火电厂燃煤烟气过氧化氢脱硝技术的研究及应用
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[ 2]
: 采 用 H 2 O2 作为脱 硝氧化
剂, H 2O 2 可以 NOx 转化成硝酸, 副产物可以综合利 用, 增加经济效益; H 2O 2 洗涤不会产生硝酸盐 , 避免 二次污染 ; H 2 O2 本身就是一种绿色的化学试剂, 对 环境不会产生危害。 H 2 O2 控制 NOx 排放技术引起 国内外众多学者的关注。 本文从 H 2 O2 脱硝机理、 技术路线、 关键参数以 及经济性评估等方面, 对国内外 H 2 O2 脱硝技术研 究进展进行了综述。针对不同工艺路线实现过程中 存在的问题进行了分析并提出一些建议 , 对今后的 技术的发展方向进行了展望。
[ 7]
: 2# OH
H 2O 2 + UV ( 200 ~ 280 nm )
2 H2 O2 脱硝技术路线
通过对 H 2 O2 脱硝机理的研究, 实现 H 2 O2 脱硝 12
2010年
李忠华等: 火电厂燃煤烟气过氧化氢脱硝技术的研究及应用
第 4期
条件下又分 解产生 NO, 同样 影响了 NO 的氧化效 率。因此, 最佳的 反应温 度在 500 ∃ 左右, 此时的 NO 氧化效率超过 90% 。 ( 3) SO2 影响。燃煤烟气中 SO2 的存在是否影 响 NO 的氧化效率, Collins 等
[ 10]
烟道喷入 H 2 O2 时, 在 UV 辐射下激发产生 # OH, 将 NO 氧化成 NO 2。 Cooper 等
[ 8]
对该套装置进行了改
进, 在 H 2 O2 喷入烟道之前, 用 UV 照射 H 2 O2, 激发 在中试试验装置上 产生自 由基 , 将自 由基 输送 到烟 道内。 并提出 了 紫外光喷嘴 的概念, 由于在这个概念中紫外光并 不照射烟气, 有望降低此系统的成本, 目前该项目正 在研究当中。马双忱等 采用 UV /H 2 O2 体系进行 烟气脱硫、 脱硝试验 研究。在模拟烟气条件下 , 当 p H为 3 . 3 , O 2 体积浓度大于 6 % , 溶液温度 < 45 ∃ , 加入金属催化离子时, SO2 以及 NOx 的脱除效率均 可达到 95 % 以上。该研究认为此 技术有望用于现 有传统湿式脱硫技术的改造 , 使其具有同时脱硫、 脱 硝功能。但 是, UV 本 身能耗 较高 , 达不 到节能 目 的。如何降低 UV /H 2 O2 体系中 UV 能耗是值得关 注的一个问题。 [ 14- 16] 2 . 3 吸收塔 H2 O 2 洗涤脱硝 通过采用吸收塔喷淋的方式进行氧化吸收, 从 而达到脱除 NOx 的目的。 2005 年, 美国航空局暨太 空总署和火凤公司共同研 制了一个新的氧 化系统 ( 多项废气污染物的控制系 统, 简称 M PCS 系统 ), 即在不需要催化剂和加热条件下, 喷入的 H 2 O2 在 气态阶段可将 NO 100% 氧化成 NO2, 然后再经过循 环喷射稳定化处理形成硝酸。 2006 年 3 月至 4 月 份在美国南卡州电厂 3MW 机组上进行测试 , NOx 脱除效率超过 98 . 25 % , SO 2 脱除率为 99 . 95 %, 脱 汞效率为 95 . 15 % 2 . 3 . 1 系统介绍 M PCS 系统是在低温条件下高效率脱除燃煤烟 气中 SO2、 NOx 和汞等物质的环保技术。该系统的 设计和程序已经获得美国专利局的专利。在小型机 组上试验成功之后 , 火凤公司已经开始筹备 220MW 机组上的 MPCS 应用系统。 原烟气通过引风机进入冷却塔或者热交换器以 降低烟气温度。如果采用冷却塔 , 还可以达到除尘 的目的, 冲洗水和灰尘流至沉淀池, 可重复使用; 冷 却的烟气进入 SO2 洗涤塔。 SO 2 在洗涤塔中称为低 质的硫酸 , 大部分金属和矿物氧化物也会溶解在洗 涤液中被排除。在脱硫洗涤塔中 , 由于 NO 难溶于 水, 不会被脱除, 因此, 吸收塔中仅形成硫酸。脱硫 后烟气经除雾器后进入 NOx 氧化室。由于 SO2 已 经被 脱 除, NO 在 氧 化 室 内接 近 100 % 被氧化成 NO2。这一步最大的突破是在气态、 低温 ( 43 ∃ ) 条 13
