第四節(jié)煙氣脫硝技術(shù)

第四節(jié)煙氣脫硝技術(shù)第1頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NOx減排面臨的挑戰(zhàn)NOx減排過(guò)程存在問(wèn)題：

1、燃燒不穩(wěn)定

2、結(jié)焦與腐蝕嚴(yán)重

3、燃燼程度差，未燃燼炭與CO高

4、爐內(nèi)傳熱分配改變，影響汽溫、壁溫

5、煙氣脫硝系統(tǒng)存在堵塞、腐蝕、催化劑中毒、以及影響后續(xù)設(shè)備運(yùn)行等第2頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳統(tǒng)低氮氧化物排放技術(shù)一般使用低氮氧化物燃燒器＋火上風(fēng)燃燼技術(shù)。其脫硝率一般低于50％。燃料再燃技術(shù)—利用燃料再燃，可以有效控制NOx的排放。但可操作性上存在一定的問(wèn)題（脫硝穩(wěn)定性和可操作性）。其它傳統(tǒng)措施（濕法吸收），都存在著一定問(wèn)題。第3頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)煙氣脫硝技術(shù)一、脫硝工藝可以分為濕法和干法兩大類。

1）濕法，是指反應(yīng)劑為液態(tài)的工藝技術(shù)。包括臭氧氧化吸收法和ClO2氣相氧化吸收法，然后用水或堿性溶液吸收脫硝。

2）干法，是指反應(yīng)劑為氣態(tài)的工藝技術(shù)。包括氨催化還原法和非催化還原法。無(wú)論是干法還是濕法，依據(jù)脫硝反應(yīng)的化學(xué)機(jī)理，又可以分為還原法、分解法、吸附法、等離子體活化法和生化法等。二、氣相氧化液相吸收法包括三類：

1）電子束照射法；

2）選擇性催化還原、非選擇性催化還原和熾熱炭還原法

3）低溫常壓等離子體分解法。第4頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.選擇性非催化還原法（SNCR）實(shí)質(zhì)為向爐膛噴射某種物質(zhì)，可在一定溫度條件下還原已生成的NO，以降低的排放量。包括噴水法、二次燃燒法、噴氨法。1、噴水法\：但NO氧化較困難，需噴入臭氧或高錳酸鉀，不現(xiàn)實(shí)。2、噴二次燃料：即前述燃料分級(jí)燃燒，但二次燃料不會(huì)僅選擇NO反應(yīng)，它還會(huì)與氧氣反應(yīng)，使煙氣溫度上升。3、噴氨法（尿素等氨基還原劑）第5頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月選擇性非催化脫硝法(SNCR)爐墻上多層氨噴口位置示意圖噴入氨/尿素燃燒器煙氣1050oC-950oC第6頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4．爐膛噴射脫硝實(shí)質(zhì)為向爐膛噴射某種物質(zhì)，可在一定溫度條件下還原已生成的一氧化氮，以降低的排放量。包括噴水法、二次燃燒法、噴氨法。4.1噴水法反應(yīng)為：但一氧化氮氧化較困難，需噴入臭氧或高錳酸鉀，不現(xiàn)實(shí)。4.2噴二次燃料：即前述燃料分級(jí)燃燒，但二次燃料不會(huì)僅選擇NO反應(yīng)，它還會(huì)與氧氣反應(yīng)，使煙氣溫度上升。第7頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.3噴氨法（尿素等氨基還原劑）由于氨只和煙氣中反應(yīng)，而一般不和氧反應(yīng)，這種方法亦稱選擇性非催化劑吸收（SNCR）法。但不用催化劑，氨還原NO僅在950－1050這一狹窄范圍內(nèi)進(jìn)行，故噴氨點(diǎn)應(yīng)選擇在爐膛上部對(duì)應(yīng)位置。采用爐膛噴射脫硝，噴射點(diǎn)必須在950－1050℃之間。噴入的氨與煙氣良好混合是保證脫硝還原反應(yīng)充分進(jìn)行、使用最少量氨達(dá)到最好效果的重要條件。第8頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若噴入的氨未充分反應(yīng)，則泄漏的氨會(huì)到鍋爐爐尾部受熱面，不僅使煙氣飛灰容易沉積在受熱面，且煙氣中氨遇到三氧化硫會(huì)生成硫酸氨（粘性，易堵塞空氣預(yù)熱器，并有腐蝕危險(xiǎn)）。總之，SNCR噴氨法投資少，費(fèi)用低，但適用范圍窄，要有良好的混合及反應(yīng)空間、時(shí)間條件。當(dāng)要求較高的脫除率時(shí)，會(huì)造成氨泄漏過(guò)大。第9頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SNCR工藝原理SNCR一般采用爐內(nèi)噴氨、尿素或氫氨酸作為還原劑還原NOx。還原劑只和煙氣中的NOx反應(yīng)，一般不與氧反應(yīng)，該技術(shù)不采用催化劑。由于該工藝不用催化劑，因此必須在高溫區(qū)加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為850～1100℃的區(qū)域，迅速熱分解成NH3，與煙氣中的NOx反應(yīng)生成N2和水。該技術(shù)以爐膛為反應(yīng)器。SNCR煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為30%～60%，受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，多用作低NOx燃燒技術(shù)的補(bǔ)充處理手段。采用SNCR技術(shù)，目前的趨勢(shì)是用尿素代替氨作為還原劑。在850～1100℃范圍內(nèi)，NH3或尿素還原NOx的主要反應(yīng)為：第10頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月過(guò)程化學(xué)NH3為還原劑：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O尿素為還原劑：(NH2)2CO→2NH2+CONH2+NO→N2+H2O2CO+2NO→N2+2CO2當(dāng)溫度更高時(shí)，NH3則會(huì)被氧化為NO，即：4NH3+5O2→4NO+6H2O實(shí)驗(yàn)證明，低于900℃時(shí)，NH3的反應(yīng)不完全，會(huì)造成所謂的“氨穿透”；而溫度過(guò)高，NH3氧化低于NO的量增加，導(dǎo)致NOx排放濃度增大。第11頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SNCR技術(shù)特點(diǎn)SNCR不需要使用催化劑，設(shè)備投資少，不會(huì)出現(xiàn)催化劑堵塞設(shè)備等問(wèn)題。但存在以下不足，如反應(yīng)中生成的(NH4)2SO4和NH4HSO4會(huì)腐蝕和堵塞設(shè)備；煙氣中增加了NH3的排放量，NH3的利用效率低；反應(yīng)過(guò)程中形成的N2O排放到大氣中會(huì)導(dǎo)致二次污染；NOx脫除效率較低。因此，SNCR未能得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用?？傊?，SNCR噴氨法投資少，費(fèi)用低，但適用范圍窄，要有良好的混合及反應(yīng)空間、時(shí)間條件。當(dāng)要求較高的脫除率時(shí)，會(huì)造成氨泄漏過(guò)大。第12頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月選擇性催化還原法（SCR)選擇性催化還原（SCR）是通過(guò)還原劑（如NH3）在適當(dāng)溫度并有催化劑存在的條件下，將煙氣中的NO還原為無(wú)害的N2和H2O的一種脫硝方法。與SNCR不同，這種工藝稱為選擇性，是因?yàn)闊煔庵械腘H3優(yōu)先與煙氣中的NO反應(yīng)，而不是被煙氣中的O2氧化。煙氣中的O2存在能夠促進(jìn)反應(yīng)，是反應(yīng)系統(tǒng)中不可缺少的部分。第13頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SCR技術(shù)中的化學(xué)反應(yīng)原理NH3

