脱硝技术也就是控制氮氧化物排放浓度技术,氮氧化物生成主要是热力型、燃料型和快速型,其形成原理各不相同,又以热力型为主,因此为了从源头上控制氮氧化物浓度,首先应考虑炉内的低氮燃烧技术,可以降低最高50%的排放浓度,再选择SCR或SNCR或两者混合技术,以控制投资和运行成本,综合考虑成本,低氮+SCR对于大部分300MW及以上火电机组较为合适。
需要说明的是,根据工程应用情况来看,SNCR的适应性相对较差,且其脱硝率较SCR的最高可达90%以上有不小差距,因此在国家污染物排放法规越来越严的情况下(14年要求全部电厂排放浓度低于100mg/m3),SCR已成为绝大多数的选择。还原剂无论采用尿素、液氨或氨水的哪一种,最终都是生成氨气(氨水是直接喷入),只是存储、输送系统不同,且三者运输、投资、运行成本和安全要求差异较大,综合来说液氨最经济划算,尿素最安全。
烟气脱硫(脱硝)的方法:固体吸附再生法 主要有碳质材料吸附法、吸附法。
碳质材料吸附法 根据吸附材料的不同又可分为活性炭吸附法和活性焦吸附法两种,其脱硫脱硝原理基本相同。活性炭吸附法整个脱硫脱硝工艺流程分两部分:吸附塔和再生塔。
而活性焦吸附法只有一个吸附塔,塔分两层,上层脱硝,下层脱硫,活性焦在塔内上下移动,烟气横向流过塔。该方法的主要优点有:①具有很高的脱硫率(98%)和低温(100~200℃)条件下较高的脱硝率(80%);②处理后的烟气排放前不需加热;③不使用水,没有二次污染;④吸附剂来源广泛,不存在中毒问题,只需补充消耗掉的部分;⑤能去除湿法难去除的so2;⑥能去除废气中的hf、hcl、砷、汞等污染物,是深度处理技术;⑦具有除尘功能,出口排尘浓度小于10mg/m3;⑧可以回收副产品,如:高纯硫磺、浓硫酸、化学肥料等;⑨建设费用低,运转费用经济,占地面积小。
新的活性炭纤维脱硫脱硝技术。该技术是将活性炭制成直径20μm左右的纤维状,极大地增大了吸附面积,提高了吸附和催化能力。
经过发展,该技术脱硫脱硝率可达90%。有人将活性炭吸附和微波技术结合起来,提出了微波诱导催化还原脱硫脱硝技术。
该技术用活性炭作为氮氧化物载体,利用微波能诱导可实现脱硫脱硝率达到90%以上。该法的吸附剂是以r-氧化铝为载体,用碱或碱成分盐的溶液喷涂载体,然后将浸泡过的吸附剂加热、干燥,去除残余水分而制成。
吸附剂吸附饱和后可以再生,再生过程是将吸附饱和的吸附剂送入加热器,在温度600℃左右加热使得nox被释放,然后将nox循环送回锅炉的燃烧器中。在燃烧器中nox的浓度达到一个稳定状态,且形成一个化学平衡。
这样就不会再生成nox而只能是n2,从而抑制nox生成。在再生器中加入还原气体,就会产生高浓度的so2、h2s混合气体,利用克劳斯法可以进行硫磺的回收。
cuo吸附脱硫脱硝工艺法采用吸附剂进行脱硫脱硝,整个反应分两步:1)在吸附器中:在300℃~450℃的温度范围内,吸附剂与二氧化硫反应,生成cuso4;由于cuo和生成的cuso4对nh3还原氮氧化物有很高的催化活性,结合scr法进行脱硝。2)在再生器中:吸附剂吸收饱和后生成的cuso4被送到再生器中再生,再生过程一般用h2或ch4对cuso4进行还原,再生出的二氧化硫可通过claus装置进行回收制酸;还原得到的金属铜或cu2s在吸附剂处理器中用烟气或空气氧化成cuo,生成的cuo又重新用于吸收还原过程。
该工艺能达到90%以上的二氧化硫脱除率和75%~80%的氮氧化物脱除率。吸附法反应温度要求高,需加热装置,并且吸附剂的制各成本较高。
随着研究的进展,出现了将活性焦/炭(ac)与cuo结合的方法。二者结合后可制各出活性温度适宜的催化吸收剂,克服了ac使用温度偏低和cuo/al2o3活性温度偏高的缺点。
