最新脱硝技术及设备介绍

SCR反应器
氨制备系统
2.4 SCR/NCR的技术参数比较
目录
尾部脱硝
SNCR SCR（中科同创（厦门）环境科技有限公司）
（北京国电龙源环保工程有限公司）
气体催化剂脱硝（河北天清环保科技开发有限公
司）
炉内脱硝
低NOx燃烧技术（大唐节能科技有限公司）
2.2 催化剂
催化剂是整个SCR系统的核心和关键，催化剂的 设计和选择是由烟气条件、组分来确定的，影响其设 计的三个相互作用的因素是NOx脱除率、NH3的逃逸 率和催化剂的体积。在形式上主要有板式、蜂窝式和 波纹板式三种。
催化剂的形式
2.2.1 SCR催化剂 特点
1、采用最合适的微孔容积和活性成分，使脱硝性能 和耐磨强度达到最佳平衡点，在保证脱硝率的同时 有效抑制SO2/SO3的转化率； 2、产品活性均匀，技术合理，即使表面被磨损后， 剩余部分的活性没任何改变，能够达到稳定的脱硝 性能； 3、低阻力，低温高活性，NOx去除率高，节约运行 费用； 4、高耐水性、高温耐腐蚀性、高机械强度和抗热能 力。
1 SNCR法脱硝技术概述
选择性非催化还原法（Selective Non-Catalytic Reduction）简称SNCR，80年代中期在国外研发成功。 是指将液氨、尿素等还原剂喷入炉内温度为850～ 1100℃的区域，还原剂（尿素）迅速热分解成NH3并 与烟气中的NOx进行选择性反应，NOx被还原为氮气 和水。此方法是以炉膛为反应器，工艺简单，操作方 便。
4.5 技术优点
1、在燃烧过程中将释放的NOx转化为环境无害的N2。
能够以较低的成本脱除NOX，运行和维护费用节省 60%—75%。 2、不改变锅炉结构，无需巨额的前期改造资金，不改 变现行的锅炉操作方式。 3、占地面积小，设施简单，尤其适合中小型锅炉、企 业动力锅炉及自备电厂锅炉炉内脱硝。 4、工艺简单，性能优越，省去了还原剂氨的添加，解 决了采用SCR催化剂堵塞和结垢的问题，节省了大量 的资金，是无需大设备投入，用于炉内脱硝的新技术。
2.1 系统组成及基本反应过程
脱硝系统主要由烟气系统、脱硝反应器、还原剂 制备系统、电气控制系统等几部分组成。 烟气由锅炉省煤器后的烟道引出，在SCR反应器 进口烟道设置氨喷射格栅，氨喷射格栅向烟气均匀地 注入经过空气稀释的氨气，氨气与烟气经过混合器进 行混合，再沿着竖直方向通过催化剂层。在催化剂的 作用下，烟气中的大部分氮氧化物与氨发生还原反应， 生成氮气和水蒸气。

4.2 分级燃烧原理

NOx再燃技术将80%－85%的燃料送入主燃区在空 气过量系数α>１的条件下燃烧，其余15%－20%的燃 料作为还原剂在主燃烧器的上部某一合适位置喷入形 成再燃区，再燃区空气过量系数α<１，再燃区不仅使 已经生成的NOx得到还原，同时还抑制了新的NOx的 生成，可进一步降低NOx的排放浓度。再燃区上方布 置燃尽风以形成燃尽区，保证再燃区出口的未完全燃 烧产物燃尽。
3 气体催化剂脱销概述
气体催化剂脱销的原理在于催化剂可以将难溶于 水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态 氧化物，然后用碱液吸收剂有NaOH、NH4OH等吸收， 以硝酸盐等形式回收N进行综合利用。
3.1 反应机理
气体催化剂的详细化学反应机理比较复杂。在实 际运用中，可根据低温条件下气体催化剂与NO的关键 反应进行调试。 低温条件下，气体催化剂与NO的关键反应如下： NO+O+M→NO2 NO2+M→NO3+O2
早在1980年日本的三菱公司就将天然气再燃技 术应用于实际锅炉，NOx排放减少50%以上。美国 能源部的“洁净煤技术”计划也包括再燃技术， 其示范项目分别采用煤或天然气作为再燃燃料， NOx排放减少30%到70%。在日本、美国、欧洲再 燃技术大量应用于新建电站锅炉和已有电站锅炉 的改造，在商业运行中取得良好的环境效益和经 济效益。
2.3 技术指标
（1）脱硝效率≧85%，根据设计需要可以达到98%以 上； （2）氨逃逸率≤3ppm，SO2/SO3转化率<1%；设备总阻 力≤1000Pa； （3）催化剂寿命≧2400h，装置使用寿命：30年； （4） NOx还原后为N2和水H2O，无二次污染。
技术优点 （1）技术成熟、安全可靠、脱硝效率高、运行费用低； （2）运行稳定、对主生产设备装置无影响，无二次污 染； （3）独特的适合中小规模脱硝专有技术，投资省、操 作管理简单、运行费用低。 应用领域 主要应用于燃煤发电锅炉、热电联产锅炉、集中供 热锅炉，焚化炉、烧结机、球团窑炉、焦化炉、玻璃窑 炉等烟气脱硝。

