第09章 氮氧化物污染控制-2
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第九章 固定源氮氧化物污染控制
3. 烟气循环燃烧
将部分烟道气抽回，令其与燃烧用的空气或燃
料混合，一起进入燃烧室。
——降低氧浓度和燃烧区温度，主要减少热力型NOx 。
烟气循环率25%~40%
4. 两段燃烧技术
第一段：富燃,氧气不足， 烟气温度较低，NOx生 成量很小。 第二段：二次空气，CO、 HC完全燃烧，烟气温度 较低。
不同浓度的NO2对人体健康的影响
浓度(ppm)
1.0 5.0 10-15 50 80 100-150 200 以上 (411mg/m3)
影
响
闻到臭味 闻到很强烈的臭味 眼、鼻、呼吸道受到强烈刺激 1 分钟内人体呼吸异常，鼻受到刺激 3－5 分钟内引起胸痛 人在 30－60 分钟就会因肺水肿死亡 人瞬间死亡
架， 涉及到锅炉的重新调整和负荷重新计算的问题；
⑶ 腐蚀性很强的硫酸氨（或者硫酸氢氨）盐物质的生成；
且流程较长，容易腐蚀后续的空气预热器和静电除尘器。
5、SCR系统图
以液氨为还原剂的SCR系统图
SCR系统脱硝率约为：60％～90％。
6、影响SCR脱硝技术的因素：
催化剂 反应温度 烟气在反应器内的空间速度 氨气输入量
处理烟气体积大
NOx浓度相当低 NOx的总量相对较大
表1各种NOx控制技术的脱硝效率
项目 NOx控制技术 低NOx燃烧器 空气分级 低NOx燃烧技术 燃料再燃 燃烧优化系统 50～70 10～30 受制于硬件设备 脱硝效率% 20～40 20～40 NOx控制极限
各种低NOx燃烧技术组 合，可将NOx排放浓度 降低到350mg/Nm3
挥发分
挥发分N
NO
煤粒 N 焦 炭 焦炭N
N2
氮氧化物污染控制
➢ NO：大气中NO2的前体物质，形成光化学烟雾的活跃 组分
氮氧化物的性质及来源
NOx的性质（续）
➢ NO2:强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降
NOx的来源
➢ 固氮菌、雷电等自然过程（5×108t/a） ➢ 人类活动（5×107t/a）
▪ 燃料燃烧占 90％ ▪ 95％以NO形式，其余主要为NO2
氮氧化物污染控制
1. 氮氧化物的性质及来源 2. 燃烧过程中氮氧化物的形成机理 3. 低氮氧化物燃烧技术 4. 烟气脱硝技术
第一节 氮氧化物的性质及来源
NOx包括
➢ N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 ➢ 大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在
NOx的性质
➢ N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭 氧层的破坏
➢ 代入（6）式得
d [N O ]2 [O ]k4[N 2](k 4k 5[N O ]2/k5[O 2])
d t
1(k 4[N O ]/k5[O 2])
=2 k4[O ][N 2]{ 1 [N O ]2/(K p,N O [N 2][O 2])} 1(k 4[N O ]/k5[O 2])
热力型NOx 的形成
coal
0.95～1.0
6# fuel oil
0.96～1.0
vehicles internal comb. engine
diesel engine
0.99～1.0 0.77～1.0
热力型NOx 的形成
热力型NOx形成的动力学——Zeldovich(Я.Б.Зельдович)模型
O2 M2OM
(3)
热力型NOx 的形成
积分得NO的形成分数与时间t之间的关系
氮氧化物的性质及来源
NOx的性质（续）
➢ NO2:强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降
NOx的来源
➢ 固氮菌、雷电等自然过程（5×108t/a） ➢ 人类活动（5×107t/a）
▪ 燃料燃烧占 90％ ▪ 95％以NO形式，其余主要为NO2
氮氧化物污染控制
1. 氮氧化物的性质及来源 2. 燃烧过程中氮氧化物的形成机理 3. 低氮氧化物燃烧技术 4. 烟气脱硝技术
第一节 氮氧化物的性质及来源
NOx包括