[ 5]
H NO3 ( g)
时, H 2 O2 喷射工
。
[ 5- 7]
H 2 O2 与烟气中 NO 反应主要反应有 2# OH
:
艺作为 SCR 脱硝技术的替代工艺具有经济可行性。 [ 10 ] C ollin s等 在肯尼 迪太空中 心 H 2O 2 中试装 置上 ( 烟气量 14 . 2m /m in ) 证实: 在 500 ∃ 条件下, NO 转 化率随 H 2 O2 /NO 摩尔比 的增加 而提高 , 当 H 2 O 2 /
[ 8- 9]
Leabharlann Baidu
, 验证了 在 500 ∃ 优化温 度条 件下 , 当 H 2 O 2 /
NO 摩尔比为 1 时, NO 的转化率达 90 %。 ( 2) 温度。温度对提高 NO 氧化率起着重要影 [ 12] 响。 Zam ansky 等 在 研究 H 2 O2 处 理空气污 染物 过程中同样也发现, 在 477 ~ 547 ∃ 的温度范围内, NO 脱除效率最高。 K asper 等 考察 NO 与反应温 度之间的关系。研究发现 , 当反应温度低于 400 ∃ 时, H 2O 2 激发产生的 # OH 有限 , 影响了 NO 氧化效 率; 当温度超过 600 ∃ , NO 氧化产生的 NO 2 在高温
[ 11] [ 5]
, 其在水中的溶解度顺序
为 : HNO3 > H 2 O2 > HNO 2 > N2 O4 > N 2O 3 > NO2 > NO。 NO 难溶于水 , 不易被脱除 , 可以通过加入氧化 剂将其氧化成溶解性较高的 NO 2, 然后通过洗涤等 方式脱除。 H 2 O2 氧化 NO 主要有以下两种方式: 1 . 1 常温下 H2 O2 与 NO 氧化反应
摘要 : H 2 O2 脱硝工艺是面向火电厂烟气污染物控制的一 种环境 友好型 控制技术 。 通过对 H 2 O2 脱硝 反应机 理 、 关 键影响因素 、 工艺路线和经济性等方面研究 , 综述了国内外 H 2 O 2 脱硝技术研 究进展 , 分析 了不同工 艺中存 在的问 题 , 并针对存在的问题进行了探讨 。 关键词 : 过氧化氢 ; 燃煤烟气 ; 火电厂 ; 脱硝 Abstrac:t The p rocess o f flue ga s pur ifica tion w ith H2 O2 aba teme nt o f n itrogen oxides has become a resou rce econom ica l and environmen t- friend ly techno l ogy. The mechan ism o f den itrifica tion w ith H2 O2, key in fluenc ing facto rs, te chno l ogy rou te and econom ic feasib ility from home and abroad w ere rev i ewed . A ccord ing to the p rob lems existing in d iffere nt techno logy rou tes, som e sugge sts we re pu t for w ard . Key words : hydrogen peroxide ; coa l- fired flue ga s ; p lan t powe r ; den itrifica tion 中图分类号 : X 701. 7 文献标识码 : B 文章编号 : 1674- 8069( 2010) 04- 011- 04
[ 6]
当反应温度高于 400 ∃ 时 , 反应动力学和平衡 有利于产物 NO 2 和 HNO3 的生成。在低温条件下 , NO 转化率可能会降低。 H 2 O2 作为引发剂, 在紫外光 ( UV ) 的照射下也 可以被激活、 分解 , 形成氧化能力更强的羟基 # OH, 与烟气中的 NOx 发生反应
11
2010 年 8月
电
力 科
技
与
环
保
第 26卷
第 4期
1 H2 O2 脱硝机理
