初,炽热碳还原法脱硝技术
火电厂脱硝技术浅析
【 关键词 】 催化剂 ； 火 电厂脱硝 技术 ； 低Ｎ Ｏ 燃 烧
【 中图分类号 】 Ｘ ７ ７ ３
【 文献标识码 】 Ｂ
【 文章编号 】 ２ ０ ９ ５ — ２ ０ ６ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ｌ ８ — ０ １ ５ ０ － ０ ２
表 １ 烟 气 脱硝 蛉技 术 比较
方 法 原 理 技 术 特 点
漏可能造成＝； 盘污 染
控 制 水 平 看 来 ，可 能 不 用等 到 ２ ０ ２ ０年 ， １ ０ ０ ０万 ｔ 的 氮氧 化 物
排 放 量 旱 已达 到 。 为 了我 国未 来 的 发展 ， 我 国特 颁布 实施 了几
项相 关法律 ， 显 然 ＮＯ 排 放 量 将 被 紧 紧 的控 制 ， 因此 ， 火 电厂 脱 硝 将 会 是 新 一 个 商机 ， 把 握 这 次机 会 你 将会 脱 引 而 出。
配风 系统 非 常 复 杂 。
在待 定催 化 荆作 用下 。 用氯 或 其 他 还 原 脱 除率 高 ， 被 认 为是 最好 的烟 气 Ｓ Ｃ Ｒ 荆 选择 性 地将 ＮＯ 还原 Ｎ 脱硝技术。投资和操作费用大． ２和 Ｈ 也 存 在 Ｎｉ ｔ
，
的 泄 术
为两 种 ： 烟 气 脱 硝 与低 ＮＯ 燃 烧 。本 文 重 点 介 绍 了 烟 气 脱 硝 技 术 与 低 Ｎｏ ｔ 燃 烧 技 术 的 技 术 特 点 和 主 要 方法 。着 重 阚述 了选 择 性 催 化 还 原 法
（ Ｓ Ｃ Ｒ） 的原 理 、 主 要 影 响因 素 及 流 程 ， 并 且包 括 还 原 剂 与 催 化 剂 的 性 能 与选 择 比较 。
ｌ能源。 电力
Ｌ ｏ Ｗ Ｃ Ａ Ｒ Ｂ ｏ Ｗ Ｏ Ｒ ｌ Ｌ Ｄ ２ 叫３ 荡
炽热碳还原技术讨论总结
炽热碳还原技术讨论总结1、采用廉价碳体替代氨具有重要意义, 脱硝工艺应满足耐尘、耐硫、温降低或低温、阻力小的特点2、炽热碳还原技术需要在高温下500-900℃进行，对于不同体系(发电、供热及化工生产)工艺流程及锅炉结构均相同、差异较大，脱硝反应器的位置选取必须合适，具有一定难度，但如果选对具有重要的实际推广价值。
3、根据脱硝反应机理:C+2NO=CO2+N22C+2NO=2CO+ N22C+2NO2=2CO2+ N24C+2NO2=4CO+ N22CO+2NO=2CO2+ N24CO+2NO2=4CO2+ N2(1)在相同的环境下，C+NO X和CO+NO X对脱硝的贡献非常重要,需要进行研究判断。
(2)CO与NO X在高温500-900℃无催化剂下是否反应及反应时间及脱硝率需要探讨。
(3)如果(2)成立,适宜的炽热碳还原脱硝技术的脱硝剂气体CO比固体碳要有优势。
5、是否能够在燃煤锅炉中，调整过量空气系数大小，调节过氧指数、使NO X的产生量减少，同时调节条件利用烟气中CO还原NO X。
6、开发低温催化剂，使碳或CO在低温条件下,可以与氮氧化物反应，解决脱硝位置难选问题，但催化剂需要耐硫、防尘。
7、若采用CO还原脱硝，需要解决CO的来源，可以采用小型煤气发生炉提供CO, 如有外供CO最经济8、采用碳或CO脱硝，均需选择适宜脱硝反应器。
9、已对旭阳焦化脱硝进行了调研，旭阳焦化脱硝的是炉顶燃烧后的荒煤气，出口温度800-900℃，原先该部分热量没有回收利用，现已设置废热锅炉产蒸汽回收热量，这部分最大的优点是荒煤气是脱硫后燃耗，烟气含硫量很低，不需要再设置脱硫装置，现排放量为900ppm，利于催化脱硝。
根据以上讨论，可以开展工作;1、建立一套炽热碳还原实验装置，对C和CO脱硝反应进行研究，分为气固和气气两个体系，具体问题需进一步讨论。
2、依据已有文献及实验结果进行脱硝工艺设计。
3、根据旭阳荒煤气脱硝特点进行脱硝工艺设计。
脱硝SCR知识培训