➢ N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 ➢ 大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在
NOx的性质
➢ N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭 氧层的破坏
➢ 代入（6）式得
d [N O ]2 [O ]k4[N 2](k 4k 5[N O ]2/k5[O 2])
d t
1(k 4[N O ]/k5[O 2])
=2 k4[O ][N 2]{ 1 [N O ]2/(K p,N O [N 2][O 2])} 1(k 4[N O ]/k5[O 2])
热力型NOx 的形成
coal
0.95～1.0
6# fuel oil
0.96～1.0
vehicles internal comb. engine
diesel engine
0.99～1.0 0.77～1.0
热力型NOx 的形成
热力型NOx形成的动力学——Zeldovich(Я.Б.Зельдович)模型
O2 M2OM
(3)
热力型NOx 的形成
积分得NO的形成分数与时间t之间的关系
固定源氮氧化物污染控制
吸 附 法
吸 收 法
分 级 燃 烧
低 氮 燃 烧
烟 气 再 循
器
环
选 择 性 催 化 还 原 法
选 择 性 非 催 化 还 原
电 子 束 法
脉 冲 电 晕 放 电 法
直 流 电 晕 放 电 法
介 质 阻 挡 放 电 法
表 面 放 电 法
氧 化 吸 收 法
络 合 吸 收 法
还 原 吸 收 法
法
思考题：氮氧化物和硫氧化物在性质、来源、影响和控制上的异同？
0 +1 +2 +3 +4 +5
+5
N2
N2O
NO
HONO NO2-
NO2
HNO3 硝酸盐颗 NO3- 粒物
➢ NOx(NOy、NOz)
• N2O、NO、NO2、HONO、NO3、N2O3、N2O4、 N2O5、PAN、RNO3、aerosol NO3
4
一、氮氧化物的性质、来源及影响
1. 氮氧化物的种类和性质
21
本章主要内容
一．氮氧化物的性质、来源及影响 二．低氮氧化物燃烧技术 三．烟气脱硝技术 四．烟气同时脱硫脱硝技术 五．固定源氮氧化物控制技术评价 六．我国氮氧化物排放控制策略
22
二、低氮氧化物燃烧技术
1. 低氮氧化物燃烧技术概述 2. 传统低氮氧化物燃烧技术 3. 先进低氮氧化物燃烧技术 4. 低氮氧化物燃烧技术比较
年
PM2.5
质量浓度，ug/m3 NO3-，%
1999-2007
145
7.7
2003-2005
95
6.6
2005
57
4.3
2002
氮氧化物的污染控制技术
浅谈氮氧化物的控制技术的进展摘要：针对目前国内外的现状,介绍了燃煤过程中NOx的形成机理，以及相关的控制技术进展，了解控制技术的原理，从而加深对氮氧化物处理技术的理解与本专业知识的学习。
关键字：NOx 形成机理控制技术进展近年来，随着国内经济的快速发展，氮氧化物( NOx) 污染物的排放量迅速增加，严重污染了生态环境，已成为制约社会经济发展的重要因素之一。
有研究表明，氮氧化物是生成臭氧的重要前体物之一，也是形成区域细粒子污染和灰霾的重要原因，从而使我国珠江三角洲等经济发达地区大气能见度日趋下降，灰霾天数不断增加。
氮氧化物的主要来源是火力发电、机动车排放和工业锅炉炉窑排放，本论文通过对火电行业和锅炉的NOx的形成机理、并了解NOx控制所存在问题，和相关控制技术进展全面回顾，对氮氧化物的控制技术有进一步的了解，巩固和扩展自身的专业知识。
1. NOx的形成机理1.1热力型氮氧化物[1]热力型NOx源于燃烧过程中空气中的氮气被氧化成NO，它主要产生于温度高于1800 K 的高温区，反应的大概机理为：2N + O →NO +N2；N + O →NO +O；N + OH →NO +H控制热力型NOx生成的主要方法有：（1）降低燃烧温度水平；（2）降低氧气的浓度；（3）降低空气量以降低氮浓度；（4）缩短在高温区的停留时间。
在工程实践中，采用烟气再循环、浓淡燃烧、水蒸气喷射以及新发展起来的高温空气燃烧技术等都是利用上述原理来控制热力型NOx的生成措施。
[2] 1.2快速型氮氧化物快速型NOx是碳氢类燃料在过量空气系数<1 的富燃料条件下，在火焰面内快速生成的Nox，它的形成机理较为复杂，中间反应过程较多，存在的时间也相对较短，大致的反应过程为：2CH + N →HCN +N2 ；2CH + N →HCN +NH。
