SO2 Emission,

2、Mt年度NOx排放, MtNOx主要來源火力發(fā)電工業(yè)交通運(yùn)輸我國氮氧化物的排放快速增長2020年3000萬噸2019年2000萬噸2019年2020年基線情景 如不進(jìn)行NOx控制，SO2減排效果將被NOx的增長抵消 控制NOx污染應(yīng)成為中國環(huán)境保護(hù)的重要部分。氮氧化物治理必要性氮氧化物治理政策 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB132232019)NOx排放濃度100mg/m3； 玻璃、水泥、陶瓷和鋼鐵等行業(yè)已頒布或擬頒布的標(biāo)準(zhǔn)中也均收縮了NOx的排放限值。NOx排放標(biāo)準(zhǔn)不斷加嚴(yán)：重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃： 到2019年，重點(diǎn)區(qū)域氮氧化物排放量下降13%。環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃： 氮氧化

3、物為新增指標(biāo)，要求2019年比2019年排放量減少10%。二、脫硝技術(shù)現(xiàn)狀 脫硝技術(shù)現(xiàn)狀1.單一脫硝技術(shù)： 爐內(nèi)脫硝: 低氮燃燒技術(shù) 煙氣脫硝: 干法脫硝：選擇性催化還原法（SCR）； 選擇性非催化還原法（SNCR）； 濕法脫硝：將煙氣中NO氧化為NO2，用吸收劑進(jìn)行吸收脫除。2.多污染物協(xié)同控制技術(shù)原理：通過改進(jìn)燃燒條件（如采用燃料分級技術(shù)、燃料再燃、煙氣循環(huán)等）來控制燃燒關(guān)鍵參數(shù)，抑制氮氧化物的生成達(dá)到減少排放的技術(shù)。低氮燃燒技術(shù)低氮燃燒技術(shù)幾種低氮燃燒技術(shù)脫氮效果比較 用氨(NH3)作為還原劑，在催化劑的存在下，將煙氣中的NOx還原成N2，脫除率可達(dá)到80%-90%。 選擇性催化還原法(

4、SCR法)脫硝效率高無副產(chǎn)物不形成二次污染 裝置結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠 便于維護(hù)和操作等SCR反應(yīng)器易出現(xiàn)催化劑中毒活性下降、堵塞設(shè)備投資與運(yùn)行費(fèi)用較高消耗大量氨基化肥SO3濃度增高優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn): 選擇性催化還原法(SCR法)選擇性非催化還原法(SNCR) 把含有NHx基的還原劑（如氨氣、氨水或尿素等）噴入爐膛溫度為8001100的區(qū)域，還原劑迅速熱分解成NH3和其它副產(chǎn)物，與煙氣中的NOx反應(yīng)而生成N2。選擇性非催化脫硝法(SNCR)無需采用催化反應(yīng)器，投資小。 NOX的脫除率不高；氨利用率低消耗大，運(yùn)行費(fèi)用高；對反應(yīng)所處的溫度范圍敏感；控制不當(dāng)產(chǎn)生氨逃逸。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：15濕法煙氣脫硝技術(shù) 濕法脫

5、氮的工藝過程包括氧化和吸收，因此，必須設(shè)置煙氣氧化、洗滌和吸收裝置，工藝系統(tǒng)比較復(fù)雜。幾種濕法煙氣脫硝技術(shù)比較 16LoTOx工藝： 美國的BOC公司推出，采用臭氧作為氧化劑，NOx濃度800 ppm, 脫硝效率80-95%。濕法煙氣脫硝技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)設(shè)備簡單，可在一個吸收塔內(nèi)同時脫除SO2、NOX；O3消耗量大，易產(chǎn)生O3二次污染；能耗較高 ；對設(shè)備材質(zhì)要求高。18PhoSNOX法： 美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)，吸收液：含CaCO3的黃磷乳濁液。 應(yīng)用實(shí)例：美國電力公司，375MW 燃煤電廠鍋爐。NOx去除率為75%90%，NOx排放濃度50ppm。濕法煙氣脫硝技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)系統(tǒng)簡單，可同時在一

