烟气脱硝技术现状与进展

SCR反应器
选择性非催化还原法(SNCR)
把含有NHx基的还原剂（如氨气、氨水 或尿素等）喷入炉膛温度为800℃～1100℃的 区域，还原剂迅速热分解成NH3和其它副产
物，与烟气中的NOx反应而生成N2。
选择性非催化脱硝法(SNCR)
优点：
无需采用催化反应器，投资小。
缺点：
NOX的脱除率不高； 氨利用率低消耗大，运行费用高；
汞等重金属协同脱除机理：
引入的NO2是一种中强氧化剂，可将烟气中的零价 汞氧化为二价汞。
资源回收型多污染物协同控制技术
所涉及主要反应：
脱硫主要反应：2NH3+SO2 +H2O =（NH4）2SO3 （NH4）2SO3+ 1/2O2 =（NH4）2SO3 脱硝主要反应：4NH3+5O2=4NO +6H2O 2NO+O2 =2NO2 2NH3 + NO+ NO2=NH4 NO2 2NH4 NO2+O2 = 2NH4 NO3 脱汞主要反应：Hg0+NO2=HgO+NO
石灰石-石膏湿法脱硫技术，副产物脱硫石膏石
膏大规模利用困难，利用率低；
脱硝技术SCR和SNCR，把农用氨转化为氮气，导
致“与农争粮” ；
目前烟气脱汞等重金属技术无法实现资源化。
烟气治理发展趋势
★ 针对污染物排放限制不断加严的现状，通过对技 术改进等在提高对污染物的去除能力同时，解决脱除系
资源型烟气多污染物协同控制技术
资源型烟气多污染物协同控制工艺流程简图
资源型烟气多污染物协同控制技术
脱硫脱硝机理：
采用配气的方法使烟气中的NO和NO2配比比例为1:1 左右，在后续的氨法脱硫过程中将烟气中的 NO 同时协 同脱除。生成的副产物经氧化后主要为硫酸铵和硝酸 铵，可以以农肥的形式进行回收。
烟气多污染物协同控制技术
烟气联合脱硫、脱硝技术是近年来国内外竞相研发的
新型烟气净化工艺，其技术和经济性明显优于单独脱硫、
脱硝技术，是一种更有发展前途的新一代烟气净化技术。
典型的多污染物协同控制技术：
★ 电子束氨法烟气辐照脱硫、脱氮工艺；
★ 活性炭联合脱硫、脱氮技术；
★ SNRB（SOx-NOx-Rox-Box）技术； ★ 资源型烟气多污染物协同控制技术。
下降4%
NOx主要来源 火力发电 工业 交通运输
2500
二氧化硫排放量，万吨
2000 1500 1000 500 0 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 200520062007 年份
SSNCR技术
应用案例：
在广州钢铁股份有限公司建立85t/h和
142t/h煤粉锅炉上建立SSNCR技术示范
该项目的研究成果获得环境保护科学技术二
等奖 SSNCR技术在水泥厂进行了实验性研究，脱 硝效率达到了65%
优缺点
• 有效提高尿素利用率，降低运行费用； • 只能用在有蒸汽源的企业； • 还原剂只能用尿素，选择范围窄。
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气相氧化
液相氧化 还原吸收
臭氧等气相氧化NO
液相氧化剂氧化NO 液相还原NO Fe-EDTA等络合吸 收NO
络合吸收
湿法烟气脱硝技术
LoTOx工艺：
美国的BOC公司推出，采用臭氧作为氧化剂，NOx浓
度800 ppm, 脱硝效率80-95%。
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优缺点
• 设备简单，可在一个吸收塔内同时脱除 SO2、NOX； • O3消耗量大，易产生O3二次污染； • 能耗较高 ； • 对设备材质要求高。
对反应所处的温度范围敏感；
控制不当产生氨逃逸。
湿法烟气脱硝技术
湿法脱氮的工艺过程包括氧化和吸收，因此，
必须设置烟气氧化、洗涤和吸收装置，工艺系统
比较复杂。
几种湿法烟气脱硝技术比较
处理方法 技术要点 主要特点 脱硝效率高，臭氧 费用高 成本高，设备要求 高，废液处理困难 吸收剂成本高， NOx的氧化度大 配位剂损失大，成 本高，废液难以处 理 应用情况 工业中试，脱硝 效率80-95% 有工业应用，脱 硝效率75-90% 工业中试，脱硝 率30-40％ 工业中试，脱硝 效率60-70%