脱硝SCR知识培训目录一、脱硝技术概述 (2)1. 脱硝技术简介 (3)2. 脱硝技术的发展与应用现状 (4)3. 脱硝技术的重要性及其意义 (6)二、选择性催化还原技术原理 (7)1. SCR技术定义及工作原理 (8)2. SCR系统的组成要素 (9)3. SCR技术的反应过程分析 (11)三、脱硝SCR系统设备与操作 (13)1. 设备概述 (13)（1）催化剂及其作用 (15)（2）反应器与管道系统 (16)（3）尿素喷射系统 (17)（4）检测仪表与控制系统 (18)2. 系统操作流程 (20)（1）系统运行前的准备 (21)（2）系统启动与运行操作 (23)（3）系统维护与停机操作 (25)四、脱硝SCR系统性能与优化 (26)1. 系统性能评估指标及方法 (28)2. 系统性能影响因素分析 (29)3. 系统优化措施与建议 (30)五、脱硝SCR系统的安全与环境保护要求 (31)1. 安全操作规范及注意事项 (32)2. 环境保护法规与标准 (33)3. 系统对环境的影响及应对措施 (34)六、脱硝SCR技术培训与实践操作指导 (35)1. 培训目标与课程设置建议 (36)2. 培训内容与教学方法探讨 (37)3. 实践操作指导与案例分析分享 (38)一、脱硝技术概述脱硝（哥伦山利脱硝）是减少或消除燃烧过程中氮氧化物（NOx）排放的关键技术之一。
在化石燃料燃烧过程中，高温有助于空气中的氮气和氧气发生反应，产生NOx，这对环境构成了严重的污染。
脱硝技术的目标就是通过各种方法减少或去除这些污染物，从而保护空气质量和增进人类健康。
主要的脱硝技术可以分为两大类：选择性催化还原（SCR）技术和选择性非催化还原（SNCR）技术。
将NOx还原为氮气和水。
SCR技术效率高、处理量大，但需要投资和维护催化剂，且运行成本相对较高。
选择性非催化还原技术则不需要催化剂，直接在高温下通过喷雾或喷射还原剂与NOx发生反应，生成氮气和水。
国内烟气脱硝技术的应用
国内烟气脱硝技术的应用作者：王明智来源：《沿海企业与科技》2011年第02期［摘要］脱硝技术主要分为低NOX燃烧技术和烟气脱硝。
烟气脱硝是目前发达国家普遍采用的减少NOX排放的方法，具有很高的脱硝效率，应用较为成熟的有选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、电子束法以及炽热碳还原等技术。
SCR(选择性催化还原法)是目前绝对主流的也是商业化最为成功的烟气脱硝技术。
［关键词］烟气脱硝；选择性催化还原；喷氨格栅；反应器［作者简介］王明智，华能海南发电股份有限公司东方电厂，海南海口，570311［中图分类号］ X701.3 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2011）02-0026-0004一、前言氮氧化物是造成大气污染的主要来源之一。
通常所说的氮氧化物NOX有多种不同形式：是主要的大气污染物。
我国氮氧化物的排放量中70%来自于煤的直接燃烧，电力工业是我国主要的燃煤大户，因此火力发电厂是氮氧化物排放的主要来源之一。
脱硝市场从20世纪80年代开始，先后经历了日本、欧洲、美国的变迁，目前已经在中国渐渐启动。
北京市新的锅炉排放标准（DB11/139-2006）规定燃煤锅炉NOX不得高于100mg/Nm3。
随着北京市新标准的颁布，全国范围都会逐渐加强燃煤锅炉NOX排放的限定，可以预见在不远的将来，所有的发电燃煤锅炉及新上机组都将安装脱硝装置并达到排放标准。
二、脱硝技术介绍脱硝技术主要分为低NOX燃烧技术和烟气脱硝。
其中，低NOX燃烧技术已经在国内新建电厂得到广泛的应用，而烟气脱硝技术则更多地在国外得到广泛的应用。
烟气脱硝是目前发达国家普遍采用的减少NOX排放的方法，具有很高的脱硝效率，应用较为成熟的有选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、电子束法以及炽热碳还原等技术。
SCR(选择性催化还原法)是目前绝对主流的也是商业化最为成功的烟气脱硝技术，烟气脱硝效率能达到90%以上。