表1： 现有典型炉内脱氮技术的比较
上表中各炉内脱氮技术又以燃料分级效率较高。 燃料再燃技术是有效的降低NOx排放的措施。 NOx再燃技术又称为燃料分级或炉内还原（IFNR） 技术，它是降低NOx排放的诸多炉内方法中最有效的 措施之一。即便是采用烟气脱氮装置，仍需采用低 NOx燃烧措施，以降低烟气净化装置入口NOx浓度， 来降低净化装置的初始投资和运行费用。
在我国燃料再燃烧技术研究和应用起步较晚， 主要是因为我国过去对环保的要求较低，另一方 面则是出于技术经济上的考虑。 进入90年代，我国严重缺电局面开始缓和， 大气污染日益严重，1994年全国85个大中城市中 NOx超标的城市就有30个，占35%。1998年对全国 322个省控城市量监测结果分析，NOx年日平均值 范围在0.006-0.152mg/m3，全国平均为0.037mg/m3， 治理大气污染成为十分迫切的任务。随着环保要 求的不断提高，研究适应我国国情的低成本的再 燃低NOx燃烧技术具有良好的前景。
环工 吕长苓 2012309011
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0 氮氧化物的排放标准

2000年，我国氮氧化物排放量约为1177万吨，其中约 63%源于燃煤。按照目前的排放控制水平，到2020年我国 氮氧化物排放量将达到2363一2914万吨，超过美国成为第 一大氮氧化物排放国。控制氮氧化物排放的问题已是刻不 容缓。 2011年7月29日，国家环保总局发布新版《火电厂大气 污染物排放标准》，以下简称“新标准”。新标准适用于 使用单台出力 65t/h 以上除层燃炉、抛煤机炉外的燃煤发 电锅炉；各种容量的煤粉发电锅炉；单台出力 65t/h 以上 燃油、燃气发电锅炉；各种容量的燃气轮机组的火电厂； 单台出力65t/h 以上采用煤矸石、生物质、油页岩、石油焦 等燃料的发电锅炉。
3.2 吸收剂化学反应机理
常用碱液吸收剂有NaOH、NH4OH等。 用NaOH吸收尾气中氮氧化物的反应如下： 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2
3.3 气体催化法与SCR法对比
SCR反应原理示意图
2.1.1 工艺流程
2.1.2 反应化学方程式
（1）在有氧的条件下主要反应： 4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O （2）在无氧的条件下主要反应： 6NO2+8NH3→7N2+12H2O 6NO+4NH3→5 N2 +6 H2O
（7）运行成本低
某台小锅炉改造前后费用对比表
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炉内脱硝
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4.1 国内外燃料再燃技术发展概况

4.4 技术指标


采用强稳燃、高效燃烧的立体分级低氮煤粉燃烧技术 改造后，在燃用现场达标设计煤种时，将保证达到以下指 标： 1、燃烧器改造后，在燃用设计煤种、煤粉细度正常时， 在机组额定工况下，同时满足：飞灰含碳量低于改造前数 值，NOx排放水平改造后达到300~ 350 mg/m3。 2、锅炉效率保证达到或超过锅炉厂设计值。 3、燃烧器改造后具有良好的煤种适应性，在设计煤种范 围内、煤粉细度正常时，保证锅炉不发生严重结焦和腐蚀 现象。 4、火焰中心适当，不刷壁，炉膛出口烟温适当。 5、低氮燃烧器质保期：一年，燃烧器使用寿命保证在5年 以上。
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2 SCR法脱硝技术概述
选择性催化还原法（Selective Catalytic Reduction） 简称SCR，70年代后期在日本完成商业运行。是指在 钛基等金属氧化物催化剂的作用下，以液氨或尿素作 为还原剂，利用锅炉出口的烟气温度（280~400°C）， 有选择性地与烟气中的氮氧化物发生氧化还原反应， 生成无毒无污染的氮气和水，达到降解氮氧化物的目 的。此工艺的脱硝效率可达90%以上，是国内外电厂 应用最多，技术最成熟的一种烟气脱硝技术。
4.2.1 分级燃烧原理图
4.2.2 超细化煤粉再燃降低NOx排放示意图
4.3 抑制NOx 生成的措施
1.降低锅炉峰值温度,将燃烧区的煤粉量降低。 2.降低氧浓度（即降低过量空气系数），将部分二次