湿法烟气脱硝技术
PhoSNOX法：
美国劳伦斯伯克利国家实
验室开发，吸收液：含CaCO3的
黄磷乳浊液。 应用实例：美国电力公司， 375MW 燃煤电厂锅炉。NOx去 除率为75%～90%，NOx排放浓
度50ppm。
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优缺点
• 系统简单，可同时在一个吸收塔内脱除 SO2、NOX； • 黄磷价格高，造成运行费较高； • 黄磷是毒性元素，对用户操作要求高； • 存在磷和O3等液气二次污染问题； • 副产物回收困难。
中试实验
在中国环境科学研究 院的2t/h的锅炉上，建立 了吸收塔、氨催化氧化系 统、结晶系统，并通过配 气开展了中试实验。
吸 收 塔
中试实验
氨催化氧化系统
中试实验
副产物氧化系统
结晶系统
中试实验
烟气基本参数
序号 1 2 项目 烟气温度 过量空气系数 单位 ℃ 参数 128 1.53 备注
3
4 5 6 7
50
45
40
35
nozzle with steam atomization nozzle with pressured air atomization
30
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
NH3/NO molar ratio
在相同条件下，水蒸汽雾化还原剂技术比压缩空气 雾化可提高脱氮效率5-12 %。
年度
氮氧化物治理必要性
2005年
如不进行 NOx 控制， SO2 减排效果将被 NOx 的 增 长 抵 消
2020年基线情景
控 制 NOx 污染应成为中 国环境保护的 重要部分。
氮氧化物治理政策
NOx排放标准不断加严：
《火电厂大气污染物排放标准（GB13223－2011)》 NOx排放浓度100mg/m3； 玻璃、水泥、陶瓷和钢铁等行业已颁布或拟颁布的 标准中也均收缩了NOx的排放限值。
活性炭联合脱硫、脱氮技术
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；
烟气治理存在问题
二次污染问题：
石灰石-石膏湿法脱硫技术，造成石灰石开采
量大，生态环境破坏严重，堆积石膏和脱硫废水
存在二次污染等问题；
脱硝技术中SCR存在废催化剂二次污染等问题 ，SNCR存在氨逃逸问题； 脱汞等重金属以协同脱除为主，存在污染转移 和二次污染问题。
烟气治理存在问题
副产物资源化：
燃煤烟气脱硝技术现状
与进展
中国环境科学研究院
主要内容
1
背 景
2
烟气脱硝技术现状
3
前沿新技术研发
背 景
氮氧化物产生多种环境影响
SO2 酸化 富营养化 地面臭氧 由颗粒物污染导致健康影响 √ √ √ NOX NH3 √ √ √ √ √ VOC 颗粒物
气候变化
√
我国氮氧化物的排放快速增长
2020年3000万吨
烟气流量
NO NO2 NOX浓度 SO2浓度
Nm3/h
ppm ppm ppm ppm
2625
500 500 1000 800-1000 适当配气 适当配气 适当配气 适当配气
通过配气模拟玻璃窑炉烟气污染物浓度。
实验参数
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项 目 单 位 kg/h kg/h kg/h 参 数 2.2 2.30 15.34 7.31 1.1 1 kg/h kg/h 2.82 2.29 15% 氨硫比 脱硫氨用量 脱硫氨水用量 硫酸铵产量 氨氮比 NO2/NO NO2用量 脱氮氨用量 氨水浓度
• 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。
三、前沿新技术开发
中国环科院开发脱硝技术：
SSNCR技术：利用蒸汽雾化尿素溶
液的选择性非催化还原烟气脱硝技术

资源型烟气多污染物协同控制技术
SSNCR技术
• 国家“863”课题-燃煤锅炉烟气的脱氮脱硫脱汞
资源回收型多污染物协同控制技术
技术开发思路 工艺流程及反应机理 实验结果
技术特点及适用性分析