4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2ONO+NO2+2NH3 3N2+3H2OCatalyst160–590℃Catalyst160-590℃Catalyst160-590℃第14頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SCR技術(shù)綜合評(píng)價(jià)SCR系統(tǒng)的引入會(huì)使發(fā)電效率約降低0.9%，單位發(fā)電量CO2排放增加了1.68%環(huán)境指標(biāo)上NOx排放減少約99%。SCR法采用不同的配置的催化劑壽命和成本不同，帶來(lái)的附加成本也會(huì)有所不同。SCR法可以控制90%的NOx排放。在目前所有可行燃煤電站脫硝技術(shù)中，SCR法是唯一可以使NOx排放低于50mg/Nm3的技術(shù)。第15頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)煙氣脫硝SCR法應(yīng)用研究重點(diǎn)不斷改善SCR反應(yīng)器的反應(yīng)條件，嚴(yán)格控制NH3的濃度，減少泄漏，以避免二次污染。完善SCR催化劑的性能。由于許多SCR催化劑本身都有毒性，同時(shí)制造成本較高，阻礙了大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。因此應(yīng)不斷提高SCR催化劑的效率及擴(kuò)大其工作溫度范圍，以降低成本及延長(zhǎng)使用壽命。尋找可以在中低溫工況下具有高SCR活性的催化劑。第16頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SCR煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用前景常規(guī)的氮氧化物控制方法的優(yōu)點(diǎn)是成本低，改造簡(jiǎn)便，但問(wèn)題在于其無(wú)法達(dá)到嚴(yán)格的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)。而當(dāng)前能夠達(dá)到嚴(yán)格氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)而可行的技術(shù)還是SCR方法。SCR技術(shù)的成本考慮。目前國(guó)內(nèi)商業(yè)SCR催化劑已能批量生產(chǎn)，具備大規(guī)模應(yīng)用的條件。隨著GB13223-2011的頒布，其未來(lái)應(yīng)用前景將十分廣闊。第17頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SCR與SNCR的比較項(xiàng)目SNCRNH3-SCR基本原理氨氣與NO在高溫下反應(yīng)生成N2氨氣選擇性催化脫除NO工作溫度區(qū)間800~1100℃200~500℃NOx脫除效率30~60%70~90%NH3/NOx摩爾比0.8～2.50.4～1.0氨泄漏（ppm）5～20<3初始投資費(fèi)用低高（是SNCR的兩倍）氨氣的消耗高低第18頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月硫化物,硝化物和粉