第四節(jié)煙氣脫硝技術

第四節(jié)煙氣脫硝技術第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月NOx減排面臨的挑戰(zhàn)NOx減排過程存在問題：

1、燃燒不穩(wěn)定

2、結焦與腐蝕嚴重

3、燃燼程度差，未燃燼炭與CO高

4、爐內(nèi)傳熱分配改變，影響汽溫、壁溫

5、煙氣脫硝系統(tǒng)存在堵塞、腐蝕、催化劑中毒、以及影響后續(xù)設備運行等第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月傳統(tǒng)低氮氧化物排放技術一般使用低氮氧化物燃燒器＋火上風燃燼技術。其脫硝率一般低于50％。燃料再燃技術—利用燃料再燃，可以有效控制NOx的排放。但可操作性上存在一定的問題（脫硝穩(wěn)定性和可操作性）。其它傳統(tǒng)措施（濕法吸收），都存在著一定問題。第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)煙氣脫硝技術一、脫硝工藝可以分為濕法和干法兩大類。

1）濕法，是指反應劑為液態(tài)的工藝技術。包括臭氧氧化吸收法和ClO2氣相氧化吸收法，然后用水或堿性溶液吸收脫硝。

2）干法，是指反應劑為氣態(tài)的工藝技術。包括氨催化還原法和非催化還原法。無論是干法還是濕法，依據(jù)脫硝反應的化學機理，又可以分為還原法、分解法、吸附法、等離子體活化法和生化法等。二、氣相氧化液相吸收法包括三類：

1）電子束照射法；

2）選擇性催化還原、非選擇性催化還原和熾熱炭還原法

3）低溫常壓等離子體分解法。第4頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月2.選擇性非催化還原法（SNCR）實質(zhì)為向爐膛噴射某種物質(zhì)，可在一定溫度條件下還原已生成的NO，以降低的排放量。包括噴水法、二次燃燒法、噴氨法。1、噴水法\：但NO氧化較困難，需噴入臭氧或高錳酸鉀，不現(xiàn)實。2、噴二次燃料：即前述燃料分級燃燒，但二次燃料不會僅選擇NO反應，它還會與氧氣反應，使煙氣溫度上升。3、噴氨法（尿素等氨基還原劑）第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇性非催化脫硝法(SNCR)爐墻上多層氨噴口位置示意圖噴入氨/尿素燃燒器煙氣1050oC-950oC第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月4．爐膛噴射脫硝實質(zhì)為向爐膛噴射某種物質(zhì)，可在一定溫度條件下還原已生成的一氧化氮，以降低的排放量。包括噴水法、二次燃燒法、噴氨法。4.1噴水法反應為：但一氧化氮氧化較困難，需噴入臭氧或高錳酸鉀，不現(xiàn)實。4.2噴二次燃料：即前述燃料分級燃燒，但二次燃料不會僅選擇NO反應，它還會與氧氣反應，使煙氣溫度上升。第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3噴氨法（尿素等氨基還原劑）由于氨只和煙氣中反應，而一般不和氧反應，這種方法亦稱選擇性非催化劑吸收（SNCR）法。但不用催化劑，氨還原NO僅在950－1050這一狹窄范圍內(nèi)進行，故噴氨點應選擇在爐膛上部對應位置。采用爐膛噴射脫硝，噴射點必須在950－1050℃之間。噴入的氨與煙氣良好混合是保證脫硝還原反應充分進行、使用最少量氨達到最好效果的重要條件。第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月若噴入的氨未充分反應，則泄漏的氨會到鍋爐爐尾部受熱面，不僅使煙氣飛灰容易沉積在受熱面，且煙氣中氨遇到三氧化硫會生成硫酸氨（粘性，易堵塞空氣預熱器，并有腐蝕危險）?？傊?，SNCR噴氨法投資少，費用低，但適用范圍窄，要有良好的混合及反應空間、時間條件。當要求較高的脫除率時，會造成氨泄漏過大。第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月SNCR工藝原理SNCR一般采用爐內(nèi)噴氨、尿素或氫氨酸作為還原劑還原NOx。還原劑只和煙氣中的NOx反應，一般不與氧反應，該技術不采用催化劑。由于該工藝不用催化劑，因此必須在高溫區(qū)加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為850～1100℃的區(qū)域，迅速熱分解成NH3，與煙氣中的NOx反應生成N2和水。該技術以爐膛為反應器。SNCR煙氣脫硝技術的脫硝效率一般為30%～60%，受鍋爐結構尺寸影響很大，多用作低NOx燃燒技術的補充處理手段。采用SNCR技術，目前的趨勢是用尿素代替氨作為還原劑。在850～1100℃范圍內(nèi)，NH3或尿素還原NOx的主要反應為：第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月過程化學NH3為還原劑：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O尿素為還原劑：(NH2)2CO→2NH2+CONH2+NO→N2+H2O2CO+2NO→N2+2CO2當溫度更高時，NH3則會被氧化為NO，即：4NH3+5O2→4NO+6H2O實驗證明，低于900℃時，NH3的反應不完全，會造成所謂的“氨穿透”；而溫度過高，NH3氧化低于NO的量增加，導致NOx排放濃度增大。第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月SNCR技術特點SNCR不需要使用催化劑，設備投資少，不會出現(xiàn)催化劑堵塞設備等問題。但存在以下不足，如反應中生成的(NH4)2SO4和NH4HSO4會腐蝕和堵塞設備；煙氣中增加了NH3的排放量，NH3的利用效率低；反應過程中形成的N2O排放到大氣中會導致二次污染；NOx脫除效率較低。因此，SNCR未能得到廣泛的工業(yè)應用?？傊?，SNCR噴氨法投資少，費用低，但適用范圍窄，要有良好的混合及反應空間、時間條件。當要求較高的脫除率時，會造成氨泄漏過大。第12頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇性催化還原法（SCR)選擇性催化還原（SCR）是通過還原劑（如NH3）在適當溫度并有催化劑存在的條件下，將煙氣中的NO還原為無害的N2和H2O的一種脫硝方法。與SNCR不同，這種工藝稱為選擇性，是因為煙氣中的NH3優(yōu)先與煙氣中的NO反應，而不是被煙氣中的O2氧化。煙氣中的O2存在能夠促進反應，是反應系統(tǒng)中不可缺少的部分。第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月SCR技術中的化學反應原理NH3