一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法及其装置
一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法及其装置随着环保意识的日益提高，对于工业废气排放的治理问题也越来越受到关注。
窑炉作为工业生产中常见的设备，其烟气排放对环境造成的影响也不容忽视。
窑炉烟气的脱硝工艺成为了一个备受关注的话题。
本文将以一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法及其装置为主题，深入探讨这一重要技术，帮助读者更加全面地了解其相关信息。
1. 方法简介在窑炉烟气脱硝过程中，炭还原法是一种常见且有效的方法。
其原理是利用石墨烟碳在高温下与氮氧化物发生化学反应，从而将氮氧化物转化为氮气和水。
这一方法通过添加适量的石墨烟碳到窑炉燃烧鼓风中，可以达到降低烟气中氮氧化物含量的效果。
2. 装置设计为了实现窑炉烟气炭还原脱硝的方法，需要设计相应的装置。
这一装置通常包括石墨烟碳添加装置、混合装置、反应装置和尾气处理装置。
其中石墨烟碳添加装置用于向燃烧炉内添加石墨烟碳，混合装置用于将石墨烟碳与烟气充分混合，反应装置则是进行炭还原脱硝反应的地方，尾气处理装置用于净化处理剩余的废气。
3. 方法优势相比于其他窑炉烟气脱硝方法，炭还原法具有一些明显的优势。
石墨烟碳成本较低，且来源广泛。
炭还原法对烟气中的硫氧化物也有一定的脱除效果，有助于减少硫化物对环境造成的影响。
另外，炭还原法在脱硝效率上也有一定的优势，能够有效降低窑炉烟气中氮氧化物的含量。
4. 个人看法在我看来，炭还原法作为窑炉烟气脱硝的一种重要方法，具有着广阔的应用前景。
其简单、经济且高效的特点，使其在工业废气治理领域具有着一定的竞争优势。
随着我国环保法规的不断完善和执行，对于工业企业来说，采用炭还原法进行窑炉烟气脱硝将是一个较为可行的选择。
总结回顾本文对一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法及其装置进行了深入探讨，从方法原理、装置设计、方法优势到个人观点都进行了全面的介绍。
通过本文的阅读，读者不仅可以了解到炭还原法在窑炉烟气脱硝中的重要性，还能够对其工作原理和优势有更加深入的了解。
希望本文能够对读者有所启发，进一步促进窑炉烟气脱硝技术的研究和应用。
玻璃炉窑脱硝方案
该项目设计为年熔制玻璃溶体34100吨（日产93.4吨），年运行工作时间8760h（即为365天）。
单台熔窑天然气小时耗量为210nm³，2台熔窑天然气用量为420m³/h，年用量为367.92万m³。
本项目在玻璃熔炼过程中产生的工业废气、烟尘主要来源于三个方面：一个是加料过程中少量粉体料被外排的上升气流带出，一个是熔炼在高温时（1100～1300℃）由于氧化分解，部分加入原料形成的气相物产生外排的炉气。
本项目虽然不用萤石粉作为助溶剂，主要原料均为无机矿物质，但部分矿物会含有共生的微量含氯、氟成份，因此在熔炉过程中仍有一定量氟化物、氯化氢气体的产生与排放。
第三个是作为加热燃料的天然气，在燃烧过程中产生排放的燃烧废气（详见附表二）。
附表二、炉窑废气主要污染物排放系数由于本项目熔炼工段产生的工业废气量大、污染负荷重、净化处置难度高，为此本报告主要以净化处置玻璃熔窑废气为主，进行环保净化工艺设计与装置设计，以及相应的工程建设、安装、调试等方面重庆新华陆帆环保科技的工程投资费用预算。
为方便项目建设投资方做好建设费用的资金安排，本项目涉及到的其它工段排放废气的环保建设费用也一并给予预算与汇总（详见附表四）。
二、玻璃熔炼作业废气性状与集中净化处置方式的技术经济性分析比较如上所述玻璃原料在熔炼过程中产生的外排废气主要由NOx、SO2、粉尘所组成，外排废气经配套设置的蓄热炉换热后，废气的温度由1200℃下降到600℃，重庆新华陆帆环保科技再经烟气余热回收锅炉换热后，外排烟气温度下降为150～180℃。
