双氧水催化氧化脱硝技术介绍

双氧水催化氧化法

烟气脱硫脱硝工艺技术

上海神绿节能环保工程设计研发有限公司

华东理工大学

2017年 09月

双氧水催化氧化法烟气脱硫脱硝工艺技术

一、脱硝工艺概述

目前 NOx 的控制方法

有关 NOx 的控制方法是从燃料的生命周期的三个阶段入手，即燃烧前、燃

烧中和燃烧后。当前，燃烧前脱硝的研究很少，几乎所有的研究成果都集中在燃

烧中和燃烧后的 NOx 的控制。国际上把燃烧中 NOx 的所有控制措施统称为一次

措施，把燃烧后的 NOx 控制措施统称为二次措施，又称为烟气脱硝技术。

目前普遍采用的燃烧中 NOx 控制技术即为低 NOx 燃烧技术，主要有低 NOx

燃烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。

按应用在燃煤锅炉上的烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction，简称 SCR）、选择性非催化还原技术（Selective Non-Catalytic Reduction，简称 SNCR）、SNCR/SCR 混合烟气脱

硝技术。

1） SCR 烟气脱硝技术

近几年来选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)发展较快,在欧洲和日本得到

了广泛的应用,目前催化还原烟气脱硝技术是应用最多的技术。

世界上流行的 SCR 工艺主要分为氨法 SCR 和尿素法 SCR 两种。此两种方

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，其不同点则是在尿素法 SCR 中，先利用一种设备将尿素转化为氨之后输送至 SCR 触媒反应器。运行条件需要烟

气温度在 300-400℃的范围内，适合于多数催化剂的反应温度，因而它被广泛采用。但是由于催化剂是在“不干净”的烟气中工作，因此催化剂的寿命需要 3

年更换一次。

为了应对烟气温度低的情况，后来又开发了低温 SCR 技术，号称温度范围

能达到 150~300℃，实际上温度下限应在 200℃以上。低温 SCR 技术对温度、

水汽、SO2 含量都有较高的要求。烟气中的水蒸汽能吸附在催化剂表面的活

性点位上，从而抑制催化剂的活性。水与反应物的共吸附是低温 SCR 研究的

一个重点。H2O 对催化剂的影响可分为两类：一是可逆的；二是不可逆的。

很多研究表明，烟气中的水含量小于 6%的话，对 SCR 催化剂影响较小，过

大的话，易使 SCR 催化剂中毒。烟气中的 SO2 一方面会导致催化剂活性组

分的破坏，另一方面会使催化剂表面的活性位点被金属硫酸盐和硫酸铵所覆盖，

从而使催化剂彻底失活。研究表明，SO2 对低温 SCR 催化系统的影响难以避免，并且活性组分的硫酸化和硫酸铵的沉积效应往往同时存在，也给催化剂

的再生造成了一定的困难。若烟气中的 SO2 浓度较高，先低温 SCR 脱硝的话，还原剂氨与 SO2 反应生成的亚硫酸铵易沉积在催化剂表面，同时 SO2

还容易

与SCR 催化剂中的活性组份 Mn 形成硫酸锰，造成催化剂失活。而先脱硫，

再低温 SCR 的话，势必使得烟气温度降低，无法满足低温 SCR 催化剂所需

的温度窗口。

2）SNCR 烟气脱硝技术

该技术是用 NH3、尿素等还原剂喷入炉内与 NOx 进行选择性反应，不用催化剂， NH3 的反应最佳温度区为 850-1100℃。当反应温度过高时，由于氨的分解会使 NOx 还原率降低，另一方面，反应温度过低时，氨的逃逸增加，也会使NOx 还原率降低。NH3 是高挥发性和有毒物质，氨的逃逸会造成新的环境污染。SNCR/SCR 混合烟气脱硝技术

4）SNCR/SCR 混合烟气脱硝技术是把 SNCR 工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR 工艺利用逃逸氨进行催化反应的技术结合起来，进一步脱除 NOx。

综上所述，目前国内外运用的脱硝技术都存在反应温度在 250℃~400℃

/850℃~1100℃，催化剂难以处理，运行成本高等问题，因此我公司与华东理工大学共同研发了资源化的低成本湿法烟气脱硝工艺技术。

二、双氧水催化氧化的烟气脱硫脱硝工艺技术

传统的双氧水氧化脱硝技术是往高温烟气中(400℃以上）喷洒双氧水，利用双氧水在高温下分解出的自由基 HO ?氧化NO，生成NO2，然后用碱性溶液吸HOO ?收，生成硝酸盐。但是，双氧水在分解时也会产生HOO ?自由基，而HOO ?并不能氧化 NO，相反，HOO?与HO?能结合生成水和氧气，即：HOO ?＋HO ?＝H2O + O2

因此，双氧水一旦产生了较多的 HOO ?自由基，其氧化能力就大打折扣，造成传统的双氧水氧化法的脱硝效率并不好，也就 40%~50%，出口烟气中的氮氧

化物往往不能达标，因此其应用受限。

为了让双氧水定向分解生成 HO ?，本项目开发了双氧水的催化氧化法，即双氧水在可溶性催化剂的作用下定向分解成 HO ?，然后氧化NO为NO2：M ?? H 2O2? M 2?? HO ???OH ?

HO ???NO ? NO2? H ?

OH ?? H ?? H 2O

然后用碱性物质吸收 NO2，生成硝酸盐：

2NO2?OH??NO3??NO?H2O

有 SO2 存在时：

SO2? HO??? SO3? H ?

SO3?2OH ?? SO42?? H 2O

双氧水催化氧化法属湿法脱硝技术，适用任何温度范围的烟气，尤其对低于200℃的烟气，传统的 SCR 和低温 SCR 技术都无法应用的情况下优势明显。尤其对焦化行业烟气中含水量高，采用传统湿法脱硫脱硝技术无法实现水平衡，容易造成产生大量废水，采用本项目的双氧水催化氧化法法不但能实现水平衡，还能高效率的脱除 SO2 和氮氧化物，具有独特的优势。

三、烟气脱硝技术参数比较

双氧水催化氧化的湿法烟气脱硝技术与 SCR、SNCR、SNCR/SCR 混合型三种