控制快速型NOx的生成的主要手段有：（1）添加水或水蒸气，CHi与OH 的反应抑制其与N2的反应；（2）纯氧燃烧；（3）预混（稀薄）燃烧。
氮的处理
2NO N 2 O2 1 NO2 NO O2 2
1 2
Kp1
Kp2
PNO 2 K P1 PO2 PN2
上述反应的化学平衡受温度和反应物化学组成的影响。
1. NO生成量与温度的关系
（1）当温度T<1000K, Kp1很小，NO生成量很小；
4. 液相还原吸收法
还原剂：亚硫酸盐、硫化物、硫代硫酸盐、尿素水溶液等。
4 Na2 SO3 2 NO2 4 Na2 SO4 N 2 Na2 S2O3 2 NO2 2 NaOH 2 Na2 SO4 H 2O N 2 1 Na2 S 3NO2 2 NaNO3 S N 2 2 NO NO2 ( NH 2 )2 CO CO2 2 H 2O N 2
3 2 1 2 3 1 2 m ( ) m 1 1 2
1 2
结论： （1）当m》1时
1 PNO2 K P 2 K P1 m
1 2
m越大，即N2分压越大，PNO2越低。 （2）
dPN2 dm
0 m 0.5
即当PN2/PO2=0.5时，NO2生成量最大。
4. 烟气冷却对NO和NO2平衡的影响
O,H,OH O,H,OH fast
Fuel N
fast
HCN
O,H,OH fast
NHi (i=0,1,2)
NHi slow
NHi,NO slow
N2
§9.3 低氮氧化物燃烧技术
控制NOx排放的技术措施：一是源头控制，即通过各种技术手段，
控制燃烧过程中NOx的生成反应；二是尾部控制，即把已经生成
五、吸附法
吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤 NOx和SO2联合控制技术 吸附剂：浸渍碳酸钠的-Al2O3
氮氧化物控制
通常，燃用烟煤的 锅炉的空气过剩系 数：1.17-1.20
传统的低NOx燃烧技术
2. 降低助燃空气预热温度（火焰区温度峰值降低）
➢ 燃烧空气由27oC预热到315oC，NO排放量增加3倍
减少了热力型NOx 的生成 该措施仅对燃气锅 炉有效
传统的低NOx燃烧技术
3. 烟气循环燃烧
➢ 降低氧浓度和燃烧区温度－主要减少热力型NOx
影响NOx形成的因素
➢ 空气－燃料比 ➢ 燃烧区温度及其分布 ➢ 后燃烧区的冷却程度 ➢ 燃烧器形状
一、 传统的低NOx燃烧技术
1. 低空气过剩系数运行技术（低氧燃烧）
▪ 优点：降低NOx的同时，可提高锅炉热效率 ▪ 缺点：CO、HC、炭黑等污染物产生量增加
NOx生成量与燃料 种类、燃烧方式及 排渣方式有关
挥发分N/燃料N(%)
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 0 50 100 150 200 300 400 500 600 700 800
时间(ms)
120-150目 11－120目 70－100目
过量空气系数对燃料N转化为挥发分N比例的 影响
挥发分N/燃料N(%)
90 80 70 60 50 40 30 20 10
焦炭 N
N2
热解温度对燃料N转化为挥发分N比例的影响
挥发分N/燃料N(%)
90
80
1200oC
70
1000oC
60
800oC
50
系列பைடு நூலகம் 系列2
40
系列3 系列4
30
20
600oC
10
0 0 50 100 150 200 300 400 500 600 700 800
传统的低NOx燃烧技术
2. 降低助燃空气预热温度（火焰区温度峰值降低）
➢ 燃烧空气由27oC预热到315oC，NO排放量增加3倍
减少了热力型NOx 的生成 该措施仅对燃气锅 炉有效
传统的低NOx燃烧技术
3. 烟气循环燃烧
➢ 降低氧浓度和燃烧区温度－主要减少热力型NOx
影响NOx形成的因素
➢ 空气－燃料比 ➢ 燃烧区温度及其分布 ➢ 后燃烧区的冷却程度 ➢ 燃烧器形状
一、 传统的低NOx燃烧技术
1. 低空气过剩系数运行技术（低氧燃烧）
▪ 优点：降低NOx的同时，可提高锅炉热效率 ▪ 缺点：CO、HC、炭黑等污染物产生量增加
NOx生成量与燃料 种类、燃烧方式及 排渣方式有关
挥发分N/燃料N(%)
