氮氧化物减排与烟气脱硝技术.

氮氧化物减排与烟气脱硝技术

07级环境工程本科二班杜宇

学号：0705410228

摘要：我国是世界首屈一指的煤炭生产和消费大国，遭受煤烟型大气污染的长期困扰，为了推进氮氧化物减的排与烟气脱硝的措施，对烟气脱硝技术进行研究。丹阳湖无的防治原则：首先，要在燃烧前和燃烧中用足各种减排措施，然后再适当采用末端控制技术——烟气脱销。烟气脱硝的工艺技术有很多，有干法、湿法，也有氧化法、还原法。烟气脱硝技术的核心是催化反应，既需要消耗大量氨的还原剂，又要消耗安规的催化剂。因此，现代环境科技致力于研发低费用、低成本的氮氧化物减排与烟气脱硫技术，主要在以下四个方面：低氮氧化物燃烧技术及燃烧器；廉价易取的催化剂及其国产化；替代氨的还原剂；双脱技术。

关键词：氮氧化物烟气脱销SCR SNCR 组合法双脱技术

NO X物理化学性质决定了它不能采取与治理SO2相同的办法加以控制，但总的来说也分为干法和湿法两大类。化学机理则是氧化还原反应，一是将NO氧化成NO2，然后通过吸收进行回收，另一种则是借助催化剂，将NO X还原成无害的氮气。湿式吸收法是用水或酸、碱、盐的水溶液吸收废气中的NO X。按照吸收剂的种类可分为水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化-吸收法、吸收还原法及液相络合法等，这些方法比较适合工业生产废气的处理。对于燃烧烟气，在控制NO X排放上有两种途径：一是在锅炉燃烧中控制燃料的燃烧，减少NO X的生成；另一种是对烟气进行处理，消除烟气中的NO X。

根据燃烧过程NO X的生成和破坏的机理和特点，不难看出，NO X的生成与燃烧方式和工况有关，器生成量取决于温度水平，此外还与空燃比、传热、煤种以及燃料、空气和燃烧中间产物的混合程度有关。因此，可以通过改善燃烧方式、改变锅炉运行条件等措施，降低NO X的生成量，即降低NO X燃烧技术，达到一定的减排目标。

燃烧烟气系指燃烧过程中产生的含NO X的烟气，其中的NO X以NO2为主，同时还因燃料和燃烧过程的不同而有其他组分，例如以煤和柴油为燃料时产生大量的SO2和烟尘，以及少量的SO3，在循环流化床锅炉条件下可能产生少量的N2O，垃圾焚烧炉的烟气则包括更复杂的有害成分，如氯化物、SO X、氟化物及有机气体等。因此，必须针对性的采取有效控制措施达到减排的目的。

目前，锅炉烟气采用的干式脱硝净化工艺，绝大多数是选择催化还原法（SCR）。SCR 的反应机理比较复杂，化学过程的实质是以氮为还原剂，在一定温度和催化剂的作用下，有效的将烟气中的NO X还原成N2.在火电厂安装SCR装置，一般有三种方式：（1）高温高尘式，SCR位于锅炉烟气与空气预热器之间。（2）高温低尘式，SCR位于高温电除尘器（ESP）之后。（3）低温低尘式，SCR位于烟气脱硫装置（FGD）之后。上述三种布置方式决定SCR 的运行工况条件有所不同，果然有利弊。后两种布置方式的优点是催化剂不受飞灰的影响。若SCR反应器置于FGD系统之后，催化剂还少受或不受SO3等气态毒物的影响，但由于烟温太低，需设法将烟气温度提高到催化还原反应所必须的温度。

此外，还有选择性非催化还原法（简称SNCR）。SCNR脱硝技术是吧炉膛作为反应器，将NH3或氨基还原剂直接喷入炉膛温度900~1100度的区域，后者迅速热分解成NH3，NH3与烟气中的NO X反应生成N2。该方法不用催化剂，反应温度较高，脱硝效率较低，一般不超过百分之六十，而且还原剂消耗量大，故虽有诱人之处，也有严重不足。SNCR系统比SCR简单，很适合于现有锅炉的加装改造。典型的SNCR工艺布置由还原剂贮槽、还原剂多层喷入装置和与之配套的控制仪表组成。还原剂贮运和操作系统与SCR系统的相似，但

所需要的还原剂量比SCR工艺的多。从SNCR逸出的氨可能来自两种情况，一是因喷入点温度低影响氨与NO X的反应：另一种是喷入的还原剂过量，导致还原剂不均与分布。由于不可能及时得到有效喷入还原剂的反馈信息，所以控制SNCR体系中的氨的逸出是相当困难的，但通过在出口设置NH3检测仪可以得到改善。