6、個吸收塔內(nèi)脫除SO2、NOX；黃磷價格高，造成運(yùn)行費(fèi)較高；黃磷是毒性元素，對用戶操作要求高；存在磷和O3等液氣二次污染問題；副產(chǎn)物回收困難。20煙氣多污染物協(xié)同控制技術(shù) 煙氣聯(lián)合脫硫、脫硝技術(shù)是近年來國內(nèi)外競相研發(fā)的新型煙氣凈化工藝，其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于單獨(dú)脫硫、脫硝技術(shù)，是一種更有發(fā)展前途的新一代煙氣凈化技術(shù)。 電子束氨法煙氣輻照脫硫、脫氮工藝； 活性炭聯(lián)合脫硫、脫氮技術(shù)； SNRB（SOx-NOx-Rox-Box）技術(shù)； 資源型煙氣多污染物協(xié)同控制技術(shù)。典型的多污染物協(xié)同控制技術(shù)：電子束煙氣輻照脫硫、脫氮工藝 電子束輻照氨法煙氣脫疏、脫氮技術(shù)是一種無排水型干式排煙處理技術(shù)，始于20世紀(jì)7

7、0年代。 該技術(shù)通過向鍋爐排煙照射電子束和噴人氨氣，能夠同時除去排煙中含有的硫氧化物(SO2)、氮氧比物(NOx)，可分別達(dá)到90和80的脫除效率。優(yōu)缺點(diǎn)可同時脫除SO2、NOX；一次性投資高，能耗高；電源需進(jìn)口；控制不好時氨逃逸嚴(yán)重；活性炭聯(lián)合脫硫、脫氮技術(shù) 活性炭聯(lián)合脫硫、脫氮工藝主要由吸附、解吸與硫回收三部分組成。 吸附器內(nèi)分為上下兩級炭床，第一級炭床的作用是脫除SO2，煙氣流經(jīng)第二級炭床時，再噴入氨除去NOx，凈化后的煙氣由煙囪排至大氣。優(yōu)缺點(diǎn)適合缺水地區(qū)的煙氣脫硫脫硝；可以硫酸銨、硫酸、SO2形式回收副產(chǎn)物；能耗（風(fēng)機(jī)、蒸汽）和活性碳消耗導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)較高；廢活性炭屬危險廢物需安全處置。

8、三、前沿新技術(shù)開發(fā) SSNCR技術(shù)：利用蒸汽霧化尿素溶液的選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(shù) 資源型煙氣多污染物協(xié)同控制技術(shù)中國環(huán)科院開發(fā)脫硝技術(shù)：SSNCR技術(shù)技術(shù)原理： 通過利用水蒸汽霧化還原劑過程中，尿素溶液經(jīng)加熱到160左右，并預(yù)先分解為NH3和HCN，在溫度窗口下與NO反應(yīng)，進(jìn)行SSNCR煙氣脫氮。SSNCR技術(shù)國家“863”課題-燃煤鍋爐煙氣的脫氮脫硫脫汞的新技術(shù)研究環(huán)保部科研課題-工業(yè)鍋爐NOx綜合控制技術(shù)研究SNCR和SSNCR煙氣脫氮效果對比 在相同條件下，水蒸汽霧化還原劑技術(shù)比壓縮空氣霧化可提高脫氮效率5-12 %。SSNCR技術(shù)SSNCR技術(shù) 應(yīng)用案例： 在廣州鋼鐵股份有限公司

9、建立85t/h和142t/h煤粉鍋爐上建立SSNCR技術(shù)示范 該項(xiàng)目的研究成果獲得環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)二等獎 SSNCR技術(shù)在水泥廠進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性研究，脫硝效率達(dá)到了65%SSNCR技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)有效提高尿素利用率，降低運(yùn)行費(fèi)用；只能用在有蒸汽源的企業(yè)；還原劑只能用尿素，選擇范圍窄。資源回收型多污染物協(xié)同控制技術(shù) 技術(shù)開發(fā)思路 工藝流程及反應(yīng)機(jī)理 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 技術(shù)特點(diǎn)及適用性分析 污染物種類增多，單一技術(shù)處理流程冗長且適應(yīng)性有限； 現(xiàn)有脫硫技術(shù)達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的要求受到限制； 低氮燃燒和SNCR等脫硝技術(shù)，較難達(dá)到新排放標(biāo)準(zhǔn)的要求； 對Hg等重金屬的協(xié)同脫除能力較低；副產(chǎn)物資源化程度低。新標(biāo)準(zhǔn)提出更高要求：煙氣

10、治理存在問題 石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，造成石灰石開采量大，生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，堆積石膏和脫硫廢水存在二次污染等問題； 脫硝技術(shù)中SCR存在廢催化劑二次污染等問題，SNCR存在氨逃逸問題； 脫汞等重金屬以協(xié)同脫除為主，存在污染轉(zhuǎn)移和二次污染問題。二次污染問題：煙氣治理存在問題副產(chǎn)物資源化： 石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，副產(chǎn)物脫硫石膏石膏大規(guī)模利用困難，利用率低； 脫硝技術(shù)SCR和SNCR，把農(nóng)用氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，?dǎo)致“與農(nóng)爭糧” ； 目前煙氣脫汞等重金屬技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)資源化。 煙氣治理存在問題 針對污染物排放限制不斷加嚴(yán)的現(xiàn)狀，通過對技術(shù)改進(jìn)等在提高對污染物的去除能力同時，解決脫除系統(tǒng)冗長和技術(shù)適應(yīng)能力

