一、技術措施分類
常見的脫硝技術中,根據氮氧化物的形成機(jī)理,降氮減(jiǎn)排的技術措施可以分爲兩大類:
一、源頭上治理
控制煅燒(shāo)中生成NOx。其技術(shù)措施:
①採用低氮燃燒器;
②分解爐(lú)和管道内的分段燃燒(shāo),控制燃燒(shāo)溫度;
③改變(biàn)配料方案,採(cǎi)用礦化劑,降低熟料燒成溫度。
二、末端治理
控制煙氣(qì)中排放的NOx,其技術(shù)措施:
①“分級燃燒+SNCR”,國(guó)内已有試點(diǎn);
②選擇性非催化還原法(SNCR),國(guó)内已有試點(diǎn);
③選(xuǎn)擇性催化還(hái)原法(SCR);
③SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù);
④生物脫硝技術(正處(chù)於(yú)研發階段)。
國内的脫硝技術,尚屬探索示範(fàn)階段,還未進行科學總結。各種設計工藝技術路線和裝備(bèi)設施是否科學合理、運行是否可靠?硝效率、運行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都将經受實踐的檢驗。
2脫硝技術(shù)具體(tǐ)可以分爲:
燃燒前脫硝:
1)加氫脫硝
2)洗選
燃燒中脫硝:
1)低溫燃燒
2)低氧燃燒
3)FBC燃燒技術
4)採(cǎi)用低NOx燃燒(shāo)器
5)煤粉濃淡分離
6)煙氣再循環技術
燃燒後脫硝:
1)選擇性非催化還(hái)原脫(tuō)硝(SNCR)
2)選擇性催化還(hái)原脫(tuō)硝(SCR)
3)活性炭吸附
4)電子束脫硝技術
SNCR脫硝效率在大型燃煤機組中可達25%~40%,對小型機組可達80%。由於(yú)該法受鍋爐結構尺寸影響很大,多用作低氮燃燒技術的補(bǔ)充處理手段。其工程造價低、布置簡易、占地面積小,适合老廠改造,新廠可以根據鍋爐設計配合使用。
選擇性催化還原技術(SCR)是目前最成熟的煙氣脫硝技術,它是一種爐後脫硝方法,最早由日本於(yú)20世紀60~70年代後期完成商業運行,是利用還原劑(NH3,尿素)在金屬催化劑作用下,選擇性地與NOx反應生成N2和H2O,而不是被O2氧化,故稱(chēng)爲“選擇性”。目前世界上流行的SCR工藝主要分爲氨法SCR和尿素法SCR2種。此2種方法都是利用氨對NOx的還原功能,在催化劑的作用下将NOx(主要是NO)還原爲對大氣沒有多少影響的N2和水,還原劑爲NH3。
在SCR中使用的催化劑(jì)大多以TiO2爲載體,以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3爲活性成分,制成蜂窩式、闆式或波紋式三種類型。應用於(yú)煙氣脫硝中的SCR催化劑(jì)可分爲高溫催化劑(jì)(345℃~590℃)、中溫催化劑(jì)(260℃~380℃)和低溫催化劑(jì)(80℃~300℃),不同的催化劑(jì)适宜的反應溫度不同。
如果反應溫度偏低,催化劑的活性會降低,導(dǎo)緻脫硝效率下降,且如果催化劑持續在低溫下運行會使催化劑發生永久性損壞;如果反應溫度過高,NH3容易被氧化,NOx生成量增加,還會引起催化劑材料的相變(biàn),使催化劑的活性退化。
目前,國内外SCR系統大多採(cǎi)用高溫催化劑,反應溫度區間爲315℃~400℃。該方法在實際應用中的優缺點(diǎn)如下。
優點(diǎn):該法脫硝效率高,價格相對低廉,目前廣泛應用在國内外工程中,成爲電(diàn)站煙氣脫硝的主流技術。
缺點:燃料中含有硫分,燃燒過程中可生成一定量的SO3。添加催化劑後,在有氧條件下,SO3的生成量大幅增加,並(bìng)與過量的NH3生成NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蝕性和粘性,可導緻尾部煙道設備(bèi)損壞。雖然SO3的生成量有限,但其造成的影響不可低估。另外,催化劑中毒現象也不容忽視。
第三部分鍋(guō)爐(lú)企業的脫硫脫硝技術應用
鍋爐企業的脫硫脫硝技術,在國内現有鍋爐生産(chǎn)廠家中多以煤或煤氣作爲燃燒介質,對於(yú)燃煤鍋爐,國内應用最成熟的工藝是FGD法(利用吸收劑或吸附劑去除煙氣中的二氧化硫)脫硫技術,脫硝則以選擇性催化還原法SCR技術爲主。
SCR法脫硝技術是世界上最主流的去除NOx的方法,這種方法可以在現有的FGD工藝下加入脫硝裝置,在含氧氣氛下,還原劑有限與廢氣中NO反應的催化過程稱(chēng)爲選擇性催化還原,合适的催化劑和還原劑應具有特點(diǎn)如下:
1)還(hái)原劑(jì)應具有高的反應性。
2)還(hái)原劑(jì)可選擇性的與NOx反應,而不與煙氣中大量存在的氧化性物質反應。
3)還(hái)原劑必須價格低廉,以使脫除過(guò)程的低成本運作。
4)催化劑(jì)應大大降低NOx還(hái)原溫度。
5)催化劑應具有高的催化活性,以利於(yú)煙氣中低濃度NOx的有效還(hái)原。
6)催化劑選擇性的與還(hái)原劑與NOx的反應形成N2,而對(duì)還(hái)原劑與煙氣中其他氧化性物質的反應表現惰性。
7)催化劑(jì)應具有結構(gòu)穩定。
8)催化劑(jì)不收煙氣其他祖墳(fén)的毒化。
對於(yú)鍋爐行業來說,一定要研究同時脫硫脫硝技術,目前國内多爲單獨脫硫脫硝技術,這種方式造成設備(bèi)重複建設,能耗大,人員成本、運行成本高,而同時脫硫脫硝技術則可以在一定程度上避免此類問題的發生。