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 0 50 100 150 200 300 400 500 600 700 800
时间(ms)
120-150目 11－120目 70－100目
过量空气系数对燃料N转化为挥发分N比例的 影响
挥发分N/燃料N(%)
90 80 70 60 50 40 30 20 10
焦炭 N
N2
热解温度对燃料N转化为挥发分N比例的影响
挥发分N/燃料N(%)
90
80
1200oC
70
1000oC
60
800oC
50
系列பைடு நூலகம் 系列2
40
系列3 系列4
30
20
600oC
10
0 0 50 100 150 200 300 400 500 600 700 800
中国地质大学(武汉)大气污染控制工程第09章 氮氧化物污染控制
化学失活：碱金属（ 、 、 ）和重金属（ 、 、 ） 化学失活：碱金属（Na、K、Ca）和重金属（As、Pt、Pb）引起中毒 物理失活：高温烧结、磨损、 物理失活：高温烧结、磨损、固体颗粒沉积堵塞而引起催化剂破坏
SCR烟气脱硝工艺的影响因素 运行控制 烟气脱硝工艺的影响因素/运行控制 烟气脱硝工艺的影响因素
SCR反应器置于空气预热器前的高尘烟气中 反应器置于空气预热器前的高尘烟气中
NH3+空气
NH3
SCR反应器 锅炉
NH3
NH3储罐蒸发器 空气预热器 去湿法烟气脱 硫系统
静电除尘器
空气
SCR反应器置于静电除尘器与 反应器置于静电除尘器与FGD之间 反应器置于静电除尘器与 之间
空气 NH3+空气 NH3
高温工艺（ ）、中温工艺 中温工艺（ ）、和低温工艺 高温工艺（345~590 ℃ ）、中温工艺（260~450 ℃ ）、和低温工艺 （150~280 ℃ ）
SCR烟气脱硝工艺的影响因素 运行控制 烟气脱硝工艺的影响因素/运行控制 烟气脱硝工艺的影响因素
3、氨的输入量与混合 、
•还原剂 3的用量根据期望达到的脱硝效率，通过设定 还原剂NH 的用量根据期望达到的脱硝效率，通过设定NH3和NOx的摩尔比 还原剂 来控制； 来控制； •理论上，1mol的NO需要 理论上， 需要1mol的NH3； 理论上 的 需要 的 •催化剂活性不同，达到相同转化率所需NH3/NOX摩尔比不同 催化剂活性不同，达到相同转化率所需 催化剂活性不同 与废气的混合程度也十分重要； •NH3与废气的混合程度也十分重要； 4、NOx的在线监测 、 • 喷按量及 喷按量及NOx排放浓度均根据 排放浓度均根据NOx在线监测仪表的指示值来控制 排放浓度均根据 在线监测仪表的指示值来控制
SCR烟气脱硝工艺的影响因素 运行控制 烟气脱硝工艺的影响因素/运行控制 烟气脱硝工艺的影响因素
SCR反应器置于空气预热器前的高尘烟气中 反应器置于空气预热器前的高尘烟气中
NH3+空气
NH3
SCR反应器 锅炉
NH3
NH3储罐蒸发器 空气预热器 去湿法烟气脱 硫系统
静电除尘器
空气
SCR反应器置于静电除尘器与 反应器置于静电除尘器与FGD之间 反应器置于静电除尘器与 之间
空气 NH3+空气 NH3
高温工艺（ ）、中温工艺 中温工艺（ ）、和低温工艺 高温工艺（345~590 ℃ ）、中温工艺（260~450 ℃ ）、和低温工艺 （150~280 ℃ ）
SCR烟气脱硝工艺的影响因素 运行控制 烟气脱硝工艺的影响因素/运行控制 烟气脱硝工艺的影响因素
3、氨的输入量与混合 、
•还原剂 3的用量根据期望达到的脱硝效率，通过设定 还原剂NH 的用量根据期望达到的脱硝效率，通过设定NH3和NOx的摩尔比 还原剂 来控制； 来控制； •理论上，1mol的NO需要 理论上， 需要1mol的NH3； 理论上 的 需要 的 •催化剂活性不同，达到相同转化率所需NH3/NOX摩尔比不同 催化剂活性不同，达到相同转化率所需 催化剂活性不同 与废气的混合程度也十分重要； •NH3与废气的混合程度也十分重要； 4、NOx的在线监测 、 • 喷按量及 喷按量及NOx排放浓度均根据 排放浓度均根据NOx在线监测仪表的指示值来控制 排放浓度均根据 在线监测仪表的指示值来控制
大气氮氧化物的排放及控制
政策执行与监管
设立排放标准
实施排放限制
各国政府根据自身情况 设立了氮氧化物的排放 标准，并要求企业遵守。
政府通过实施严格的排 放限制来控制氮化物
的排放量。