H 2 O2 具有较强的氧化能力 , 其氧化电极点位较 高, 为 1 . 77V。 H 2O 2 结构式为 H - O - O - H 。 HO - OH 化学键断裂需要能量为 142 kJ /m o, l HOO - H 键断裂需要能量 较高为 1086 . 8 J/m o l 。 H 2 O2 在 热能或者辐射能的作用下 , 不同的化学键断裂可以 形成不同的自由基参与反应。依据 H 2 O2、 NOx 等物 质的亨利定律常数可知
3
HO2 # + H 2 O NO2 +# OH HNO 3 HNO 2
NO 摩尔比约为 1 时, NO 转化率逐渐趋于平缓 , 能 够达到 90 % 。研究表明, 该技术对实现 NOx 控制是 经济可行的。通过 Chem kin- % 模拟软件对 497 ~ 517 ∃ 条 件下 H 2 O2 氧 化 NO 的 动 力 学模 型 的 研 究
[ 4] [ 3]
技术路线主要有烟道喷入 H 2 O2 脱硝、 UV /H 2 O2 脱 硝、 吸收塔 H 2O 2 洗涤脱硝 3 种方式。 2 . 1 烟道喷入 H2 O2 脱硝 2 . 1 . 1 工艺流程 向高温烟道中喷入 H 2 O2, 利用烟道高温条件, 使得 H 2 O2 激发产生 # OH 和 HO 2 # 等强氧化性基 团, 与烟气中的 NOx 进行反应。该方法利用了烟道 的高温条件 ( > 400 ∃ ) 。在 H 2 O2 喷 入烟道与 NO 反应工艺设计中, 喷嘴的位置和类型是能否充分利 用 H 2 O2 的关键。喷嘴位 置不同, 烟气流速 和温度 分布不同 , 导 致 NO 转 化 效率 不 同。雾 化 喷嘴 功 能 : H 2 O2 喷入烟道之前需在喷嘴中保持冷却, 防 止其在高温下分解 ; 选择合适的喷嘴位置, 这样才能 满足反应所需要的温度 ; 当 H 2 O2 喷入热烟道时, 喷 入的 H 2 O2 粒径要满足要求 , 这样可使得 H 2 O2 蒸汽 与烟气混合均匀, 保证反应的充分性。在众多的影 响因素中, H 2 O2 /NO 摩尔比、 温度和 SO2 存在与否 等参数是影响脱除效果的关键因素。 2 . 1 . 2 影响因素 ( 1) H 2 O2 /NO 摩尔比。该比值对脱硝 效率起 着至关重要的作用, 增大 H 2 O2 /NO 摩尔比, 有助于 提高 NO 的转化率, 但同时也增加了投资费用和运 行成本。因此 , 确定合适的 H 2 O2 /NO 摩尔比是提高 工艺技术经济性的关键。与 SCR 技术比较分析发 现, 当 H 2 O2 /NO 摩尔比为 1 . 37
0 引言
根据中国环境监测总站提供的数据, 我国 2007 年的 NOx 排放量为 1643 . 4万 , t 其中工业 NOx 排放 量为 1 261 . 3万 , t 而电力行业占整个工业行业 NOx 排放量的 64 . 3% , 占全国总量的 45 . 5 % 。根据火电 厂未来增容的预测和燃煤增量的预计 , 十二五 期 间火电厂 NOx 的排放总量将由 2010 年的 1 050 万 t 增加到 1 200 万 t左右。这将极大危害人身健康和 国民经济的可持续发展。随着国民经济发展、 人口 增长和城市化进程的加快 , 中国 NOx 排放量将继续 增长。鉴于 NOx 对大气环境的不利影响以及目前 火电厂 NOx 排放控制的严峻形势 , 环保部于 2009 03 23 印发的 !2009 年 - 2010 年全国污染防治工作 要点 ∀中指出 , 京津冀地区、 长江三角洲和珠江三角 洲地 区, 新 建火 电 厂必 须 同步 建 设脱 硝装 置 , 到 2015 年前, 现役机组全部完成脱硝改造。同年, 国 家环境保护部发布的 !火电厂大气污染物排放标准 ( 征求意 见稿 ) ∀中 规 定了 更 加严 格 的排 放标 准 : 2010 01 01 , 重点地区 NOx 排放浓度为 200m g /m , 其他地区为 400m g /m , 同 时要求第 3 时段位于除 重点地区外的其他地区的火力发电锅炉须预留烟气
基金项目 : 国家高技术研究发展计划 ( 863计划 ) ( 2007AA 061803 )
3 3