采用一步法干式洗涤,可脱除烟气中99%以上的硫氧化物,并可选择性地或同时除去99%的氮氧化物,排放尾气完全符合环境标准。由于它采用无机化合物作吸收剂,而不是传统工艺中的氨,因此其副产物是可回收的硝酸盐和硫酸盐,而不是需要堆埋的污染环境的石膏副产物。
该工艺适用于以天然气或煤为燃料的发电厂,仍在实验阶段,未见诸工业应用。气固催化脱硫脱硝技术 此类工艺使用催化剂降低反应活化能,促进二氧化硫和氮氧化物的脱除,比起传统的工艺,具有更高的氮氧化物脱除效率。
选择性催化还原法scr去除nox。此工艺可脱除95%的so2、90%的nox和几乎所有的颗粒物。
该工艺除了将烟气中的so2转化为so3后制成硫酸,以及用scr除去nox外,还能将co及未燃烧的烃类物质氧化为co2和水。此工艺脱硫脱硝效率较高,没有二次污染,技术简单,投资及运行费用较低,适用于老厂的改造。
是一种新型的高温烟气净化工艺,该工艺能同时去除二氧化硫、氮氧化物和烟尘,并且都是在一个高温的集尘室中集中处理。由于将三种污染物的脱除集中在一个设备上,从而降低了成本并减少了占地面积。
其缺点是由于要求的烟气温度为300℃~500℃,就需要采用特殊的耐高温陶瓷纤维编织的过滤袋,因而增加了成本。烟气清洁工艺已发展到中试阶段,燃煤锅炉烟气中的so2和nox的脱除效率能达到99%以上。
该工艺是在单独的还原步骤中同时将so2催化还原为h2s,nox还原为n2,剩余的氧还原为水;从氢化反应器的排气中回收h2s;从h2s富集气体中生产元素硫。循环流化床技术在最近几年得到了快速发展,不仅技术成熟可靠,而且投资运行费用也大为降低,为了开发更经济、高效、可靠的联合脱硫脱硝方法,人们将循环流化床引入烟气同时脱硫脱硝技术中。
烟气循环流化床联合脱硫脱硝技术是用消石灰作为脱硫的吸收剂脱除二氧化硫,产物主要是caso4和10%的caso3;脱硝反应使用氨作为还原剂进行选择催化还原反应,催化剂是具有活性的细粉末化合物feso4·7h2o,不需要支撑载体,运行温度在385℃。吸收剂喷射技术 将碱或尿素等干粉喷入炉膛、烟道或喷雾干式洗涤塔内,在一定条件下能同时脱除二氧化硫和氮氧化物。
脱硝率主要取决于烟气中的二氧化硫和氮氧化物的比、反应温度、吸收剂的粒度。
1、烟气脱硝,是指把已生成的NOX还原为N₂,从而脱除烟气中的NOX,按治理工艺可分为湿法脱硝和干法脱硝。国内外一些科研人员还开发了用微生物来处理NOX废气的方法。
由于从燃烧系统排放的烟气中的NOx,90%以上是NO,而NO难溶于水,因此对NOx的湿法处理不能用简单的洗涤法。
烟气脱硝的原理是用氧化剂将NO氧化成NO₂,生成的NO₂再用水或碱性溶液吸收,从而实现脱硝。O₃氧化吸收法用O₃将NO氧化成NO₂,然后用水吸收。该法的生成物HNO₃液体需经浓缩处理,而且O3需要高电压制取,初投资及运行费用高。
ClO₂氧化还原法ClO₂将NO氧化成NO₂,然后用Na₂SO₃水溶液将NO₂还原成N₂。该法可以和采用NaOH作为脱硫剂的湿法脱硫技术结合使用,脱硫的反应产物Na₂SO₃又可作为NO₂的还原剂。ClO₂法的脱硝率可达95%,且可同时脱硫,但ClO₂和NaOH的价格较高,运行成本增加。
2、选择性催化还原脱硝
选择性催化还原SCR法脱硝是在催化剂存在的条件下,采用氨、CO或碳氢化合物等作为还原剂,在氧气存在的条件下将烟气中的NO还原为N₂。
可以作为SCR反应还原剂的有NH₃、CO、H₂,还有甲烷、乙烯、丙烷、丙稀等。以氨作为还原气的时候能够得到的NO的脱除效率最高。
SCR反应是氧化还原反应,因此遵循氧化还原机理或Mars-van Krevelen-type机理。 目前,国外学者已经在SCR反应的反应物是NO达成了一致,而不是NO₂,并且O₂参与了反应。
3、稀硝酸吸收法
由于NO和NO₂在硝酸中的溶解度比在水中的大得多(例如NO在浓度为12%的硝酸中的溶解度比在水中的溶解度大12倍),故采用稀硝酸吸收法以提高NOX去除率的技术得到广泛应用。