建立监管机构
政府设立专门的监管机 构来监督和管理企业排 放行为，确保其符合法
规要求。
处罚违规行为
对于违反排放法规的企 业，政府将给予相应的 处罚，以此来警示其他
交通排放的氮氧化物 中，一氧化氮占比相 对较高。
飞机和船舶等交通工 具也会排放一定量的 氮氧化物。
生活排放
生活排放的氮氧化物主要来源于居民生活和商业活动，如餐 饮、取暖等。
生活排放的氮氧化物中，以一氧化氮为主，占比相对较高。
03
氮氧化物的环境影响
对人类健康的影响
01
02
03
呼吸系统疾病
氮氧化物能够刺激呼吸道， 引发哮喘、支气管炎等疾 病。
吸附技术
利用吸附剂吸附尾气中的氮氧化 物，达到净化尾气的目的。
液体吸收技术
利用液体吸收剂吸收尾气中的氮 氧化物，再通过再生处理将吸收
剂中的氮氧化物释放出来。
清洁能源替代
推广使用清洁能源
如太阳能、风能等，减少对化石燃料的依赖，从 根本上降低氮氧化物的排放。
能源结构调整
优化能源结构，提高可再生能源在总能源中的比 例，减少化石燃料的使用量。
节能减排
通过节能技术和设备的推广应用，降低能源消耗， 减少氮氧化物的排放。
05
政策与法规
国际政策与法规
联合国气候变化框架公约（UNFCCC）
该公约要求各国采取措施减少温室气体排放，包括氮氧化物。
京都议定书
规定了工业化国家在2008-2012年间的温室气体减排目标，其中也包括氮氧化物。
氮氧化物污染控制技术 ppt课件
《火电厂大气污染物排放标《锅炉大气污染物排放标 《石油炼制工业污染物排放
准》
准》
标准》
GB 13223—2011
GB 13217—2014
GB 31570-2015
我国“十三五”期间将执行更为严格的“超低排放”标准，氮氧化物排放量排放 标准将进一步趋严，且减排力度继续加强。
12
环境空气质量评价标准浓度限值对比表 （μg/m3）
26
▪ 烟气脱硝
➢ 对冷却后的烟气进行处理，以降低NOx的排放量。
▪ 烟气脱硝非常困难，主要问题在于：
➢ 处理烟气体积大 ➢ NOx浓度相当低 ➢ NOx的总量相对较大
▪ 对于火电厂烟气NOx污染控制，目前有 两类商业化的烟气脱硝技术：
➢ 选择性催化还原法(SCR) ➢ 选择性非催化还原法(SNCR)27
➢NO浓度与燃烧气中氮氧的比18例有关，与氧浓度平方根
氮氧化物污染控制技术
两个重要 反应
CH+N2→HCN+N
CH2+N2→HCN+
NH
瞬时性NOx 生成途径
Байду номын сангаас
瞬时型NOx主要产生于HC含量较高、氧浓度较低 的富燃料区，多发生在内燃机的燃烧过程，而在燃煤
19
三种NOx形成机理在煤燃烧过程中对NOx排放总 量的贡献
➢ 燃料中的氮化物氧化成NO是快速的
16
17
氮氧化物污染控制技术
在高温下产生NO和NO2的两个重要反应
N2 O2 2NO 1 NO12O2 NO2 2
➢NOx生成量随温度增高而增大，当温度低于1350℃时, 几乎不生成热力NOx
➢热力型NOx的生成是一个缓慢的反应过程，随在炉膛内 停留时间增加而增大
大气污染控制工程：第09章 氮氧化物污染控制
第五节 同时脱硫脱氮
2.湿法同时脱硫脱氮工艺
氯酸氧化法: 氧化塔：氯酸氧化NO和SO2 碱式塔：Na2S、NaOH吸收残 余碱性气体
13NO 6HClO3 5H2O 6HCl 10HNO3 3NO2 SO2 2HClO3 6H2O 6H2SO4 2HCl
第五节 同时脱硫脱氮
3.干法同时脱硫脱氮工艺
第四节 烟气脱硝技术
5、SCR催化剂失活
•烧结、碱金属污染、砷中毒、飞灰堵塞、磨蚀等
催化剂堵 塞及腐蚀
第四节 烟气脱硝技术
6、SCR技术的特点
❖NH3喷射，温度范围：350～400℃ ； ❖氨泄漏量低,0-5ppm ❖可达到90％以上脱硝率； ❖投资费用高，空间限制，NH3泄漏，SO3排放，催化 剂中毒失活； ❖广泛应用于日本、欧洲的燃气、燃油和燃煤锅炉 ❖容量范围：122－1300MW
第三节 低NOx燃烧技术原理
二、先进的低NOx燃烧技术
原理：低空气过剩系数运行技术＋分段燃烧技术
➢ 1. 炉膛内整体空气分级的低NOx直流燃烧器 ▪ 炉壁设置助燃空气（OFA，燃尽风）喷嘴 ▪ 类似于两段燃烧技术
主燃区：空气过剩系数 较低，抑制NOx生成
燃尽风：保证燃料完全燃烧
第三节 低NOx燃烧技术原理
第九章 氮氧化物污染控制