脱除 NOx 装置空间。可见, 控制燃煤电厂 NOx 排放 量是电力企业继烟气除尘、 脱硫之后的第三项污染 重点治理工作。 目前 , NOx 控 制技术 主要 有选 择性 催化还 原 ( SCR) 和非选择性催化还原 ( SNCR) 。截至 2008 年 底, 全国已投运的烟气脱硝机组约 50 多台共 1 957 [ 1] 万 k W, 其中 SCR 机组占 90 . 5 % 。这些技术存在 设备投资和运行成本高、 催化剂 失活、 氨逃 逸等问 题。因此, 研发一种清洁节能、 高效稳定、 运行可靠 的脱硝新技术成为该领域研究的热点。过氧化氢脱 硝技术是面向烟气污染物控制的环境友好型治理工 艺。主要技术优点为
[2 , 4]
尽管 H 2 O2 亨利定律常数较低, 但是 H 2 O2 也能 够释放出来与 NOx 发生反应, 反应式为: NO ( g) + H 2O 2 ( g) NO2 ( g) + H 2 O( g) 不过, 在常温条件下该反应比较缓慢。 H 2 O2 与 NO 2 反应较为迅速 , 反应式为 : H 2 O2 ( g) + 2NO2 ( g) 1 . 2 自由基与 NO 氧化反应 在不同的高温条件下, H 2 O2 可以分解为 4 种 : OH + OH, HO2 + H, H 2O + O2, H 2 O + O2 或 H 2O + HO2。利用 H 2 O2 的氧化性, 主要就是创造反应条件 使得 H 2 O2 分解为 # OH H 2 O2 H 2 O2 +# OH NO + HO2 # NO2 +# OH NO +# OH
2010 年 8月
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第 26卷
第 4期
火电厂燃煤烟气过氧化氢脱硝技术的研究及应用
Study and application of flu e gas den itrification w ith H 2 O2 in coa l- fired pow er p lants
李忠华 , 柏 源, 薛建明 , 王小明 (国电环境保护研究院 , 江苏 南京 210031)
: 采 用 H 2 O2 作为脱 硝氧化
剂, H 2O 2 可以 NOx 转化成硝酸, 副产物可以综合利 用, 增加经济效益; H 2O 2 洗涤不会产生硝酸盐 , 避免 二次污染 ; H 2 O2 本身就是一种绿色的化学试剂, 对 环境不会产生危害。 H 2 O2 控制 NOx 排放技术引起 国内外众多学者的关注。 本文从 H 2 O2 脱硝机理、 技术路线、 关键参数以 及经济性评估等方面, 对国内外 H 2 O2 脱硝技术研 究进展进行了综述。针对不同工艺路线实现过程中 存在的问题进行了分析并提出一些建议 , 对今后的 技术的发展方向进行了展望。
[ 7]
: 2# OH
H 2O 2 + UV ( 200 ~ 280 nm )
2 H2 O2 脱硝技术路线
通过对 H 2 O2 脱硝机理的研究, 实现 H 2 O2 脱硝 12
2010年
李忠华等: 火电厂燃煤烟气过氧化氢脱硝技术的研究及应用
第 4期
条件下又分 解产生 NO, 同样 影响了 NO 的氧化效 率。因此, 最佳的 反应温 度在 500 ∃ 左右, 此时的 NO 氧化效率超过 90% 。 ( 3) SO2 影响。燃煤烟气中 SO2 的存在是否影 响 NO 的氧化效率, Collins 等
[ 10]
烟道喷入 H 2 O2 时, 在 UV 辐射下激发产生 # OH, 将 NO 氧化成 NO 2。 Cooper 等
[ 8]
对该套装置进行了改
进, 在 H 2 O2 喷入烟道之前, 用 UV 照射 H 2 O2, 激发 在中试试验装置上 产生自 由基 , 将自 由基 输送 到烟 道内。 并提出 了 紫外光喷嘴 的概念, 由于在这个概念中紫外光并 不照射烟气, 有望降低此系统的成本, 目前该项目正 在研究当中。马双忱等 采用 UV /H 2 O2 体系进行 烟气脱硫、 脱硝试验 研究。在模拟烟气条件下 , 当 p H为 3 . 3 , O 2 体积浓度大于 6 % , 溶液温度 < 45 ∃ , 加入金属催化离子时, SO2 以及 NOx 的脱除效率均 可达到 95 % 以上。该研究认为此 技术有望用于现 有传统湿式脱硫技术的改造 , 使其具有同时脱硫、 脱 硝功能。但 是, UV 本 身能耗 较高 , 达不 到节能 目 的。如何降低 UV /H 2 O2 体系中 UV 能耗是值得关 注的一个问题。 [ 14- 16] 2 . 3 吸收塔 H2 O 2 洗涤脱硝 通过采用吸收塔喷淋的方式进行氧化吸收, 从 而达到脱除 NOx 的目的。 2005 年, 美国航空局暨太 空总署和火凤公司共同研 制了一个新的氧 化系统 ( 多项废气污染物的控制系 统, 简称 M PCS 系统 ), 即在不需要催化剂和加热条件下, 喷入的 H 2 O2 在 气态阶段可将 NO 100% 氧化成 NO2, 然后再经过循 环喷射稳定化处理形成硝酸。 2006 年 3 月至 4 月 份在美国南卡州电厂 3MW 机组上进行测试 , NOx 脱除效率超过 98 . 25 % , SO 2 脱除率为 99 . 95 %, 脱 汞效率为 95 . 15 % 2 . 3 . 1 系统介绍 M PCS 系统是在低温条件下高效率脱除燃煤烟 气中 SO2、 NOx 和汞等物质的环保技术。该系统的 设计和程序已经获得美国专利局的专利。在小型机 组上试验成功之后 , 火凤公司已经开始筹备 220MW 机组上的 MPCS 应用系统。 原烟气通过引风机进入冷却塔或者热交换器以 降低烟气温度。如果采用冷却塔 , 还可以达到除尘 的目的, 冲洗水和灰尘流至沉淀池, 可重复使用; 冷 却的烟气进入 SO2 洗涤塔。 SO 2 在洗涤塔中称为低 质的硫酸 , 大部分金属和矿物氧化物也会溶解在洗 涤液中被排除。在脱硫洗涤塔中 , 由于 NO 难溶于 水, 不会被脱除, 因此, 吸收塔中仅形成硫酸。脱硫 后烟气经除雾器后进入 NOx 氧化室。由于 SO2 已 经被 脱 除, NO 在 氧 化 室 内接 近 100 % 被氧化成 NO2。这一步最大的突破是在气态、 低温 ( 43 ∃ ) 条 13
[ 5]
H NO3 ( g)
时, H 2 O2 喷射工
。
[ 5- 7]
H 2 O2 与烟气中 NO 反应主要反应有 2# OH
:
艺作为 SCR 脱硝技术的替代工艺具有经济可行性。 [ 10 ] C ollin s等 在肯尼 迪太空中 心 H 2O 2 中试装 置上 ( 烟气量 14 . 2m /m in ) 证实: 在 500 ∃ 条件下, NO 转 化率随 H 2 O2 /NO 摩尔比 的增加 而提高 , 当 H 2 O 2 /
[ 8- 9]
Leabharlann Baidu
, 验证了 在 500 ∃ 优化温 度条 件下 , 当 H 2 O 2 /
NO 摩尔比为 1 时, NO 的转化率达 90 %。 ( 2) 温度。温度对提高 NO 氧化率起着重要影 [ 12] 响。 Zam ansky 等 在 研究 H 2 O2 处 理空气污 染物 过程中同样也发现, 在 477 ~ 547 ∃ 的温度范围内, NO 脱除效率最高。 K asper 等 考察 NO 与反应温 度之间的关系。研究发现 , 当反应温度低于 400 ∃ 时, H 2O 2 激发产生的 # OH 有限 , 影响了 NO 氧化效 率; 当温度超过 600 ∃ , NO 氧化产生的 NO 2 在高温
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, 其在水中的溶解度顺序
为 : HNO3 > H 2 O2 > HNO 2 > N2 O4 > N 2O 3 > NO2 > NO。 NO 难溶于水 , 不易被脱除 , 可以通过加入氧化 剂将其氧化成溶解性较高的 NO 2, 然后通过洗涤等 方式脱除。 H 2 O2 氧化 NO 主要有以下两种方式: 1 . 1 常温下 H2 O2 与 NO 氧化反应
摘要 : H 2 O2 脱硝工艺是面向火电厂烟气污染物控制的一 种环境 友好型 控制技术 。 通过对 H 2 O2 脱硝 反应机 理 、 关 键影响因素 、 工艺路线和经济性等方面研究 , 综述了国内外 H 2 O 2 脱硝技术研 究进展 , 分析 了不同工 艺中存 在的问 题 , 并针对存在的问题进行了探讨 。 