烟气脱硝化学反应及应用

烟气脱硝的化学反应及其应用技术

【摘要】介绍NH3还原剂还原NO x的主要化学反应与相应的副反应。SCR和SNCR等实用技术介绍以及它们之间的比较。

【关键词】NO x、烟气脱硝、SCR、SNCR

【正文】将NO还原成N2,需要加入还原剂,氨(NH3)是目前烟气脱硝最有效的还原剂。在有氧情况下,NH3与烟气中NO x的还原反应如式(1)和式(2):

4NO + 4NH3+ O2→4N2+ 6H2O (1)

2NO2+ 4NH3+ O2→3N2+ 6H2O (2)

由于烟气中绝大多数是NO,在NO/NH3摩尔比接近1、氧气所占比例较小时,反应(1)是主要的,即N2是主要的反应产物,所以N2产生率可反映催化剂的选择性。对于选择性高的催化剂,N2的产生率应近似

于100%。此外,NO和NH3还有一个副反应,生成副产物N2O。N2O是温室气体,式(3)的反应是不希望发生的:

4NO + 4NH3+ 3O2→4N2O + 6H2O (3)

如果NO/ NH3<1,就意味着NH3除了式(1)反应外还有别的反应,一部分被氧气而不是被NO氧化。

NH3可以通过下述3个反应式被氧气氧化[1]:

2NH3+ 3/2O2→N2+ 3H2O (4)

2NH3+ 2O2→N2O + 3H2O (5)

2NH3+ 5/2O2→2NO + 3H2O (6)

近年来式(4)的反应得到了深入的研究,可用它来减少催化反应器

尾部氨的逃逸。

技术介绍：a、SCR技术还原剂以NH3为主,反应温度为320～400℃,催化剂成分主要为TiO2、V2O5、WO3,脱硝效率为70～90。还原剂喷射位置多选择于省煤器与SCR反应器间烟道内,会导致SO2氧化,NH3逃逸体积分数为3×10-6～5×10-6;NH3与SO3易形成铵盐,造成空气预热器堵塞或腐蚀;催化剂会造成系统压力损失;燃料的高灰分会磨耗。催化剂为,碱金属氧化物，会使催化剂钝化;此外,还受省煤器出口烟气温度的影响。

b.SNCR技术还原剂可用NH3或尿素,反应温度为900～1100℃,不使用催化剂,脱硝效率为25～50,还原剂通常在炉膛内喷射,但需与锅炉厂家配合;不会导致SO2氧化,NH3逃逸体积分数为10×10-6～15×10-6;对空气预热器的影响为不导致SO2的氧化,造成堵塞或腐蚀的机会为三者最低,没有系统压力损失;燃料对其无影响,此外,它受炉膛内烟气流速及温度分布的影响。

c.SNCR与SCR混合型技术还原剂可使用NH3或尿素,反应温度前段为900～1100℃,后段为320～400℃,后段加装少量催化剂(成分主要为TiO2,V2O5,WO3);脱硝效率为40～70;锅炉负荷不同还原剂喷射位置也不同,通常位于一次过热器或二次过热器后端;SO2氧化较SCR低,NH3逃逸体积分数为5×10-6～10×10-6;对空气预热器影响为SO2氧化率较SCR低,造成堵塞或腐蚀的机会较SCR低;催化剂用量较SCR小,产生的压力损失相对较低,燃料的影响与SCR相同;受锅炉的影响与SNCR影响相同。通过对以上3

种方法的比较,可以看出SCR脱硝效果比较好,但是工程造价高,SNC R工程造价低,但是效率不高,所以目前工程多采用效率和造价均中等的SNCR与SCR混合型。

【参考文献】刘清雅; 刘振宇; 烟气脱硫脱硝的研究进展化工学报2008

吴国庆. 无机化学. 高等教育出版社2002、3

包浩波 . 分析化学高等教育出版社1976、8

赵毅烟气脱硫脱硝的研究江苏环境科技期刊2005

沈伯雄; 施建伟选择性催化还原脱氮催化剂的再生及其应用评述

化工进展期刊2008、1