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国内主流烟气脱硝技术解析

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国内主流烟气脱硝技术解析

分类:
行业新闻
2019/07/15 15:20
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氮氧化物(NO )是污染大气的主要污染物之一,主要来自化石燃料的燃烧和硝酸、电镀等工业废气以及汽车排放的尾气,其特点是量大面广。难以治理。含有氮氧化物的废气排放,会给生态环境和人类生活、生产带来严重的危害。根据国家环境保护总局有关研究的初步估算,2000年中国NO 的排放量约为1500万t,其中近7O%来自于煤炭的直接燃烧,固定源是NO 的主要来源。鉴于中国今后的能源消耗量将随着经济的发展而不断增长,因此,NO 的排放量也将持续增加。如果不加强控制,NO 将会对大气环境造成更为严重的污染。目前,处理氮氧化物废气的方法主要有液体吸收法、固体吸附法、等离子活化法、催化还原法、催化分解法、生物法等,近年来随着世界环境问题的日益突出工业释放的废气所造成的空气污染受到广泛的关注。本文介绍几种比较有价值的烟气脱硝技术。
 
1、干法烟气脱硝技术
干法脱硝技术主要有:选择性催化还原法、选择性非催化还原法、联合脱硝法、电子束照射法和活性炭联合脱硫脱硝法。
选择性催化还原法是目前商业应用最为广泛的烟气脱硝技术。其原理是在催化剂存在的情况下,通过向反应器内喷入氨或者尿素等脱硝反应剂,将一氧化氮还原为氮气,脱硝效率可达90%以上,主要由脱硝反应剂制备系统、反应器本体和还原剂喷淋装置组成。
选择性非催化还原法工艺原理是在高温条件下,由氨或其他还原剂与氮氧化物反应生成氮气和水。该工艺存在的问题是:由于温度随锅炉负荷和运行周期变化及锅炉中氮氧化物浓度的不规则性,使该工艺应用时变得较复杂。
联合烟气脱硝技术结合了选择性和非选择性还原法的优势,但是使用的氨存在潜在分布不均,目前没有好的解决办法。
活性炭法是利用活性炭特有的大表面积、多空隙进行脱硝。烟气经除尘器后在90~150℃下进入炭床(热烟气需喷水冷却)进行吸附。优点是吸附容量大,吸附和催化过程动力学过程快,可再生,机械稳定性高。缺点是易形成热点和着火问题,且设备的体积大。
1.1 选择性催化还原法(SCR)
SCR法是采用NH3作为还原剂,将NO 还原成N 。NH选择性地只与NO反应,而不与烟气中的O 反应,O2又能促进NH,与NO的反应。氨和烟气一起通过催化剂床,在那里,氨与NO 反应生成N 和水蒸汽。通过使用恰当的催化剂,上述反应可以在250~450oC范围内进行,在NH /NO摩尔比为1的条件下,脱硝率可达80%~90% 。SCR技术是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术,与其他技术相比,SCR技术没有副产物、不形成二次污染、装置结构简单、技术成熟、脱硝效率高、运行可靠、便于维护,是工程上应用最多的烟气脱硝技术,脱硝效率可达90%。催化剂失效和尾气中残留NH,是SCR系统存在的两大关键问题,因此.探究更好的催化剂是今后研究的重点。
1.2 催化直接分解N0 法
从净化NO 的观点来看,最好的方法是将NO 直接分解成N 和O ,这在热力学上是可行的。迄今为止,得到广泛研究的催化体系有:贵金属、金属氧化物、钙钛矿型复合氧化物以及金属离子交换分子筛等。有些催化剂的分解效率高但不能持久,主要是因为NO 分解后产生的氧不易从载体上脱除造成催化剂中毒。因此,寻找一种适合技术、经济要求的催化剂还需做大量的研究工作。
 