玻璃熔炼废气中的NOx污染占比高达80～90%，这是是与火电锅炉、工矿窑炉作业时产生的废气最大区别与不同，而且在NOx废气组成中以NO含量为主（占比80～90%）。
因此烟气的净化不能完全套用传统的电厂锅炉、工业炉窑的脱硫脱硝工艺与设备。
熔炼废气不但NOx含量高，而且由于烟气中挟带有熔炼过程高温分解、蒸发产生的无机盐气相物（如Na2O、SiO2等）在烟气逐渐降温、冷却、冷凝后，会形成一种黏性强的胶结物附着在管道内、蓄热炉内、塔体内，而造成严重的管堵、塔堵、设备堵，这也是玻璃熔炼烟气与其它工业炉窑烟气的最大不同。
改性炽热炭还原脱硝技术的研究
改性炽热炭还原脱硝技术的研究Research on the reduction denitration technology by modified hot carbon周敏凯1，杨江毅2，唐昊2，刘丁嘉2，崔敏姝2，董安平1，陆强2(1.上海交通大学材料科学与工程学院，上海200240;•华北电力大学生物质发电成套设备国家工程实验室，北京102206)摘要:针对炽热炭还原脱硝技术存在的反应温度高、炭消耗量大等问题，通过负载金属元素对活性炭进行改性，考察了不同元素（1^^3、？6、(：0、见和€^)对〔-^)脱硝性能和反应选择性的影响。
结果表明：反应条件对〔-以0反应有着重要影响，高温有利于C- NO反应的进行，氧气的存在可提高低温条件下NO的还原率，但同时会增加活性炭的消耗;Co改性的活性炭，在低温下的NO还原率最高，且Co的最佳负载量为7% ;在C o/AC的基础上，进一步K负载改性可以提高催化剂活性，而N i和Ca改性则可以降低活性炭的消耗。
关键词：活性炭;脱硝技术;低温脱硝性能；选择性Abstract：In order to solve the p roblems of high reaction temperature and high carbon consumption involved inthe reduction denitrification technology by hot carbon,modification of activated carbon was achieved with several metals.Experiments w ere performed to investigate the effect of metals (K，Ca，Fe，Co，Ni and Cu)on the denitrification activity and selectivity.The results indicated that reaction conditions would significantly affect the C-NO reaction,high temperature facilitated the C- NO reaction.The presence of oxgen could improve the reduction ratio of NO under low- temperature conditions，but the oxgen also increased Activated carbon modified by Co exhibited the best low- temperature denitrification perfo mal Co content was7%.Based on Co/AC，the further modification with K could promote the tivity，while modification w ith Ni and Ca would reduce the cart)on consumption.Key words：activated carbon；denitrification technology；low- temperature denitrification performance；selectivity中图分类号:X701.7 文献标识码：B文章编号：1674 -8069(2018)04 -013 -05〇引言燃料燃烧会形成N O、S〇2和粉尘等污染物[1_2]。