1. 氮氧化物的性质及来源 2. 氮氧化物的排放量和形成机理 3. 低氮氧化物燃烧技术 4. 烟气脱硝技术（重点）
第一节 氮氧化物的性质及来源
1、NOx包括 ➢ N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 ➢ 大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在 2、NOx的性质 ➢ N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与
高温分子筛催化剂 低温Pt催化剂
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▪ 再生：天然气、CO
NOx控制技术比较
LNB-低氮氧化物燃烧 AOFA-改进的燃尽风法 SCR-选择性催化还原 SNCR-选择性非催化还原
习题
一锅炉燃煤量为5000kg/h，煤中Nar＝2％。其中 20％在燃烧中转化为NOx，如果燃料型NOx占总 排放量的80％，计算： （1）NOx的排放量； （2）安装SCR，要求脱硝率为90％，计算所需 的NH3量（假设NOx中95％为NO） （3）如果采用SNCR，要求脱硝率为70％，计 算需要的尿素量。
FAN 风扇
HEATER 加热器
VAPORIZER 蒸发器
CATALYST LAYERS 催化剂涂层
MIXER搅拌器 AIR空气预热器 PREHEATER
SCR工艺流程
清华同方，引进欧洲TKC公司技术
烟气脱硝技术－SCR
催化剂
贵金属催化剂：铂、钯等 含Pt0.5%的催化剂在190～300℃时，
NO的转化率可达90％以上 非贵金属催化剂：铜、铁、钒、镉、锰等
4NH3 3O2 2N2 6H2O 低于350℃发生
2NH 3 N2 3H 2
350℃以上发生氨的分解
SCR 系统布置
High Dust 高粉尘
Low Dust 低粉尘
Tail End 末端布置
锅炉
NH33 SCR
静电除尘器
FGD
锅炉 锅炉
空气 空气预热器
NH33
高温静电除尘器
SCR
FGD
烟气脱硝技术
吸收法（续）
➢ 强硫酸吸收
NO NO2 2H2SO4 2NOHSO4 H2O
吸附法
➢吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤 ➢NOx和SO2联合控制技术
▪吸附剂：浸渍碳酸钠的-Al2O3
烟气脱硝技术
4. 吸附法（续）
➢ Nox和SO2联合控制技术 ▪ 反应式
Na2CO3 Al2O3 2NaAlO2 CO2 2NaAlO2 H2O 2NaOH Al2O3 2NaOH SO2 0.5O2 Na2SO4 H2O 2NaOH 2NO 1.5O2 2NaNO3 H2O 2NaOH 2NO2 0.5O2 2NaNO3 H2O
烟气脱硝技术
烟气脱硝技术－选择性催化还原法（SCR）
烟气脱硝技术－选择性催化还原法（SCR）
SCR反应原理
➢ 还原反应
4NH3 4NO O2 4N2 6H2O 8NH3 6NO2 7N2 12H2O
➢ 副反应
在合适的温度下， 主反应占优
4NH3 5O2 4NO 6H2O 350℃以上发生
原理
➢ 尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度（ 930～1090℃）
➢ 化学反应
4NH3 6NO 5N2 6H2O CO(NH2 )2 2NO 0.5O2 2N2 CO2 2H2O
➢ 同样，需要控制温度避免潜在氧化反应发生
烟气脱硝技术－SNCR
工艺流程
烟气脱硝技术
SNCR降低NOx
空间气速高：催化剂用量少 空间气速过高：气体与催化剂接触时间短，会使 NO的转化率降低 取决于要求的NO净化率、催化剂活性、NH3/NOx
当NOx的转化率为60～90％时，空间气速可选为 2200m/h～7000m/h
烟气脱硝技术－SCR
SCR应用于不同工厂时的工艺处理方案
烟气脱硝技术－SCR
反应器
NO还原率： 30％～60％
烟气脱硝技术－SNCR
主要影响因素
➢ 温度
烟气脱硝技术－SNCR
主要影响因素
➢ 停留时间 0.001～10s
烟气脱硝技术－SNCR
主要影响因素
➢ 混合程度 还原剂与烟气混合程度 取决于锅炉的形状和气流通过锅炉 的方式
➢ NH3/NOx摩尔比 1.05 SNCR要求氨的逸出量<5X10-6 ➢ 添加剂对SNCR的影响