2 、湿法烟气脱硝技术
湿法烟气脱硝技术按吸收剂的种类可分为:水氧化吸收法、酸吸收法、碱液吸收法、氧化吸收法、液相还原吸收法、液相络合吸收法、液膜法等。吸收法是中小型企业广泛采用的N0 处理技术。这几种湿法脱硝虽然效率很高,但系统复杂,而且用水量大并会产生水污染.因此,在燃煤锅炉上很少被采用。
湿法中只有络合吸收法比较适合于燃煤烟气脱NO,然而这种方法还处于试验阶段,距大型工业应用还有一定的距离。湿式络合吸收法湿式络合吸收法的原理是利用一些金属螯合物,像Fe(E)˙EDTA等可与溶解的NO 迅速发生反应形成络合物。因此,在传统的在湿法工艺中加入金属螯合物作为添加剂,使其在吸收SO2的同时,也能吸收NO。湿式络合吸收法目前仍处于试验阶段,SO2和NOx的脱除率较高。但螯合物的循环利用比较困难,在反应中螯合物会有损失,利用率低,造成运行费用很高。
 
3 、微生物法
微生物法的原理是:适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下,以NO 为氮源,将其还原为无害的N ,而脱氮菌本身得到繁殖。与一般的有机废气处理不同。用生物法直接处理烟气中的NO ,存在明显的缺点。主要原因是:由于烟气量很大,且烟气中NOX主要以NO的形式存在,而NO又基本不溶于水,无法进人到液相介质中,难以被微生物转化。另外,微生物的表面吸附能力较差,使得NO 的实际净化率很低。因此,直接用生物法处理烟气中NO 很难有实际应用前景。采用生物法吸收处理NO 是近年来研究的热点之一,但这种方法目前还不成熟。要用于工业实践还需做大量的研究工作。
 
4 、烟气同时脱硫、脱硝技术
目前,烟气同时脱硫、脱硝技术可以分为两大类:炉内燃烧过程的同时脱除技术和燃烧后烟气中的同时脱除技术。其中燃烧后烟气脱硫、脱硝是今后进行大规模工业应用的重点。燃烧后烟气脱硫、脱硝典型工艺有干法和湿法两种:干式工艺包括碱性喷雾干燥法、固相吸收和再生法以及吸收剂喷射法、高能化学辐射法等;湿式工艺主要是氧化,吸收法和铁的整合物吸收法等。
4.1 湿法FGD加金属螯合物技术
传统的湿法烟气脱硫效率在90%以上,在电厂的应用比较成熟。由于NO 在水中的溶解度很小,在湿法中很难除去。有学者研究发现,一些金属螫合物(如Fe((EDTA)和Fe(NTA))能吸收NO形成亚硝酰亚铁螯合物,配位的NO再与溶解的SO 和O 反应生成N 、N 0、硫酸盐、各种N—S化合物以及三价铁螯合物,然后从吸收液中去除,并使三价铁螯合物还原再生。影响湿法FGD加金属螯合物技术工业应用的主要障碍是反应过程中螯合物的损失和金属螯合物再生困难、利用率低、运行费用高。
4.2 氯酸氧化法
氯酸氧化法采用含有氯酸f HC1OO)的氧化吸收液来氧化并吸收NO和SO ,脱除率可达95%以上。在脱除NO 和SO 的同时,还可以脱除有毒的微量金属元素,如As,Be,Cd,cr,Ph,Hg和Se,不存在催化剂中毒、失活或随使用时间的增长催化能力下降等问题。该工艺
适用性强。对入口烟气浓度的限制范围不严格。在常温、低氯酸浓度下即可进行氧化吸收.没有催化剂中毒、失活或随使用时间增长而出现催化能力下降等问题。迄今为止,该工艺还处于探索阶段。
 
各种烟气脱硝工艺的比较
我国地域大,各地情况不同,对于某一具体的工程采用何种烟气脱硝工艺,必须因地制宜,进行技术、经济比较。在选取烟气脱硝工艺的过程中,应遵循以下原则:
1、NOx的排放浓度和排放量满足有关环保标准;
2、技术成熟,运行可靠,有较多业绩,可用率达到90%以上;
3、对煤种适应性强,并能够适应燃煤含氮量在一定范围内变化;
4、尽可能节省建设投资;
5、布置合理,占地面积较小;
6、吸收剂和、水和能源消耗少,运行费用低;
7、吸收剂来源可靠,质优价廉;
8、副产物、废水均能得到合理的利用或处置。