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由图可见700 ℃为最佳反 应温度。
3.3.3 脱硝气速对脱硝效率的影响
给定条件：制焦温度600℃，制焦时间60min，反应温度700℃ 气速
500ml/min
由图可知最佳反 应气速为 500ml/min
四.结论
0.8
负载铁
0.7
0.6
0.5
0.4
由图可知： 1.进行了负载的半焦比不负 载的具有较高的脱硝效率 2. 在600-660℃，负载铁的半 焦比负载钠的具有更好的反 应性，在660-725℃结论相反。
0.3
0.2
575 600 625 650 675 700 725 750 775 800 825
反应温度/℃
温度660 ℃, 脱硝率0.65
3.2 焦炭与半焦性能对比
给定条件：气速500ml/min
半焦比焦炭 具有更好的 反应性，使 用半焦作为 还原剂是比 较合适的。
3.3 脱硝条件探讨
3.3.1 脱硝反应时间对脱硝效率的影响
由图可知： 实验在180s 时脱硝效率 达到最大值
3.3.2 脱硝反应温度对脱硝效率的影响
负载流程
粉碎半焦
配置浸渍液
搅拌，浸渍12h
干燥
抽滤，
2.5 脱硝流程图
3 2
4
1
9
7 6
8
10
11 5
1—反应混气瓶,2—截止阀,3—转子流量计,4—质量流量计,5—流量显 示仪,6—流量阀7—管式炉,8—石英反应器,9—智能PID温控仪,10—烟 气分析仪，11—尾气吸收装置
实验装置图
2.6 烟气分析仪
炽热碳还原法脱硝技术
脱硝效率高
设备和运行费用高昂
SCR脱硝目前研究热点
Cu系复合催化剂
低温催化剂 Mn系复合催化剂
钒系催化剂
降低反应温 度，减少热 量的损失。 但是氨用量 没有减少。
NH3 与H2经高温 高压催化反应
与NOx催化 还原
N2+H2=NH3
空气
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
按2010年NOx排放量为1700万吨，燃煤锅炉占55% ，需要消耗的氨量 为：1700×0.55÷30×17=530万吨，2010年全国合成氨产量为4960 万吨，如果将燃煤锅炉产生的NOx全部采用用SCR方法处理，每年需 要消耗全国年产量10%的合成氨才能实现，经济上非常不合理。
4.4 氧含量对NOx转化率影响
空间速度：5000h-1
95%
氧的存在降 低了反应温 度，提高了 转化率，氧 气促进了炭 的低温汽化 而产生了碳 活性位和表 面含氧化合 物，有利于 氮氧化物的
还原。
氧含量对NOx转化率影响
温度700℃，空速5000~7000h-1
氧含量的 变化对转 化率影响 不大，工 程中无需 外接鼓风 机补充氧
80%
0.5--0.7s
说明只有NOx 在炭层中达 到一定的停 留时间才能 被炭还原， 空速过高来 不及反应使 还原效率下
降。
4.3 原料选取
烟煤：具有挥发分较高，作为原料脱硝的同时会 造成二次的污染。
半焦：具有发达的孔结构，碳的比例较高，反应 性好。
焦炭：挥发分较低，孔隙率高，热值大。 从经济性和脱硝效果两方面综合考虑，我们可以 选择在800℃左右的热解温度下对烟煤进行热解得到 拔头半焦。
气
初,炽热碳还原法脱硝技术
当尾气中含有O2时：
3.2 热力学分析
400-1500k气
氛中，氮氧 化物与C和 CO反应的平 衡常数 Kp在 107~1073范围, 这说明了NOx 被C和CO很 容易被还原。
2C+O2= 2CO
38.2 28.58 23.77 20.88 18.96 17.03
反
应
400 600
4.4 氧含量对NOx转化率影响