关键词 : 过氧化氢 ; 燃煤烟气 ; 火电厂 ; 脱硝 Abstrac:t The p rocess o f flue ga s pur ifica tion w ith H2 O2 aba teme nt o f n itrogen oxides has become a resou rce econom ica l and environmen t- friend ly techno l ogy. The mechan ism o f den itrifica tion w ith H2 O2, key in fluenc ing facto rs, te chno l ogy rou te and econom ic feasib ility from home and abroad w ere rev i ewed . A ccord ing to the p rob lems existing in d iffere nt techno logy rou tes, som e sugge sts we re pu t for w ard . Key words : hydrogen peroxide ; coa l- fired flue ga s ; p lan t powe r ; den itrifica tion 中图分类号 : X 701. 7 文献标识码 : B 文章编号 : 1674- 8069( 2010) 04- 011- 04
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当反应温度高于 400 ∃ 时 , 反应动力学和平衡 有利于产物 NO 2 和 HNO3 的生成。在低温条件下 , NO 转化率可能会降低。 H 2 O2 作为引发剂, 在紫外光 ( UV ) 的照射下也 可以被激活、 分解 , 形成氧化能力更强的羟基 # OH, 与烟气中的 NOx 发生反应
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第 26卷
第 4期
1 H2 O2 脱硝机理
H 2 O2 具有较强的氧化能力 , 其氧化电极点位较 高, 为 1 . 77V。 H 2O 2 结构式为 H - O - O - H 。 HO - OH 化学键断裂需要能量为 142 kJ /m o, l HOO - H 键断裂需要能量 较高为 1086 . 8 J/m o l 。 H 2 O2 在 热能或者辐射能的作用下 , 不同的化学键断裂可以 形成不同的自由基参与反应。依据 H 2 O2、 NOx 等物 质的亨利定律常数可知
3
HO2 # + H 2 O NO2 +# OH HNO 3 HNO 2
NO 摩尔比约为 1 时, NO 转化率逐渐趋于平缓 , 能 够达到 90 % 。研究表明, 该技术对实现 NOx 控制是 经济可行的。通过 Chem kin- % 模拟软件对 497 ~ 517 ∃ 条 件下 H 2 O2 氧 化 NO 的 动 力 学模 型 的 研 究
[ 4] [ 3]
技术路线主要有烟道喷入 H 2 O2 脱硝、 UV /H 2 O2 脱 硝、 吸收塔 H 2O 2 洗涤脱硝 3 种方式。 2 . 1 烟道喷入 H2 O2 脱硝 2 . 1 . 1 工艺流程 向高温烟道中喷入 H 2 O2, 利用烟道高温条件, 使得 H 2 O2 激发产生 # OH 和 HO 2 # 等强氧化性基 团, 与烟气中的 NOx 进行反应。该方法利用了烟道 的高温条件 ( > 400 ∃ ) 。在 H 2 O2 喷 入烟道与 NO 反应工艺设计中, 喷嘴的位置和类型是能否充分利 用 H 2 O2 的关键。喷嘴位 置不同, 烟气流速 和温度 分布不同 , 导 致 NO 转 化 效率 不 同。雾 化 喷嘴 功 能 : H 2 O2 喷入烟道之前需在喷嘴中保持冷却, 防 止其在高温下分解 ; 选择合适的喷嘴位置, 这样才能 满足反应所需要的温度 ; 当 H 2 O2 喷入热烟道时, 喷 入的 H 2 O2 粒径要满足要求 , 这样可使得 H 2 O2 蒸汽 与烟气混合均匀, 保证反应的充分性。在众多的影 响因素中, H 2 O2 /NO 摩尔比、 温度和 SO2 存在与否 等参数是影响脱除效果的关键因素。 2 . 1 . 2 影响因素 ( 1) H 2 O2 /NO 摩尔比。该比值对脱硝 效率起 着至关重要的作用, 增大 H 2 O2 /NO 摩尔比, 有助于 提高 NO 的转化率, 但同时也增加了投资费用和运 行成本。因此 , 确定合适的 H 2 O2 /NO 摩尔比是提高 工艺技术经济性的关键。与 SCR 技术比较分析发 现, 当 H 2 O2 /NO 摩尔比为 1 . 37
