《强制氧化尿素还原脱硝技术说明书》

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2 烟气脱硝种类 目前烟气脱硝采用的技术有选择性非催化还原脱硝（SNCR)和选择性催化还
原法(SCR)等。 2.1 选择性非催化还原脱硝（SNCR)法
SNCR 脱硝技术是利用喷入系统的还原剂氨或尿素将烟气中的 NOX还原为氮气 和水蒸汽。采用 SNCR 工艺必须在最适宜的温度区（930~1090℃）内，以保证主 要反应。
强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术反应原理如下：
1）首先，烟气中的 NO 和 NO2 在气相中生成 N2O3 和 N2O4，具体的化学反应如 下所示：
3NO+O3→3NO2 2NO+O2→2NO2 NO+NO2→N2O3 2）接下来，生成的产物通过分子扩散作用从两相界面由气相扩散到液相主
1 氮氧化物的危害 防止环境污染的重要性，已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。随着 现代工业生产的发展和生活水平的提高，大气污染成了人们十分关注的问题。 二氧化硫是大气的重要污染源之一，其污染危害甚大，故七十年代中，研究 烟气脱硫技术被许多国家列为防治大气污染的重点，相继建成了一些工业规模的 实用的处理装置，与此同时，对大气污染中的另一个大问题，即氮氧化物 NOX 的 污染问题，人们也开始了防治技术的研究和开发。 NOX 在阳光的作用下会引起光化学反应，形成光化学烟雾，从而造成严重的 大气污染。 七十年代以来 NOX 的大气污染问题已被日益重视，人们发现：人体健康的伤 害、高含量硝酸雨、光化学烟雾、臭氧减少以及其他一些问题均与低浓度 NOX 有关系，而且其危害性比人们原先设想的要大得多。
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3 强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术方案
3.1 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝概述
强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术首先利用臭氧将废气中含
量较大的 NO 部分氧化，生成 NO2，调节 NO2 与 NO 的比例（又称之为氧化度），然 后在脱硝塔中 NO2、NO 与尿素溶液发生还原反应，生成可排放的 N2、CO2 和 H2O。 3.2 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝原理
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便，安全可靠，操作弹性大。 7）烟气经过湿法脱硫之后的温度比较低（40~60℃），这正好符合强制氧化-
湿式尿素还原法操作温度范围。因此，在湿式脱硫之后，选择强制氧化-湿式尿 素还原法脱硝是比较经济的选择。
1995 年氨法技术作为国家重点科技攻关项目列入“十五”863 计划。本公司 对现有氨法脱硫技术进行消化、吸收和创新，在新昌南焦化烟气脱硫项目上进行 应用，已投入使用稳定运行，各项指标均符合相关国家标准，得到了业主认可和 好评。
强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术优点是： 1）烟气脱硝过程中不使用催化剂，因此无催化剂的投资及使用过程中的更 换成本。 2）操作温度低，可以在 40~70℃下稳定操作，避免了一般烟气脱硝对高温 的依赖。 3）脱硝反应后生成产物为 N2、CO2 和 H2O，无二次污染物产生。 4）脱硝反应过程中脱硝使用化学品是尿素，为固体形态，相对于其它脱硝 过程中要求的液氨等化学品，储运及使用过程中更加安全、环保。 5）脱硝反应过程中反应条件温和，设备腐蚀小。 6）运行过程中可根据环保要求以及废气中氮氧化物含量随时调整，操作简
4）工艺水出料管线上设置压力检测仪，根据压力自动调节工艺水泵变频， 维持工艺水出水管线上压力恒定，随时满足对除雾器及工艺管道、设备的冲洗等 要求。
5）各工艺设备和管道上的流量、温度、压力、液位等检测仪表，根据不同 需要设置有现场、远程及高低报警等功能，可以实现 DCS 操控室实时监控。 3.5 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术优点
实际应用中，燃料燃烧产生的炉渣飞灰还会造成催化剂微孔堵塞。由于燃烧 后灰分中氧化钙含量很高，氧化钙生成的硫酸钙吸附在催化剂表面，阻止了反应 物向催化剂表面的扩散及扩散进入催化剂内部，从而导致催化剂活性的降低。
一般情况下，SCR 工艺中所采用的催化剂在 2~3 年左右就需要更换，因为催 化剂本身使用量较大，且价格较贵，因此催化剂的使用费用很高。
2.1 选择性非催化还原脱硝（SNCR)法............................................................ 2 2.2 选择性催化还原脱硝（SCR)法 .................................................................. 2 2.3 强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术 ............................... 2 3 强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术方案 ................................ 4 3.1 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝概述.................................................. 4 3.2 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝原理.................................................. 4 3.3 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术工艺流程 ................................... 4 3.4 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术自控措施 ................................... 