空间速度：5000h-1
95%
氧的存在降 低了反应温 度，提高了 转化率，氧 气促进了炭 的低温汽化 而产生了碳 活性位和表 面含氧化合 物，有利于 氮氧化物的
还原。
氧含量对NOx转化率影响
温度700℃，空速5000~7000h-1
氧含量的 变化对转 化率影响 不大，工 程中无需 外接鼓风 机补充氧
按2010年NOx排放量为1700万吨，燃煤锅炉占55% ，需要消耗的氨量 为：1700×0.55÷30×17=530万吨，2010年全国合成氨产量为4960 万吨，如果将燃煤锅炉产生的NOx全部采用用SCR方法处理，每年需 要消耗全国年产量10%的合成氨才能实现，经济上非常不合理。
三、炽热炭还原脱硝法机理及热力学分析
80%
0.5--0.7s
说明只有NOx 在炭层中达 到一定的停 留时间才能 被炭还原， 空速过高来 不及反应使 还原效率下
降。
4.3 原料选取
烟煤：具有挥发分较高，作为原料脱硝的同时会 造成二次的污染。
半焦：具有发达的孔结构，碳的比例较高，反应 性好。
焦炭：挥发分较低，孔隙率高，热值大。 从经济性和脱硝效果两方面综合考虑，我们可以 选择在800℃左右的热解温度下对烟煤进行热解得到 拔头半焦。
脱硝技术介绍(SCR和SNCR)
选择性催化还原法（SCR）
SCR系统工艺流程－液氨
选择性催化还原法（SCR）
液氨储罐
氨蒸发槽
氨气缓冲罐
蒸发器内部结构
氨稀释槽
选择性催化还原法（SCR）
SCR系统工艺流程－尿素
选择性催化还原法（SCR）
采用尿素为还原剂的制氨系统有水解和 热解两种方式
选择性催化还原法（SCR）
SCR脱硝实例
选择性催化还原法（SCR）
选择性催化还原法（SCR）
SCR工艺系统－吹灰器
催化剂表面的积灰
选择性催化还原法（SCR）
蒸汽吹灰器－耙式吹灰器
选择性催化还原法（SCR）
声波吹灰器
选择性催化还原法（SCR）
蒸汽吹灰器和声波吹灰器比较
项目 吹灰器本体 管道和附件
运行成本
声波吹灰器
蒸汽吹灰器
进口产品价格高
中等
需要安装直径为50mm的压缩空气气管。 需要直径较大的带保温层的高压蒸
常用脱硝技术
选择性催化 还原法 （SCR）
选择性非 催化还 原法
（SNCR）
SCR与 SNCR结合
小型脱硝 脱硫一体
化设备
选择性催化还原法（SCR）
选择性催化还原法（SCR）
利用还原剂在催化剂的作用下，有选择性的与烟气 中的NOX反应，生成氮气和水，从而脱出烟气中的NOX。
SCR系统特点： 结构较复杂，运行方便； 运动设备少，可靠性高； 无副产品，消耗催化剂； 脱硝效率高,80－90%； 投资高
NO再燃烧
烃生成物 CH， CH2
NOx
氨类(NH3, NH2，
N2O
NH，N)
NOx
还原气氛 氧化气氛
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七.工业化推广待研究解决问题
1.碳与氮气和氧气反应的竞争条件（包括反应速度/反 应时间/煤耗量） 2. 脱硝工艺的热平衡和压力平衡 3.反应器工程设计 4.脱硝工艺的经济评价和环境评价 5.脱销工艺的推广区域和行业
炽热碳还原法脱硝技术
汇报内容
课题背景和意义 国内外NOX脱除方法 炽热炭还原脱硝法机理及热力学分析 炽热炭还原脱硝法反应条件 炽热炭还原脱硝法工艺 炽热炭还原脱硝法研究与工业化成果 工业化推广待研究解决问题
一、课题背景和意义
NOx排放对人体和环境产生严重的损害，尤其是中国目 前雾霾产生的主要诱因之一
四、炽热炭还原脱硝法反应条件
4.1 反应温度对NOx转化率影响
研究一
研究二
500-900℃
研究三
图1去除率温度曲线
图2 温度对无烟煤还原NOx影响
转化率达80%以上时温度：
850-920℃
550-650℃
图3 各种碳还原能力的比较
700-750℃
4.2 反应时间对NOx转化率影响
温度700℃，氧含量6%，实验空塔气速在0.1~0.2m/s
选择性非催化还原SNCR
外
脱
微生物法脱硝