随着硝酸浓度的增加,其吸收效率显著提高,但考虑工业实际应用及成本等因素,实际操作中所用的硝酸浓度一般控制在15%~20%的范围内。稀硝酸吸收NOX的效率除了与本身的浓度有关外,还与吸收温度和压力有关,低温高压有利于NOX的吸收。
4、碱性溶液吸收法
该法是采用NaOH、KOH、Na₂CO₃、NH₃·H₂O等碱性溶液作为吸收剂对NOX进行化学吸收,其中氨(NH₃·H₂O)的吸收率最高。为进一步提高对NOX的吸收效率,又开发了氨一碱溶液两级吸收:首先氨与NOX和水蒸气进行完全气相反应,生成硝酸铵白烟雾。
然后用碱性溶液进一步吸收未反应的NOX。生成硝酸盐和亚硝酸盐,NH₄NO₃、NH₄NO₂也将溶解于碱性溶液中。吸收液经过多次循环,碱液耗尽之后,将含有硝酸盐和亚硝酸盐的溶液浓缩结晶,可作肥料使用。
扩展资料
氮氧化物与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐,随着降水和降尘从空气中去除。硝酸是酸雨的原因之一;它与其它污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染。
在高温燃烧条件下,NOx主要以NO的形式存在,最初排放的NOx中NO约占95%。 但是,NO在大气中极易与空气中的氧发生反应,生成NO₂,故大气中NOx普遍以NO₂的形式存在。
空气中的NO和NO₂通过光化学反应,相互转化而达到平衡。在温度较大或有云雾存在时,NO₂进一步与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸(HNO₃)。
在有催化剂存在时,如加上合适的气象条件,N0₂转变成硝酸的速度加快。特别是当NO₂与SO₂同时存在时,可以相互催化,形成硝酸的速度更快。
参考资料来源:搜狗百科-脱硝
1、石灰石(石灰)-石膏湿法烟气脱硫工艺
石灰石(石灰)湿法脱硫技术由于吸收剂价廉易得,在湿法FGD领域得到广泛的应用。
以石灰石为吸收剂反应机理为:
吸收:SO2(g)→ SO2(L)+H2O → H++HSO3- → H+ +SO32-
溶解:CaCO3(s)+H+ → Ca2++HCO3-
中和:HCO3- +H+ →CO2(g)+H2O
氧化:HSO3-+1/2O2→SO32-+H+
SO32- +1/2O2→SO42-
结晶:Ca2++SO32- +1/2H2O →CaSO3·1/2H2O(s)
该工艺的特点是脱硫效率高(>95%)、吸收剂利用率高(>90%)、能适应高浓度SO2烟气条件、钙硫比低(一般<1.05) 、脱硫石膏可以综合利用等。缺点是基建投资费用高、水消耗大、脱硫废水具有腐蚀性等。
2、海水烟气脱硫
海水烟气脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。脱硫过程不需要添加任何化学药剂,也不产生固体废弃物,脱硫效率>92%,运行及维护费用较低。烟气经除尘器除尘后,由增压风机送入气-气换热器降温,然后送入吸收塔。在脱硫吸收塔内,与来自循环冷却系统的大量海水接触,烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除,海水经氧化后排放。脱除二氧化硫后的烟气经换热器升温,由烟道排放。
海水烟气脱硫工艺受地域限制,仅适用于有丰富海水资源的工程,特别适用于海水作循环冷却水的火电厂,但需要妥善解决吸收塔内部、吸收塔排水管沟及其后部烟道、烟囱、曝气池和曝气装置的防腐问题。
3、喷雾干燥工艺
喷雾干燥工艺(SDA)是一种半干法烟气脱硫技术,其市场占有率仅次于湿法。该法是将吸收剂浆液Ca(OH)2在反应塔内喷雾,雾滴在吸收烟气中SO2的同时被热烟气蒸发,生成固体并由除尘器捕集。当钙硫比为1.3~1.6时,脱硫效率可达80%~90%。半干法FGD技术兼干法与湿法的一般特点。其主要缺点是利用消石灰乳作为吸收剂,系统易结垢和堵塞,而且需要专门设备进行吸收剂的制备,因而投资费用偏大;脱硫效率和吸收剂利用率也不如石灰石/石膏法高。
