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IMA-SCR脫硝技術(shù)介紹
瀏覽: 發(fā)布日期:2023-03-24
一、脫硝的意義
1、NOx的產(chǎn)生機理:
NOx主要包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等化合物,其中重要的是NO和NO2。煙氣中的NO約占90%左右,排入大氣后部分再氧化成NO2,故研究NOx的生成機理,主要是研究NO的生成機理。
NO的生成形式有燃料型、溫度型和快速溫度型三種。
1、熱力型NOx,它是空氣中的氮氣在高溫下氧化而生成的NOx。
  2、快速型NOx,是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團如HC等反應生成的NOx。
  3、燃料型NOx,它是燃料中含有的氮化合物在燃燒過(guò)程中熱分解而又接著(zhù)氧化而生成的NOx。
  這三種類(lèi)型的NOx,其各自的生成量和煤的燃燒溫度有關(guān),在電廠(chǎng)鍋爐中燃料型NOx ,其占NOx總量的60~80%,熱力型其次,快速型少。
2、NOx的危害:
NO相對無(wú)害,但NO極易被進(jìn)一步氧化成NO2,而NO2是一種氧化劑對人體有毒害作用,可引起呼吸疾?。ㄈ缈人院脱屎硗矗?,如再加上NO2的影響則可加重支氣管炎、哮喘病和肺氣腫。NO2在強陽(yáng)光照射下與揮發(fā)性有機物之間的光化學(xué)反應產(chǎn)生臭氧、過(guò)氧乙酰硝酸酯等更強的氧化劑,對眼晴有強烈的作用,對健康影響很大。
NOx可以通過(guò)皮膚接觸和攝入被污染的食品進(jìn)入消化道,對人體造成危害,也可以通過(guò)呼吸道吸入人體,給人體造成更為嚴重的傷害。危害主要有:
(1)NOx對人體的致毒作用,有危害是NO2,主要影響呼吸系統,可引起支氣管炎和肺氣腫等疾??;
(2)NOx對植物的損害;
(3)NOx是形成酸雨、酸霧的主要污染物;
(4)NOx與碳氫化合物可形成光化學(xué)煙霧;
5)NOx參與臭氧層。
燃煤鍋爐排放的煙氣中含有SO2、NOx和粉塵等多種有害成份,其中氮氧化物(NOx)是重點(diǎn)控制的污染物之一。
二、脫硝的常見(jiàn)方法
1、脫硝方法
NOx的治理技術(shù)可分為燃燒的前處理、燃燒方式的改進(jìn)及燃燒的后處理三種。
(1)燃燒前的處理:通過(guò)脫氮,減少燃料中的含氮量,從而減少燃燒過(guò)程NOx的生成量
(2)燃燒技術(shù)的改進(jìn):有低氧燃燒、排氣循環(huán)燃燒、注入蒸汽或水、二級燃燒、分段燃燒、降低空氣比和濃差燃燒。其中二級燃燒和濃差燃燒。
(3)燃燒的后處理也就是對燃燒產(chǎn)生的含NOx的煙氣(尾氣)進(jìn)行處理的方法,即煙氣脫硝。
2、常見(jiàn)煙氣脫硝方法及比較
  適用性及特點(diǎn) 特點(diǎn) 脫除率 投資費用
SCR 在特定催化劑作用下,用氨或其它還原劑選擇性地將NOx還原為N2 和H2O。
適合排氣量大,連續排放源
二次污染小,凈化效率高,技術(shù)成熟;設備投資高,關(guān)鍵技術(shù)含量高 80%~90%
SNCR 用氨或尿素類(lèi)物質(zhì)使NOx 還原為N2 和H2O。適合排氣量大,連續排放源 不用催化劑,設備和運行費用少;NH3用量大,二次污染,反應溫度和停留時(shí)間 30%~60% 較低
液體吸收法 先用氧化劑將難溶的NO 氧化為易于被吸收的NO2,再用液體吸收劑吸收。
處理煙氣量很小的情況下可取
工藝設備簡(jiǎn)單、投資少,收效顯著(zhù),有些方法能回收NOx;效率低,副產(chǎn)物不易處理,目前常用的方法不適于處理燃煤電廠(chǎng)煙氣 效率低 較低
微生物法 適用范圍較大 工藝設備簡(jiǎn)單、能耗及處理費用低、效率高、無(wú)二次污染;微生物環(huán)境條件難以控制,仍處于研究階段 80%
活性炭
吸附法
排氣量不大 同時(shí)脫硫脫硝,回收NOx和SO2,運行費用低;吸收劑用量多,設備龐大,一次脫硫脫硝率低,再生頻繁 80%~90%