5 3.5 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术优点.......................................... 5 4 强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）设备选型................................................ 8 4.1 臭氧发生器 .................................................................................................. 8 4.2 脱硝塔.......................................................................................................... 8 4.3 脱硝塔循环泵 .............................................................................................. 9 4.4 尿素溶解池 .................................................................................................. 9 5 脱硝运行费用..................................................................................................... 10
烟气脱硫脱硝一体化成套技术完全继承和发展了湿式氨法脱硫技术和强制 氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术的优势，解决了二者存在的技术缺点及问题。
因此，本公司在湿式氨法脱硫之后，采用强制氧化-湿式尿素还原法脱硝技 术。并提出了脱硫脱硝一体化成套技术。
考虑到湿式氨法脱硫技术及强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术本身各 自存在的技术优势及缺点，将二者工艺过程进行有机地组合及创新，提出了烟气 脱硫脱硝一体化成套技术。
烟气脱硫脱硝一体化成套技术的基本反应原理是基于湿式氨法脱硫技术反 应原理，以及强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术反应原理。
当温度超过此范围时，氨容易直接被氧气氧化，导致被还原的 NOX 减少。另 一方面，当温度低于此温度时，则氨反应不完全，过量的氨溢出而形成硫酸铵， 易造成空气预热器堵塞并有腐蚀危险。 2.2 选择性催化还原脱硝（SCR)法
SCR 脱硝技术效率比较高，脱硝技术比较成熟。该技术主要以 NH3 作为还原 剂，在一定温度和催化剂的作用下，NH3 有选择地将废气中 NO 和 NO2 还原为氮气 及水蒸气。
强制氧化-湿式尿素还原法 烟气脱硝技术说明书
2016 年 6 月 14 日
目录
1 氮氧化物的危害 ................................................................................................... 1 2 烟气脱硝种类....................................................................................................... 2
氧化还原反应
CO(NH2)2 + NO2 + NO =CO2 + 2N2 + 2H2O
3.3 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术工艺流程
1）外界空气经空气压缩机输送至臭氧发生器，空气在发生器中通过电离等
作用产生臭氧，然后经过臭氧管道输送至脱硝塔。臭氧管道上设有自动调节阀，
可以自动控制通入脱硝塔中臭氧的流量。在脱硝塔内，臭氧与烟气中氮氧化物混
1）臭氧进脱硝塔管线上设置流量计和自动调节阀，两者设置自动调节回路。 根据设定流量自动调节臭氧进料管线调节阀开度，维持臭氧进料的恒定。
2）脱硝塔的除雾器冲洗水管上设置自控阀门，可以根据除雾器压差自动开 启或关闭冲洗水，防止除雾器堵塞。
3）脱硫脱硝系统中需要冲洗的设备和管线上，均接有自动冲洗管线，可以 远程操控工艺水阀门的启闭。
合接触，将氮氧化物的中的 NO 部分氧化成 NO2。通过控制臭氧的通入量，使 NO 和 NO2 维持在合适的比例范围内，以便反应的完全进行。
2）尿素在溶解槽内充分溶解后，经尿素溶解泵打入脱硝塔。在脱硝塔内，
尿素溶液经脱硝塔底循环泵循环打入填料层。已经被臭氧氧化后的烟气与自塔顶
逆流而下的尿素溶液在填料层充分接触反应。烟气中的氮氧化物被尿素还原成氮
体。在液相中形成 HNO2，并分别电离成 H+、NO2-，生成的 NO2-与(NH2)2CO（尿素） 反应生成 N2 和 CO2 等。
具体化学反应如下所示：
N2O3+H2O→2HNO2 2HNO2+(NH2)2CO→2N2+CO2+3H2O 综上所述，以上过程简化为以下两部分：
强制氧化反应（部分 NO） O3 + NO = NO2Hale Waihona Puke BaiduO2
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气后经脱硝塔顶达标排放。 尿素溶液循环一段时间后，可根据不同尿素消耗情况，经尿素配制罐补充尿
素。 3）除雾器冲洗流程 为保证排入烟气中的水分含量＜75mg/Nm3，脱硝塔顶部设置除雾器。为了防
止除雾器结构堵塞，设置除雾器冲洗水流程：工艺水经高扬程清水泵打入脱硝塔 顶冲洗水分布器，按设定冲洗程序对除雾器层进行喷淋冲洗。 3.4 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术自控措施
在 SCR 工艺中，根据所使用催化剂的催化反应温度，分为高温、中温和低温 三种 SCR 催化剂。一般高温 300℃~400℃，中温 200~300℃，低温 150℃~200℃。
在 SCR 脱硝装置的运行中，除了还原剂 NH3 作为操作过程中的消耗品外，催 化剂的使用寿命是一个重要的影响因素。
催化剂的寿命取决于催化剂活性的衰减速度。催化剂在运行一段时间后，其 表面活性都会有所下降，存在物理失活和化学失活。催化剂物理失活主要是指高 温烧结、磨损、固体颗粒沉积堵塞而引起的催化剂活性破坏；催化剂化学失活主 要是碱金属和重金属引起的催化剂中毒。
另外，SCR 工艺中需要连续补充氨气，且存在氨气的逃逸问题，操作不当会 产生逃逸氨气而导致的二次污染问题。 2.3 强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术
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为了克服以上技术存在的缺点，我公司研究开发了低温湿式烟气脱硝技术 ——强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术。
本技术说明书重点从工艺技术、工艺原理、设备选型等方面对此法做具体介 绍说明。