喷雾干燥技术在燃用低硫和中硫煤的中小容量机组上应用较多。国内于1990年1月在白马电厂建成了一套中型试验装置。后来许多机组也采用此脱硫工艺,技术已基本成熟。
4、电子束烟气脱硫工艺(EBA法)
电子束辐射技术脱硫工艺是一种干法脱硫技术,是一种物理方法和化学方法相结合的高新技术。该工艺的流程是由排烟预除尘、烟气冷却、氨的冲入、电子束照射和副产品捕集工序组成。锅炉所排出的烟气,经过集尘器的粗滤处理之后进入冷却塔,在冷却塔内喷射冷却水,将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度(约70℃)。烟气的露点通常约为50℃。通过冷却塔后的烟气流进反应器,注入接近化学计量比的氨气、压缩空气和软水混合喷入,加入氨的量取决于SOx和NOx浓度,经过电子束照射后,SOx和NOx在自由基的作用下生成中间物硫酸和硝酸。然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应,生成粉状颗粒硫酸铵和硝酸铵的混合体。脱硫率可达90%以上,脱硝率可达80%以上。此外,还可采用钠基、镁基和氨作吸收剂,一般反应所生成的硫酸铵和硝酸铵混合微粒被副成品集尘器分离和捕集,经过净化的烟气升压后向大气排放。
锅炉脱硝方式1、SCR选择性催化还原,SCR技术的原理是将SCR脱硝模块安装在锅炉外部的烟道上烟气垂直进入SCR反应器,经过各层催化剂模块将NOX还原成N2和H2O,SCR的反应温度一般在200-400之间进行,脱硝效率在80%-90%,在大型锅炉上目前具有相当成熟的运行业绩,但是投资太大,催化剂属于消耗品基本2-3年要更换一次,价格比较贵,运行中同样需要使用脱硝剂,所以后期运行费用高,适合比较大的锅炉使用。
2、SNCR非选择性催化还原,SNCR技术的原理是在锅炉上打孔,将喷枪伸入炉膛内部适合的高温区(一般为750-1100℃),通过脱硝剂尿素或者氨水将NOX还原成无害的N2和H2O,根据河北耀一环保的工程经验此项技术的脱硝效率在50%-60%之间,对于氮氧化物标准不是特别高的地区来说比较适合,SNCR脱硝设备价格不高,而且脱硝剂价格也不高,后期运行费用问题不用担心。3、HNCR高分子脱硝技术的原理也是炉内脱硝,在锅炉上找到合适的位置打孔,将喷枪伸入炉膛内部适合的高温区(一般为750-1100℃),通过脱硝剂将NOX还原成无害的N2和H2O,根据河北耀一环保的工程经验此项技术的脱硝效率在70%-80%之间,还原剂为固态粉末或颗粒,此项技术的脱硝剂是河北耀一环保公司自主研发生产(已获得专利),价格在2800-3200一吨之间,根据耀一各项案例证明,此项技术的脱硝剂消耗量少,后期运行费用低,在大型锅炉上成功案例已很多,前期投资小,后期运行费用低,设备运行正常,后期无故障,受到客户好评,目前是使用率*高的脱硝工艺。
4、SNCR+SCR联合脱硝技术5、HNCR+SCR联合脱硝技术。
一类是从源头上治理。控制煅烧中生成NOx。其技术措施:①采用低氮燃烧器;②分解炉和管道内的分段燃烧,控制燃烧温度;③改变配料方案,采用矿化剂,降低熟料烧成温度。另一类是从末端治理。控制烟气中排放的NOx,其技术措施:①“分级燃烧+SNCR”,国内已有试点;②选择性非催化还原法(SNCR),国内已有试点;③选择性催化还原法(SCR),欧洲只有三条线实验;③SNCR/SCR联合脱硝技术,国内水泥脱硝还没有成功经验;④生物脱硝技术(正处于研发阶段)。
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