0 引言
根据中国环境监测总站提供的数据, 我国 2007 年的 NOx 排放量为 1643 . 4万 , t 其中工业 NOx 排放 量为 1 261 . 3万 , t 而电力行业占整个工业行业 NOx 排放量的 64 . 3% , 占全国总量的 45 . 5 % 。根据火电 厂未来增容的预测和燃煤增量的预计 , 十二五 期 间火电厂 NOx 的排放总量将由 2010 年的 1 050 万 t 增加到 1 200 万 t左右。这将极大危害人身健康和 国民经济的可持续发展。随着国民经济发展、 人口 增长和城市化进程的加快 , 中国 NOx 排放量将继续 增长。鉴于 NOx 对大气环境的不利影响以及目前 火电厂 NOx 排放控制的严峻形势 , 环保部于 2009 03 23 印发的 !2009 年 - 2010 年全国污染防治工作 要点 ∀中指出 , 京津冀地区、 长江三角洲和珠江三角 洲地 区, 新 建火 电 厂必 须 同步 建 设脱 硝装 置 , 到 2015 年前, 现役机组全部完成脱硝改造。同年, 国 家环境保护部发布的 !火电厂大气污染物排放标准 ( 征求意 见稿 ) ∀中 规 定了 更 加严 格 的排 放标 准 : 2010 01 01 , 重点地区 NOx 排放浓度为 200m g /m , 其他地区为 400m g /m , 同 时要求第 3 时段位于除 重点地区外的其他地区的火力发电锅炉须预留烟气
基金项目 : 国家高技术研究发展计划 ( 863计划 ) ( 2007AA 061803 )
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脱除 NOx 装置空间。可见, 控制燃煤电厂 NOx 排放 量是电力企业继烟气除尘、 脱硫之后的第三项污染 重点治理工作。 目前 , NOx 控 制技术 主要 有选 择性 催化还 原 ( SCR) 和非选择性催化还原 ( SNCR) 。截至 2008 年 底, 全国已投运的烟气脱硝机组约 50 多台共 1 957 [ 1] 万 k W, 其中 SCR 机组占 90 . 5 % 。这些技术存在 设备投资和运行成本高、 催化剂 失活、 氨逃 逸等问 题。因此, 研发一种清洁节能、 高效稳定、 运行可靠 的脱硝新技术成为该领域研究的热点。过氧化氢脱 硝技术是面向烟气污染物控制的环境友好型治理工 艺。主要技术优点为
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尽管 H 2 O2 亨利定律常数较低, 但是 H 2 O2 也能 够释放出来与 NOx 发生反应, 反应式为: NO ( g) + H 2O 2 ( g) NO2 ( g) + H 2 O( g) 不过, 在常温条件下该反应比较缓慢。 H 2 O2 与 NO 2 反应较为迅速 , 反应式为 : H 2 O2 ( g) + 2NO2 ( g) 1 . 2 自由基与 NO 氧化反应 在不同的高温条件下, H 2 O2 可以分解为 4 种 : OH + OH, HO2 + H, H 2O + O2, H 2 O + O2 或 H 2O + HO2。利用 H 2 O2 的氧化性, 主要就是创造反应条件 使得 H 2 O2 分解为 # OH H 2 O2 H 2 O2 +# OH NO + HO2 # NO2 +# OH NO +# OH
2010 年 8月
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环
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第 26卷
第 4期
火电厂燃煤烟气过氧化氢脱硝技术的研究及应用
Study and application of flu e gas den itrification w ith H 2 O2 in coa l- fired pow er p lants
李忠华 , 柏 源, 薛建明 , 王小明 (国电环境保护研究院 , 江苏 南京 210031)