4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2ONO+NO2+2NH3 3N2+3H2OCatalyst160–590℃Catalyst160-590℃Catalyst160-590℃第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月SCR技術綜合評價SCR系統(tǒng)的引入會使發(fā)電效率約降低0.9%，單位發(fā)電量CO2排放增加了1.68%環(huán)境指標上NOx排放減少約99%。SCR法采用不同的配置的催化劑壽命和成本不同，帶來的附加成本也會有所不同。SCR法可以控制90%的NOx排放。在目前所有可行燃煤電站脫硝技術中，SCR法是唯一可以使NOx排放低于50mg/Nm3的技術。第15頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月對煙氣脫硝SCR法應用研究重點不斷改善SCR反應器的反應條件，嚴格控制NH3的濃度，減少泄漏，以避免二次污染。完善SCR催化劑的性能。由于許多SCR催化劑本身都有毒性，同時制造成本較高，阻礙了大規(guī)模的工業(yè)應用。因此應不斷提高SCR催化劑的效率及擴大其工作溫度范圍，以降低成本及延長使用壽命。尋找可以在中低溫工況下具有高SCR活性的催化劑。第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月SCR煙氣脫硝技術應用前景常規(guī)的氮氧化物控制方法的優(yōu)點是成本低，改造簡便，但問題在于其無法達到嚴格的氮氧化物排放標準。而當前能夠達到嚴格氮氧化物排放標準而可行的技術還是SCR方法。SCR技術的成本考慮。目前國內(nèi)商業(yè)SCR催化劑已能批量生產(chǎn)，具備大規(guī)模應用的條件。隨著GB13223-2011的頒布，其未來應用前景將十分廣闊。第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月SCR與SNCR的比較項目SNCRNH3-SCR基本原理氨氣與NO在高溫下反應生成N2氨氣選擇性催化脫除NO工作溫度區(qū)間800~1100℃200~500℃NOx脫除效率30~60%70~90%NH3/NOx摩爾比0.8～2.50.4～1.0氨泄漏（ppm）5～20<3初始投資費用低高（是SNCR的兩倍）氨氣的消耗高低第18頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月硫化物,硝化物和粉