烟气脱硫脱硝在活性石灰上的应用分析

烟气脱硫脱硝技术在活性石灰上的应用前景

一、关于在活性石灰系统上增加脱硫系统的必要性

据五台云海活性石灰回转窑生产线的废气系统监测数值，其SO2的在线监测数值是37.44mg/Nm³，考虑到五台云海项目的燃料为煤粉，其他采用煤气或者煤气煤粉混烧的项目，其SO2的排放浓度会更低。这个当量的排放浓度，已经远远低于国家允许的排放标准。而且，成品石灰（CaO）本身就是用来脱硫使用的。因此，在活性石灰生产线上没有必要再增加脱硫的投资费用。

二、脱硝技术

1、目前脱硝技术的背景和现状。

常见的脱硝技术中，根据氮氧化物的形成机理，降氮减排的技术措施可以分为两大类：

一类是从源头上治理。控制煅烧中生成NOx。其技术措施：①采用低氮燃烧器；②分解炉和管道内的分段燃烧，控制燃烧温度；③改变配料方案，采用矿化剂，降低熟料烧成温度。

另一类是从末端治理。控制烟气中排放的NOx，其技术措施：①选择性非催化还原法（SNCR）；②选择性催化还原法（SCR），以上两种技术已在国内电力行业和钢铁行业（烧结）中广泛应用及推广；③SNCR/SCR联合脱硝技术，国内水泥脱硝还没有成功经验；④生物脱硝技术（正处于研发阶段）。

国内的脱硝技术，尚属探索示范阶段，还未进行科学总结。各种

设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行是否可靠？脱硝效率、运行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。

针对回转窑生产活性石灰的系统特点，燃烧控制氮氧化物不仅增加了设备成本，而且对于尾气的氮氧化物的减少效果并不明显，我们这里只研究烟气氮氧化物的脱硝技术。

燃烧后脱硝在水泥行业大概分为一下四种类型。相比前两种，后边两种技术相对利用较少，处理量也偏小。

1）选择性非催化还原脱硝（SNCR）

2) 选择性催化还原脱硝（SCR）

3）活性炭吸附

4）电子束脱硝技术

其中：

（1）选择性非催化还原脱硝（SNCR）。选择性非催化还原是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原 NOx 。还原剂只和烟气中的 NOx反应，一般不与氧反应，该技术不采用催化剂，所以这种方法被称为选择性非催化还原法（SNCR）。由于该工艺不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为 850 ~ 1100℃的区域，迅速热分解成 NH3，与烟气中的NOx反应生成N2和水。

（2）选择性催化还原技术（SCR)

SCR是目前最成熟的烟气脱硝技术, 它是一种炉后脱硝方法,最早由日本于20世纪60~70年代后期完成商业运行,是利用还原剂(NH3,尿素)在金属催化剂作用下,选择性地与NOx反应生成N2和H2O, 而不是被O2氧化,故称为“选择性”。目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR2种。此2种方法都是利用氨对NOx的还原功能,在催化剂的作用下将NOx(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N2和水,还原剂为NH3。

目前，在SCR中使用的催化剂大多以TiO2为载体，以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3为活性成分，制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型。应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂（345℃～590℃）、中温催化剂（260℃～380℃）和低温催化剂（80℃～300℃），

不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应温度偏低，催化剂的活性会降低，导致脱硝效率下降，且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏；如果反应温度过高，NH3容易被氧化，NOx 生成量增加，还会引起催化剂材料的相变，使催化剂的活性退化。目前，国内外SCR系统大多采用高温催化剂，反应温度区间为315℃～400℃。该方法在实际应用中的优缺点如下。

优点：该法脱硝效率高，价格相对低廉，目前广泛应用在国内外工程中，成为电站烟气脱硝的主流技术。

缺点：燃料中含有硫分, 燃烧过程中可生成一定量的SO3。添加催化剂后, 在有氧条件下, SO3 的生成量大幅增加, 并与过量的NH3 生成NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蚀性和粘性, 可导致尾部烟道设备损坏。虽然SO3 的生成量有限, 但其造成的影响不可低估。另外,催化剂中毒现象也不容忽视。

（3）活性炭吸附技术

活性炭联合脱硫、脱氮工艺主要由吸附、解吸与硫回收三部分组成。

吸附器内分为上下两级炭床，第一级炭床的作用是脱除SO2，烟气流经第二级炭床时，再喷入氨除去NOx，净化后的烟气由烟囱排至大气。

优缺点：

适合缺水地区的烟气脱硫脱硝；

可以硫酸铵、硫酸、SO2形式回收副产物；

能耗（风机、蒸汽）和活性碳消耗导致运行费较高；

废活性炭属危险废物需安全处置。

（4）电子束脱硝技术

电子束辐照氨法烟气脱疏、脱氮技术是一种无排水型干式排烟处理技术，始于20世纪70年代。

该技术通过向锅炉排烟照射电子束和喷人氨气，能够同时除去排烟中含有的硫氧化物(SO2)、氮氧比物(NOx)，可分别达到90％和80％的脱除效率。

优缺点：

可同时脱除SO2、NOX；

一次性投资高，能耗高；

电源需进口；

控制不好时氨逃逸严重；

总结以上四种脱硝技术，前两种已经得到广泛的应用，且也已经技术相对成熟，而后两种受限于较小的处理风量的限制，只在一些小型燃煤机组和企业得到应用，而且相对费用也较高，不利于其在石灰行业的推广和应用。SCR技术虽然技术成熟，但其成本与SNCR技术来说，相同一条处理线的初期投资成本，SCR是SNCR的至少5-6倍以上，而且对于活性石灰的生产技术来说，从预热器废气风管处排出的废气温度一般控制在250℃以下，相对于SCR脱硝催化剂最佳使用温度300-400℃，相差比较大，如果单纯为了提高废气温度而增加燃料消耗，反而不利于能源的高效利用。相比于SCR技术，SNCR其反应温度850—1100℃，正好处于回转窑窑尾废气的温度范围之内，其在回转窑的技术推广可能更加有利。

2、设备厂家

通过上述分析以及国内SNCR技术的成熟程度，建议在活性石灰