電子束法(等離子體法) 適用范圍較大用電子束照射煙氣,生成強氧化性OH 基、O 原子和NO2,這些強氧化基團氧化煙氣中的二氧化硫和氮氧化物,生成硫酸和硝酸,加入氨氣,則生成硫硝銨復合鹽。 同時(shí)脫硫脫硝,無(wú)二次污染;運行費用高,關(guān)鍵設備技術(shù)含量高,不易掌握。 85%
3、SCR法簡(jiǎn)介
在含氧氣氛下,還原劑優(yōu)先與廢氣中NO反應的催化過(guò)程稱(chēng)為選擇性催化還原。以NH3作還 原劑,V2O5-TiO2為催化劑來(lái)消除固定源(如火力發(fā)電廠(chǎng))排放的NO的工藝已比較成熟。
    也是目前能在氧化氣氛下脫除NO的實(shí)用方法。
在理想狀態(tài)下,此法NO脫除率可達90%以上,但實(shí)際上由于NH-3量的控制誤差而造成的二次污染等原因,使得通常的脫除率達65%~80%。性能的好壞取決于催化劑的活性、用量以及NH3與廢氣中的NOx的比率。
    NH3-SCR消除NO的方法已實(shí)現工業(yè)化,且具有反應溫度較低(573~753K)、催化劑不含貴金屬、壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。
但也存在明顯的缺點(diǎn):
(1)由于使用了腐蝕性很強的NH3或氨水,對管路設備的要求高,造價(jià)昂貴;
(2)由于NH3的加入量控制會(huì )出現誤差,容易造成二次污染;
(3)易泄漏,操作及存儲困難,且易于形成(NH4)2SO4;
(4)這個(gè)過(guò)程只能適用于固定污染源的凈化,難以解決如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機等移動(dòng)源產(chǎn)生的NO消除問(wèn)題。
三、催化還原反應原理:
催化還支原法是在催化劑作用下,利用還原劑將氮氧化物還原為氮氣。
依據還原劑是否與O2發(fā)生反應,將催化還原法分為選擇性催化還原法和非選擇性還原法。
選擇性催化還原法通常用NH3作為還原劑,在鉑或非重金屬催化劑的作用下,在較低溫度條件下,NH3有選擇地將廢氣中的NOX還原為N2,而基本上不與氧發(fā)生反應,從而避免了非選擇性還原法的一些技術(shù)問(wèn)題。不僅使用的催化劑易得,選擇余地大,而且還原劑的起燃溫度低,床溫低,從而有利于延長(cháng)催化劑壽命和降低反應器對材料的要求。選擇性催化還原法主要用于硝酸生產(chǎn)、硝化過(guò)程、金屬表面的硝酸處理、催化劑制造等非燃燒過(guò)程產(chǎn)生的NOX廢氣,目前已用于凈化燃燒煙氣中的NOX。
2、反應原理
(1)、在溫度較低時(shí),在反應器中NH3與廢氣中的NO2、NO在催化劑的作用下發(fā)生反應,反應式如下:
6NO+4NH3→5N2+6H2O…………………………………………… (1)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O…………………………………………  (2)
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O………………………………………… (3)
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O…………………………………………(4)

在一般的選擇性催化還原工藝中,反應溫度??刂圃?00度,因為溫度超過(guò)350度,會(huì )發(fā)生下列副反應。
2NH3=N2+3H2
4NH3+5O2=4NO+6H2O
選擇合適的催化劑,可以降低副反應4NH3+3O2=2N2+6H2O的速率。
(2)、副反應
SCR方式的不良副反應為SO2的氧化反應和NH3與SO3反應生成NH4 HSO4。
副作用方程式
SO2 + 1/2 O2 → SO3
NH3 + SO3 + H2O → NH4 HSO4
SO2的氧化反應隨著(zhù)溫度的升高而加劇,同時(shí)催化劑對此反應具有催化作用。一般450℃。
NH3與SO3的反應隨著(zhù)煙氣溫度的降低而加劇,NH4 HSO4為粘性物質(zhì),會(huì )堵塞催化劑孔隙,降低其活性,同時(shí)還會(huì )對下游設備如空預器,除塵器等造成危害。



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