臭氧法脱硝技术方案

xxxx有限公司2×35t链条炉臭氧脱硝改造项目

技术规范书

目录

一、项目概况： (3)

二、臭氧脱硝技术要求 (3)

3 本项目脱硝方案 (4)

一、项目概况：

Xxx公司现有2台35t/h链条炉，无锡华光锅炉厂产品，2011年建成投产，锅炉现配套布袋除尘器，2套双碱法脱硫，未配套脱硝系统。原始NOx排放浓度约300mg/Nm3。

锅炉及烟气污染物排放情况如下表：

现有锅炉未配套脱硝设施，为满足当前超低排放标准要求，需对现有环保设施进行脱硝改造。根据现场环保设施运行情况结合类似项目经验，本次超低排放采用臭氧氧化法脱硝工艺。

二、臭氧脱硝技术要求

2.1 项目建设的规模

项目建设规模为2×35t/h链条锅炉脱硝工程。

2.2 脱硝系统总技术要求

（1）脱硝工艺要做到技术成熟、设备运行可靠；

（2）根据工程的实际情况尽量减少脱硝装置的建设投资；

（3）脱硝装置应布置合理；

（4）脱硝剂要有稳定可靠的来源；

（5）脱硝工艺氧化剂、水和能源等消耗少，尽量减少运行费用；

2.3设计依据

三、本项目脱硝方案

3.1脱硝技术浅析

一、NO X的生成机理

燃煤过程中会产生氮氧化物,主要有一氧化氮与二氧化氮,这两种统称做氮氧化物(NOx),燃煤过程中NOx的生成与排放量和煤燃烧的方式,尤其是温度与过量空气量等条件相关。燃煤过程中形成氮氧化物的途径主要有三个:热力型氮氧化物、快速型氮氧化物、燃料型氮氧化物以上三种类型的NOx,他们各自的生成量与煤的温度有关,在电厂机组中燃料型氮氧化物是最多的,占到氮氧化物总量的60%到80%,热力型氮氧化物其次,快速型氮氧化物最少。

二、脱硝方法选择

当前控制氮氧化物排放的方法可以分为三种,第一种是低氮氧化物燃烧技术,这种方法主要是通过技术手段,来抑制或者还原在燃烧过程中产生的氮氧化物,来降低氮氧化物的排放;第二种是炉膛喷射脱硝方法;第三种是烟气净化方法。烟气净化方法包括干法脱氮技术和湿法脱氮技术。下面将对他们分别进行介绍。:

1、低氮燃烧技术

由氮氧化物形成的条件可以知道,对氮氧化物的形成起决定性作用的为燃烧区域温度和过量空气系数。所以,低氮氧化物燃烧技术是通过对燃烧区域的温度与空气量进行控制,达到阻止氮氧化物生成从而降低排放的目的。低氮氧化物燃烧技术要求,在降低氮氧化物的同时,确保锅炉燃烧稳定,而且飞灰中的含碳量不得超标。目前经常用到的低氮氧化物燃烧技术主要有以下几种：燃烧优化、空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、烟气再循环技术、低NOx燃烧器

2、炉膛喷射脱销技术

这种方法是在炉膛上喷射某些物质,让它在一定的温度下还原已经生成的氮氧化物,以此来降低氮氧化物的排放量。这一过程包含喷水、喷氨和喷二次燃料等。但是喷水与喷二次燃料的方法,尚存在着如何将NO氧化为N02和解决非选择性反应的问题,因此,目前还不成熟。

3、选择性催化还原法SCR

选择性催化还原法(SCR)指通过使用催化剂,添加还原剂,还原剂分解成还原性气体如NH3和NOx,在催化作用下发生氧化还原反应,使NOx转化为氮气和水。

在这三种烟气脱确工艺中,SCR工艺的脱硝效和工艺成熟度最高。我国现在已建成或拟建的烟气脱硝工程中大多采用SCR工艺。该技术的反应温度为300~40℃

其反应如下:

4NH3+4NO+02=4N2+6H20 (1)

4NH3+6N0=5N2+6H20 (2)

2NH3+N0+N02=2N2+3H20 (3)

8NH3+6N02=7N2+12H20 (4)

其中上述反应式中以第一个化学反应方程式为主要反应,这是因为在烟气中95%NOx是以NO的形式存在。SCR工艺脱硝率通常可以达75%以上,可使出口烟气中排放的NOx浓度降到接近100mg/m3。还原剂的选择一般有氨水、液氨和尿素3种。SCR工艺的催化剂一般为金属氧化物,最为常见有V2O5、MnO2等..

4、选择性非催化还原法

选择性非催化还原法(SNCR)指在不用催化剂的情况下,把还原剂喷进炉膛,还原剂受热分解成NH3,与NOx反应生成N2和H2O，其反应温度为800`1200℃。

反应公式为:

NH3为还原剂: 4NH3+4N0+O2—4N2+6H2O (5)

尿素为还原剂: 2N0+C0F(NH2)2+1/202—2N2+CO2+2H2O (6)

SNCR工艺的脱硝率主要受到温度、NH3/N0X摩尔比、停留时间和锅炉尺寸等因素影响,对于大型电厂最多只能达到40%的去除率。SNCR工艺的最佳温度为850~1100℃。最佳NH3/NO X摩尔比为1:2。当工艺的停留时间设置成为Is 时,达到最大的脱硝率82%。

(3)联合工艺

联合工艺(SNCR-SCR)有两个反应区（2-4）。第一个为SNCR反应区,第二个为SCR反应区。NOx先进入SNCR工艺进行一部分的去除,然后NOx伴随着第一反应区的逃逸氨进入SCR工艺进行进一步的去除。主要反应公式参考SNCR与SCR工艺的反应公式见式(1)、(5)、(6)。由于第一步在SNCR工艺中预先去除部分NOx,在SCR工艺进口NOx浓度减小,对催化剂的依赖下降。相对于SCR工艺,联合工艺有效减少了投资与运行费用, 相对于单独的SNCR工艺提高了脱硝率。

联合工艺最初是在日本进行实验运行研宄。运行结果表明,运用联合工艺,NOx的去除率较单独SNCR上升20%左右,氨逃逸降低了4倍多.

图2- 4 SCR/SNCR联合法工艺图

(5)臭氧脱硝技术

烟气中NOx 的主要组成是NO（占95%），NO 难溶于水，而高价态的NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2和HNO3，溶解能力大大提高，从而可与后期的SO2同时吸收，达到同时脱硫脱硝的目的。

臭氧作为一种清洁的强氧化剂，可以快速有效地将NO 氧化到高价态。电子束法和脉冲电晕法虽然能够产生强氧化剂物质，如·OH、·HO2等，但工作环境恶劣，自由基存活时间非常短，能耗较高。O3的生存周期相对较长，将少量氧气或空气电离后产生O3，然后送入烟气中，可显著降低能耗。

1、臭氧脱硝机理

臭氧的氧化能力极强，从下表可知，臭氧的氧化还原电位仅次于氟，比过氧化氢、高锰酸钾等都高。此外，臭氧的反应产物是氧气，所以它是一种高效清洁的强氧化剂。

低温条件下，O3与NO 之间的关键反应如下：

NO+O3→NO2+O2（1）

NO2+O3→NO3+O2（2）

NO3+NO2→N2O5（3）

NO+O+M→NO2+M （4）

NO2+O→NO3（5）

臭氧脱硝主要是利用臭氧的强氧化性将NO 氧化为高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收转化为溶于水的物质，达到脱除的目的。在典型烟气温度下，臭氧对NO 的氧化效率可达85%以上，结合尾部湿法洗涤，脱硝效率也在O3/NO 摩尔比为0.9时达到86.27%。以下为臭氧脱硝工艺流程图。