组合法（SNCR/SCR）是SNCR的还原剂直喷炉膛技术同SCR利用逸出氨进行催化反应结合起来，从而进行两级脱硝。它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高脱销率及低的氨逸出率有效结合。理论上，SNCR在脱除部分NOX的同时也为后面的SCR脱除更多的NO X提供了所需的氨。在组合工艺中，至关重要的问题是使氨与烟气充分混合。控制氨的分布以适应NO X分布的变化是非常困难的。并且锅炉越大，这种分布就越差。如果SCR 催化剂上的氨得不到充足的NO X，那么一部分氨没发生反应就通过了催化剂；相反，或者局部高浓度NO X烟气中没有充足的氮，则在这些催化区域中没有NO X还原反应发生。结果是脱硝效率下降和排气逃逸氨增加。组合工艺脱硝率是SNCR工艺特性、氨的喷入量及扩散速率和SCR催化剂体积的函数。要达到百分之九十以上脱硝率和氨逃逸浓度在3.8mg/cm3以下的要求，采用本工艺在技术上是可行的。不过，脱硝率还必须遵循同还原剂的消耗量和所需催化剂体积相匹配和均衡的设计思路，本工艺的运行特性直接决定于进入催化剂的NH3和NO X的分布状况，分布偏差大将影响催化剂的运行适应能力，这些在设计时一定要考虑周密。组合工艺也可以用尿素做还原剂，但要注意尿素喷入点的温度应低于SNCR脱除NO X 所需的最佳温度，因为此温度有利于NH3的生成。能有效的为催化反应提供足够的氨，但是SNCR得脱硝率只有百分之三十，典型的组合装置的脱硝率能达到百分之八十四。

随着烟气脱硫、脱硝技术的发展，许多国家开展了烟气同时脱硫脱硝的研发，目的在于寻求比传统FGD和SCR投资、运行资费低的SO X/NO X双脱技术，近年已获得重大进展。通常，工业上SO X/NO X的脱除，习用的主流工艺是湿式石灰石-石膏法和干式SCR技术，能脱除百分之九十五的SO2和百分之九十的NO X。FGD和SCR是两种不同的技术，各自独立的工作。其优点是无论原烟气中SO X/NOX的浓度比是多少，都能达到理想的脱除率。这种FGD加SCR的组合式双脱工艺在日本、德国、瑞典、丹麦等国家已有工业应用，暴露出来的主要问题与SO X在SCR反应器中的氧化有关。因此，研发新一代的双脱工艺旨在追求比FGD加SCR组合工艺更加经济、合理和有效。虽然这些双脱工艺大多尚未达到商业化，但在技术上已取得了很大的进展，例如电子书辐照法，已经跨进中型电厂的示范实践，并取得初步成功，活性炭法也正在展现它的优越前景。“双脱”技术分为干式、湿式两类。双脱过程可以在锅炉炉膛、烟道或不同的反应器内完成，也可以在同一个反应器内完成。脱硫脱硝剂可以采用两种以上的物质，也可以是同一种物质。

前言：进入21世纪以来，我国的大气污染态势出现有煤烟型向混合型转变的迹象。这是社会经济徐变速发展和二氧化硫减排技术得到应用的必然结果。我国是世界首屈一指的煤炭生产和消费大国，从消烟除尘逐步走上脱硫脱硝的轨道经历了差不多半个世纪。“两控区”覆盖了国土面积的百分之四十。在酸性降水中，SO42-远超过NO。近年来，国家先后出台多项旨在倾力推进二氧化硫减排的措施，缓解二氧化硫排放增长势头的政策法规，火电厂积极行动，或兴建FDG装置，或更换洁净燃料，或采用清洁燃烧技术，或关停老、小机组，是多年来扶摇直上的二氧化硫排放总量初步有所遏制。然而，另一个大气污染因子氮氧化物日益凸显出来。作为氮氧化物排放大户的火电厂和机动车辆，烟气脱销工作的起步迟缓。无论有多少“正当”的理由，造成氮氧化物排放总量的聚增和大气污染的转型却是不争的事实。

氮氧化物是通常公认的三种主要的大气污染物之一（即烟尘、二氧化硫、氮氧化物），它的危害程度比二氧化硫有过之而无不及，甚至更为深广，因此受到人们的高度关注。控制氮氧化物已成为各国环保工作的热点之一。