11、有限問題。 針對污染物控制種類不斷增多的趨勢，通過多污染物協(xié)同控制技術(shù)研發(fā)等實(shí)現(xiàn)對多種污染物的高效、協(xié)同控制。 針對污染治理和資源、能源消耗的矛盾，通過副產(chǎn)物資源化或協(xié)同治理等方式實(shí)現(xiàn)對能源、資源的再利用。 煙氣治理發(fā)展趨勢資源回收型多污染物協(xié)同控制技術(shù) 中國環(huán)境科學(xué)研究院在國家“863”計(jì)劃等項(xiàng)目的支持下，開發(fā)了一種適用于我國燃煤煙氣特點(diǎn)的，基于氨法脫硫工藝的資源回收型多污染物協(xié)同控制技術(shù)。技 術(shù) 開 發(fā) 思 路 根據(jù)當(dāng)煙氣中存在等量的NO2時， NO可與NO2化合成溶于氨水等堿性溶液的N2O3 的原理，通過將現(xiàn)有成熟的制硝酸制NO2工藝和氨法脫硫工藝結(jié)合，根據(jù)煙氣中NO的含量向煙氣中配比等

12、量的NO2,在氨法吸收工藝中將NOx、SO2等協(xié)同去除。資源型煙氣多污染物協(xié)同控制工藝流程簡圖 資源型煙氣多污染物協(xié)同控制技術(shù) 采用配氣的方法使煙氣中的NO和NO2配比比例為1:1左右，在后續(xù)的氨法脫硫過程中將煙氣中的NO同時協(xié)同脫除。生成的副產(chǎn)物經(jīng)氧化后主要為硫酸銨和硝酸銨，可以以農(nóng)肥的形式進(jìn)行回收。 引入的NO2是一種中強(qiáng)氧化劑，可將煙氣中的零價汞氧化為二價汞。脫硫脫硝機(jī)理：汞等重金屬協(xié)同脫除機(jī)理：資源型煙氣多污染物協(xié)同控制技術(shù)資源回收型多污染物協(xié)同控制技術(shù)脫硫主要反應(yīng)：2NH3+SO2 +H2O =（NH4）2SO3 （NH4）2SO3+ 1/2O2 =（NH4）2SO3脫硝主要反應(yīng)：4

13、NH3+5O2=4NO +6H2O 2NO+O2 =2NO2 2NH3 + NO+ NO2=NH4 NO2 2NH4 NO2+O2 = 2NH4 NO3 脫汞主要反應(yīng)：Hg0+NO2=HgO+NO所涉及主要反應(yīng)：中試實(shí)驗(yàn)吸 收 塔 在中國環(huán)境科學(xué)研究院的2t/h的鍋爐上，建立了吸收塔、氨催化氧化系統(tǒng)、結(jié)晶系統(tǒng)，并通過配氣開展了中試實(shí)驗(yàn)。中試實(shí)驗(yàn)氨催化氧化系統(tǒng)中試實(shí)驗(yàn)結(jié)晶系統(tǒng)副產(chǎn)物氧化系統(tǒng) 通過配氣模擬玻璃窯爐煙氣污染物濃度。中試實(shí)驗(yàn)煙氣基本參數(shù)實(shí)驗(yàn)參數(shù) 吸收劑pH值在偏堿性運(yùn)行時，NOX脫除效率在90%以上， NO的脫除率在80%以上。中試實(shí)驗(yàn)技術(shù)工藝的主要特點(diǎn)及優(yōu)勢： 在一個吸收塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種污染物同時協(xié)同脫除，投資運(yùn)行費(fèi)用低； 污染物脫除效率高，SO2脫除率在98%以上；NOx脫除率在80%以上；HCl、HF脫除效率在95%以上，重金屬脫除率大于70%； 副產(chǎn)物為硫酸銨和硝酸銨等，可作為農(nóng)用化肥的形式回收，保障了農(nóng)業(yè)和環(huán)保兩個基本國策的和諧發(fā)展； 脫除的重金屬存在于少量脫硫脫硝底泥中，易于處理，可有效避免二次污染。技術(shù)工藝的主要特點(diǎn)及優(yōu)勢： 無廢水排放； 技術(shù)即將在國家“863”課題的支持下在福耀集團(tuán)通遼有限公司開展工程示范。示范工程規(guī)模：120000m3