第九章 氮氧化物污染控制
氮氧化物的性质及来源
控制氮氧化物排放的政策
燃烧过程中氮氧化物的形成机理 低氮氧化物燃烧技术 烟气脱硝技术
了解NOx的来源 掌握氮氧化物形成机理 理解低氮氧化物燃烧技术的原理和方法 了解各类烟气脱硝技术的原理和特点
烟气脱硝技术
脱硝技术的难点
➢ 处理烟气体积大 ➢ NOx浓度相当低 ➢ NOx的总量相对较大
含10％的亚锘酸铜的催化剂再230～ 260℃范围内，NO的转化率可达93％以上
以二氧化钛为载体的五氧化二钒催化 剂，在260～450℃下操作效果最好。
SCR催化剂的类型
SCR催化剂一般分为平板式、蜂窝式和波纹板式三种
平板式
蜂窝式
波纹板式
烟气脱硝技术－SCR
影响脱硝效率的因素－温度
最佳活性温度 250～450℃（最好 350～450℃）
空气
空气预热器
烟囱
烟囱k 烟囱
再生热
ESP
FGD
换热器
SCR
空气预热器 空气
烟道燃烧器
燃料 NH3
SCR系统构成
CONTROL SYSTEM 控制系统
AQUEOUS NH3 TANK 液氨罐
FLOW CONTROL 流量控制
PUMP泵
NH3 INJECTION GRID加氨槽
SOOTBLOWERS 吹灰器
固定床绝热反应器 中部为催化剂层
烟气脱硝技术－SCR
➢ SCR特点： （1）90％～95％NOX削减率； （2）氨泄漏量低,0-5ppm （3） 极好的空燃比控制，接近1.0. （4）广泛应用于日本、欧洲的燃气、燃油和燃煤锅
烟气脱硝技术－ 选择性非催化还原法（SNCR）
烟气脱硝技术－SNCR
主要影响因素
➢ SNCR过程中N2O的生成
烟气脱硝技术－SNCR
主要影响因素
➢ SNCR过程中N2O的生成
烟气脱硝技术－吸收法
碱液吸收
▪ 必须首先将一半以上的NO氧化为NOx ▪ NO/NO2＝1效果最佳
2NO2 2MOH MNO3 MNO2 H2O NO NO2 2MOH 2MNO2 H2O 2NO2 Na2CO3 NaNO3 NaNO2 CO2 NO NO2 Na2CO3 2NaNO2 CO2 M K , Na , Ca2 , Mg2 , (NH4 )
高温会引起催化剂表面烧结
低温催化剂 垃圾焚烧炉 高温催化剂 气轮机
烟气脱硝技术－SCR
影响脱硝效率的因素－催化剂量
SV＝处理气体量 /催化剂量
烟气脱硝技术－SCR
影响脱硝效率的因素－NH3/NOx
烟气脱硝技术－SCR
影响脱硝效率的因素－运行时间
烟气脱硝技术－SCR
影响脱硝效率的因素－空间气速的影响
NOx控制技术比较
LNB-低氮氧化物燃烧 AOFA-改进的燃尽风法 SCR-选择性催化还原 SNCR-选择性非催化还原
习题
一锅炉燃煤量为5000kg/h，煤中Nar＝2％。其中 20％在燃烧中转化为NOx，如果燃料型NOx占总 排放量的80％，计算： （1）NOx的排放量； （2）安装SCR，要求脱硝率为90％，计算所需 的NH3量（假设NOx中95％为NO） （3）如果采用SNCR，要求脱硝率为70％，计 算需要的尿素量。
FAN 风扇
HEATER 加热器
VAPORIZER 蒸发器
CATALYST LAYERS 催化剂涂层
MIXER搅拌器 AIR空气预热器 PREHEATER
SCR工艺流程
清华同方，引进欧洲TKC公司技术
烟气脱硝技术－SCR
催化剂
贵金属催化剂：铂、钯等 含Pt0.5%的催化剂在190～300℃时，
NO的转化率可达90％以上 非贵金属催化剂：铜、铁、钒、镉、锰等
4NH3 3O2 2N2 6H2O 低于350℃发生
2NH 3 N2 3H 2
350℃以上发生氨的分解
SCR 系统布置
High Dust 高粉尘
Low Dust 低粉尘
Tail End 末端布置
锅炉
NH33 SCR
静电除尘器
FGD
锅炉 锅炉
空气 空气预热器
NH33
高温静电除尘器
SCR
FGD
烟气脱硝技术
吸收法（续）
➢ 强硫酸吸收
NO NO2 2H2SO4 2NOHSO4 H2O
吸附法
➢吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤 ➢NOx和SO2联合控制技术
▪吸附剂：浸渍碳酸钠的-Al2O3
烟气脱硝技术
4. 吸附法（续）
➢ Nox和SO2联合控制技术 ▪ 反应式