除
吸附法
方 法
活性炭法脱硝
炽热炭还原法
等离子法脱硝
脱除方法
湿法洗涤脱硝 选择性催化还原
优
点
脱硝效率高
脱除率高，还原剂耗量少
缺
点
系统复杂且用水量大并有水污染，需要 消耗大量的能量
需耗氨，投资运行费用高，催化剂活性低易 中毒
选择性非催化还原
还原剂易得，可回收余热
温度 K
800 1000 1200 1500
C+2NO⇄N2+CO2 C+NO2⇄1/2NO+CO2 2C+2NO⇄N2+2CO 2C+NO2⇄1/2N2+2CO 2C+O2=2CO CO+NO⇄1/2N2+CO2 CO+NO2⇄1/2N2+ CO+1/2O2
70.50 48.20 36.20 28.70 23.72 18.73 59.20 40.90 31.40 25.80 22.00 --61.20 43.60 34.70 29.40 25.76 22.10 47.20 35.70 29.90 26.40 24.10 --38.20 25.80 23.77 20.88 18.96 17.03 43.00 26.90 18.90 14.10 10.00 7.53 39.00 26.30 19.30 15.10 12.40 ---
气
五、炽热炭还原脱硝法工艺
5.1 SCR脱硝工艺
炽热炭脱硝工艺流程图
500-900℃
1 锅炉炉膛 2 屏式过热器 3 对流过热器 4脱硝反应器
5 省煤器 6 空气预热器 7 除尘器 8 脱硫反应器
9 风机 10 烟筒
5.2 反应器形式的选取
固定床：床层压降较大，半焦的加入以及卸灰 比较困难。
流化床：需要附加设备（风机等），操作复杂， 成本较高 。
3.1脱硝机理
当尾气中含有O2时：
3.2 热力学分析
400-1500k气
氛中，氮氧 化物与C和 CO反应的平 衡常数 Kp在 107~1073范围, 这说明了NOx 被C和CO很 容易被还原。
2C+O2= 2CO
38.2 28.58 23.77 20.88 18.96 17.03
反
应
400 600
46000000 m3*4.1 g/m3烟气*10-6 =189吨/天
189吨/14400000kwh=13.1g/kwh
实验过程，反应器进出口烟气温度升高了近100℃，在实际工程 中，烟气温度的变化，以及总的热量平衡尚待研究。
六.炽热炭还原脱硝法研究与工业化成果
6.1 实验阶段
1.清华大学—炽热碳还原法净化NOx的试验研究，以无烟 煤、焦炭等含碳固体为还原剂, 在800-1000℃的温度范围 内, 硝酸(NOx)尾气的净化率可达90-99% , 净化后尾气中的 NOx浓度一般低于200ppm。 2.湘潭大学—炭还原法治理石油流化催化裂化催化剂再生 烟气中氮氧化物研究，在模拟烟气上考察了反应温度、 空间速度和氧气含量对氮氧化物转化率的影响，以木炭 作为还原剂，在700℃、氧含量为6%、1500h-1的空速下 转化率达到95%。
各种碳还原能力的比较
项目
1无烟煤 2冶金焦 3新鲜炭
粒度 mesh
30一70 8一12 12一20
1无烟煤还原能 力最强, 2冶金 焦次之, 3新鲜 炭最弱。还原能 力主要与炭的物 理性质特别是比 表面和孔结构有 关。
比表面积 m2/g
290 5 1
表面上孔的 覆盖率
100 45 1
孔径分布μ
0.3—100 1—40 1.5—10
6.2 相关专利
1.一种干法氮氧化物废气处理装置（专利号：CN96224411.2） ，适用于工业上间歇或连续排放高浓度氮氧化物废气的处理， 脱除效率可达99%。 2.氮氧化物废气处理反应器（专利号：CN02263020.1），涉 及一种硝酸生产和硝酸使用中产生NOx废气的氮氧化物废气 处理反应器。
按2010年NOx排放量为1700万吨，燃煤锅炉占55% ，需要消耗的氨量 为：1700×0.55÷30×17=530万吨，2010年全国合成氨产量为4960 万吨，如果将燃煤锅炉产生的NOx全部采用用SCR方法处理，每年需 要消耗全国年产量10%的合成氨才能实现，经济上非常不合理。