烟气治理存在问题
新标准提出更高wk.baidu.com求：
应性有限；
污染物种类增多，单一技术处理流程冗长且适
现有脱硫技术达到新标准的要求受到限制；
低氮燃烧和SNCR等脱硝技术，较难达到新排放 标准的要求； 对Hg等重金属的协同脱除能力较低； 副产物资源化程度低。
的新技术研究 • 环保部科研课题-工业锅炉NOx综合控制技术研究
技术原理：
通过利用水蒸汽雾化还原剂过程中，尿素溶液经 加热到160℃左右，并预先分解为NH3和HCN，在温度窗 口下与NO反应，进行SSNCR烟气脱氮。
SSNCR技术
SNCR和SSNCR烟气脱氮效果对比
65
60
55
De-NOx efficiency (%)
25000 16
NOx排放, Mt NOX排放量（万吨）
2005年2000万吨
GDP(单 位：10 元)
14
20000
9
18 15
12
能源消耗(以1980 为 基准) 电力发 展(以1980 为 基准)
15000
12
10
机 动车发 展(以1980年 为 基准)
8
9 6 3 0 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002
煤烟气特点的，基于氨法脱硫工艺的资源回
收型多污染物协同控制技术。
技 术 开 发 思 路
根据当烟气中存在等量的NO2时， NO可与 NO2化合成溶于氨水等碱性溶液的N2O3 的原理 ，通过将现有成熟的制硝酸制NO2工艺和氨法
脱硫工艺结合，根据烟气中NO的含量向烟气中
配比等量的NO2,在氨法吸收工艺中将NOx、SO2 等协同去除。
剂进行吸收脱除。
2.多污染物协同控制技术
低氮燃烧技术
原理：通过改进燃烧条件（如采用燃料分级技术、
燃料再燃、烟气循环等）来控制燃烧关键参数，抑制
氮氧化物的生成达到减少排放的技术。
低氮燃烧技术
几种低氮燃烧技术脱氮效果比较
低氮燃 分段燃 烟气 烟气再循环 水/水蒸汽注 低过剩 烧技术 烧 再循 +空气分级 入法/低空气 空气法 环 法 预热法 10-60 3-5 5-10 NOx去 10-35 3-5 除率 （%）
年度
10000
6 4
5000 2 0 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 0
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
1991
2006
SO2 Emission, Mt
统冗长和技术适应能力有限问题。
★ 针对污染物控制种类不断增多的趋势，通过多污
染物协同控制技术研发等实现对多种污染物的高效、协
同控制。 ★ 针对污染治理和资源、能源消耗的矛盾，通过副产 物资源化或协同治理等方式实现对能源、资源的再利用。
资源回收型多污染物协同控制技术
中国环境科学研究院在国家“863”计划 等项目的支持下，开发了一种适用于我国燃
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电子束烟气辐照脱硫、脱氮工艺
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；
环境保护“十二五”规划：
氮氧化物为新增指标，要求2015年比2010年排放 量减少10%。
重点区域大气污染防治“十二五”规划：
到2015年，重点区域氮氧化物排放量下降13%。
二、脱硝技术现状
脱硝技术现状
1.单一脱硝技术：
※ 炉内脱硝: 低氮燃烧技术 ※ 烟气脱硝:
◎ 干法脱硝：选择性催化还原法（SCR）； 选择性非催化还原法（SNCR）； ◎ 湿法脱硝：将烟气中NO氧化为NO2，用吸收
选择性催化还原法(SCR法)
用氨(NH3)作为还原剂，在催化剂的存在下，将烟 气中的NOx还原成N2，脱除率可达到80%-90%。
选择性催化还原法(SCR法)
优点:
•脱硝效率高无副产物 •不形成二次污染 •装置结构简单、运行可靠 •便于维护和操作等
缺点:
• 易出现催化剂中毒活性下 降、堵塞设备 • 投资与运行费用较高 • 消耗大量氨基化肥 • SO3浓度增高