Na2CO3 Al2O3 2NaAlO2 CO2 2NaAlO2 H2O 2NaOH Al2O3 2NaOH SO2 0.5O2 Na2SO4 H2O 2NaOH 2NO 1.5O2 2NaNO3 H2O 2NaOH 2NO2 0.5O2 2NaNO3 H2O
烟气脱硝技术
烟气脱硝技术－选择性催化还原法（SCR）
烟气脱硝技术－选择性催化还原法（SCR）
SCR反应原理
➢ 还原反应
4NH3 4NO O2 4N2 6H2O 8NH3 6NO2 7N2 12H2O
➢ 副反应
在合适的温度下， 主反应占优
4NH3 5O2 4NO 6H2O 350℃以上发生
原理
➢ 尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度（ 930～1090℃）
➢ 化学反应
4NH3 6NO 5N2 6H2O CO(NH2 )2 2NO 0.5O2 2N2 CO2 2H2O
➢ 同样，需要控制温度避免潜在氧化反应发生
烟气脱硝技术－SNCR
工艺流程
烟气脱硝技术
SNCR降低NOx
空间气速高：催化剂用量少 空间气速过高：气体与催化剂接触时间短，会使 NO的转化率降低 取决于要求的NO净化率、催化剂活性、NH3/NOx
当NOx的转化率为60～90％时，空间气速可选为 2200m/h～7000m/h
烟气脱硝技术－SCR
SCR应用于不同工厂时的工艺处理方案
烟气脱硝技术－SCR
反应器
NO还原率： 30％～60％
烟气脱硝技术－SNCR
主要影响因素
➢ 温度
烟气脱硝技术－SNCR
主要影响因素
➢ 停留时间 0.001～10s
烟气脱硝技术－SNCR
主要影响因素
➢ 混合程度 还原剂与烟气混合程度 取决于锅炉的形状和气流通过锅炉 的方式
➢ NH3/NOx摩尔比 1.05 SNCR要求氨的逸出量<5X10-6 ➢ 添加剂对SNCR的影响
第九章 氮氧化物污染控制
氮氧化物的性质及来源
控制氮氧化物排放的政策
燃烧过程中氮氧化物的形成机理 低氮氧化物燃烧技术 烟气脱硝技术
了解NOx的来源 掌握氮氧化物形成机理 理解低氮氧化物燃烧技术的原理和方法 了解各类烟气脱硝技术的原理和特点
烟气脱硝技术
脱硝技术的难点
➢ 处理烟气体积大 ➢ NOx浓度相当低 ➢ NOx的总量相对较大
含10％的亚锘酸铜的催化剂再230～ 260℃范围内，NO的转化率可达93％以上
以二氧化钛为载体的五氧化二钒催化 剂，在260～450℃下操作效果最好。
SCR催化剂的类型
SCR催化剂一般分为平板式、蜂窝式和波纹板式三种
平板式
蜂窝式
波纹板式
烟气脱硝技术－SCR
影响脱硝效率的因素－温度
最佳活性温度 250～450℃（最好 350～450℃）
空气
空气预热器
烟囱
烟囱k 烟囱
再生热
ESP
FGD
换热器
SCR
空气预热器 空气
烟道燃烧器
燃料 NH3
SCR系统构成
CONTROL SYSTEM 控制系统
AQUEOUS NH3 TANK 液氨罐
FLOW CONTROL 流量控制
PUMP泵
NH3 INJECTION GRID加氨槽
SOOTBLOWERS 吹灰器
固定床绝热反应器 中部为催化剂层
烟气脱硝技术－SCR
➢ SCR特点： （1）90％～95％NOX削减率； （2）氨泄漏量低,0-5ppm （3） 极好的空燃比控制，接近1.0. （4）广泛应用于日本、欧洲的燃气、燃油和燃煤锅
烟气脱硝技术－ 选择性非催化还原法（SNCR）
烟气脱硝技术－SNCR
主要影响因素
➢ SNCR过程中N2O的生成
烟气脱硝技术－SNCR
主要影响因素
➢ SNCR过程中N2O的生成
烟气脱硝技术－吸收法
碱液吸收
▪ 必须首先将一半以上的NO氧化为NOx ▪ NO/NO2＝1效果最佳
2NO2 2MOH MNO3 MNO2 H2O NO NO2 2MOH 2MNO2 H2O 2NO2 Na2CO3 NaNO3 NaNO2 CO2 NO NO2 Na2CO3 2NaNO2 CO2 M K , Na , Ca2 , Mg2 , (NH4 )
高温会引起催化剂表面烧结
低温催化剂 垃圾焚烧炉 高温催化剂 气轮机
烟气脱硝技术－SCR
影响脱硝效率的因素－催化剂量
SV＝处理气体量 /催化剂量
烟气脱硝技术－SCR
影响脱硝效率的因素－NH3/NOx
烟气脱硝技术－SCR
影响脱硝效率的因素－运行时间
烟气脱硝技术－SCR
影响脱硝效率的因素－空间气速的影响