三、炽热炭还原脱硝法机理及热力学分析
4.4 氧含量对NOx转化率影响
空间速度：5000h-1
95%
氧的存在降 低了反应温 度，提高了 转化率，氧 气促进了炭 的低温汽化 而产生了碳 活性位和表 面含氧化合 物，有利于 氮氧化物的
还原。
氧含量对NOx转化率影响
温度700℃，空速5000~7000h-1
氧含量的 变化对转 化率影响 不大，工 程中无需 外接鼓风 机补充氧
6.3 中式及工业化
1.在北京燕山石化做了无烟煤净化试验。NOx浓度为 3000-5000ppm，在900-1000℃的温度下，空速高达 30000h-1，还原率仍达99%左右。 2.在石家庄化肥厂用无烟煤及该厂造气用的机焦、土焦 及其混合焦末做还原剂，利用直径250的模型专职进行 试验。碳质粒度5-10mm，装碳高度10-20cm，NOx浓度 为2000-5000ppm，氧含量在6%左右，当流量为2030m3/h（空速为500-1500h-1），可使碳质固体在装置中 稳定的燃烧，温度在900℃以上，还原率可达95%左右 3.在衡阳市湘南化工厂生产C207甲醇催化剂的第一道工 序是用硝酸溶解金属铜和金属锌,产生大量的NOx。以焦 炭作为还原物料，温度在920℃左右，去除率达98.6%。
移动床：床层压降较小，操作简单，便于连续
化操作。 综合考虑，反应器形式选取移动床。
移动床脱硝反应器
1.移动床脱硝反应器，内衬有 百叶窗型构件，反应器中焦碳 由两侧百叶窗型构件夹持。 2.移动床脱硝反应器，还原剂 半焦的直径为5~10cm。 3.移动床脱硝反应器，进口烟 气的温度为500-900℃。 4.氮氧化物脱除效率可达99% 以上，能够满足GB13223-2011 《火电厂大气污染物排放标准》 的要求。
5.3 热平衡问题
消耗的炭与NOx物质的量比约为10~12 ：1 1立方米烟气： n(NOx)=0.8/30+0.08/46=0.0284mol m(C)=0.0284*12*12=4.1 g/m3烟气
参考：炭还原法治理石油流化催化裂化催化剂再生烟气中氮氧化物研究_张俊丰
由资料查得：对于2×300MW的发电厂，日发电量约为1440万度 电（24小时满发），产生烟气约为46000000 m3
80%
0.5--0.7s
说明只有NOx 在炭层中达 到一定的停 留时间才能 被炭还原， 空速过高来 不及反应使 还原效率下
降。
4.3 原料选取
烟煤：具有挥发分较高，作为原料脱硝的同时会 造成二次的污染。
半焦：具有发达的孔结构，碳的比例较高，反应 性好。
焦炭：挥发分较低，孔隙率高，热值大。 从经济性和脱硝效果两方面综合考虑，我们可以 选择在800℃左右的热解温度下对烟煤进行热解得到 拔头半焦。
自然形 成
发电厂
NOX
其 他 方 面
汽 NOX的来源
2010年全国工业 NOx排放总量1700 万吨。 其中发电和供热 燃煤锅炉排放量 占55%。 对燃煤锅炉烟气 进行脱硝具有重 要的意义。
二、国内外NOX的脱除方法
湿法烟气脱硝
普遍工业化
选择性催化还原SCR
国 内
催化法烟气脱硝
还原剂耗量大，脱硝效率不高，产生CO和氰 化氢等的污染物
微生物脱硝法 活性炭吸附法 炽热炭还原法
微生物法对氮氧化物的脱除 效率很, 具有工艺简单、能 耗低、投资及运行费用少、
无二次污染等
NOX脱除率高
脱除率高；投资少运行费用 低；工艺简易，操作简单； 没有二次污染，无需后处理
工业应用化程度很低, 主要处于实验室研究 阶段
NO脱除效果差
条件控制严格
等离子法脱硝
脱硝效率高
设备和运行费用高昂
SCR脱硝目前研究热点
Cu系复合催化剂
低温催化剂 Mn系复合催化剂
钒系催化剂
降低反应温 度，减少热 量的损失。 但是氨用量 没有减少。
NH3 与H2经高温 高压催化反应
与NOx催化 还原
N2+H2=NH3
空气
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O