2017-10-21 00:18:07

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烟气脱硝技术主要有干法(选择性催化还原烟气脱硝、选择性非催化还原法脱硝)和湿法两种。与湿法烟气脱硝技术相比,干法烟气脱硝技术的主要优点是:基本投资低,设备及工艺过程简单,脱除NOX的效率也较高,无废水和废弃物处理,不易造成二次污染。

基本信息

  • 中文名

    烟气脱硝

  • 外文名

    Flue gas denitrification

  • 应用学科

    环境生态

  • 适用领域范围

    大气污染控制

  • 性质

    技术

  • 方法

    干法、湿法

折叠 编辑本段 简介

防止环境污染的重要性,已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。随着现代工业生产的发展和生活水平的提高,大气污染成了人们十分关注的问题。

二氧化硫是大气的重要污染源之一,其污染危害甚大,故七十年代中,研究烟气脱硫技术被许多国家列为防治大气污染的重点,相继建成了一些工业规模的实用的处理装置,与此同时,对大气污染中的另一个大问题,即氮氧化物NOX的污染问题,人们也开始了防治技术的研究和开发。NOX在阳光的作用下会引起光化学反应,形成光化学烟雾,从而造成严重的大气污染。七十年代以来NOX的大气污染问题已被日益重视,人们发现:人体健康的伤害、高含量硝酸雨、光化学烟雾、臭氧减少以及其他一些问题均与低浓度NOX有关系,而且其危害性比人们原先设想的要大得多。

NOX排放问题美国和日本考虑得较多。日本早已定出了世界上最严格的NOX排放标准。在以煤和油为燃料的锅炉上增加消除NOX设备的技术措施,日本是领先的国家,美国还在争取获得这种技术。

火力发电厂烟气中含有大量氮氧化物,如不处理,这些废气排入大气会产生污染形成酸雨,为了进一步降低氮氧化物的排放,必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。火力发电厂烟气脱硝设备是用来处理氮氧化物的装置。

折叠 编辑本段 方法

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。

折叠 编辑本段 选择性催化还原脱硝

(1)原理

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。

(2)SCR的催化剂种类

第一类是Pt-Rh和Pd等贵金属类催化剂,通常以氧化铝等整体式陶瓷作为载体,最早布置的SCR系统中多采用这类催化剂,其对SCR反应有较高的活性且反应温度较低,但是缺点是对NH3有一定的氧化作用。因此在八、九十年代以后逐渐被金属氧化物类催化剂所取代,目前仅应用于低温条件下以及天然气燃烧后尾气中NOX的脱除。

第二类是金属氧化物类催化剂,主要包括V2O5 (WO3)、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx 、MgO、MoO3、NiO等金属氧化物或其联合作用的混合物通常以TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2、活性炭(AC)等作为载体且这些载体通常主要作用是提供具有大的比表面积的微孔结构在SCR反应中所具有的活性极小。当采用这一类催化剂时,通常以氨或尿素作为还原剂。反应机理通常是氨吸附在催化剂的表面,而NO的吸附作用很小。

第三类是沸石分子筛型,主要是采用离子交换方法制成的金属离子交换沸石。通常采用碳氢化合物作为还原剂。所采用的沸石类型主要包括Y-沸石、ZSM系列、MFI、MOR等,特别是Cu-ZSM-5,国外学者的研究工作较多。 这一类催化剂的特点是具有活性的温度区间较高,最高可以达到600℃。同时,这类催化剂也是目前国外学者研究的重点,但是工业应用方面还不多。

折叠 编辑本段 择性非催化还原法脱硝法

SNCR是选择性非催化还原,是一种成熟的低成本脱硝技术。该技术以炉膛或者水泥行业的预分解炉为反应器,将含有氨基的还原剂喷入炉膛,还原剂与烟气中的NOx反应,生成氨和水。

在选择性非催化还原法脱硝工艺中,尿素或氨基化合物在较高的反应温度(930~1090℃)注入烟气,将NOx还原为N2。还原剂通常注进炉膛或者紧靠炉膛出口的烟道。

SNCR工艺的NOX的脱除效率主要取决于反应温度、NH3与NOX的化学计量比、混合程度和反应时间等。研究表明,SNCR工艺的温度控制至关重要。若温度过低,NH3的反应不完全。容易造成NH3泄漏;而温度过高,NH3则容易被氧化为NOX抵消了NH3的脱除效果。温度过高或过低都会导致还原剂损失和NOX脱除率下降。通常,设计合理的SNCR工艺能达到高达30%~50%的脱除效率。

折叠 编辑本段 湿法烟气脱硝技术

湿法烟气脱硝是利用液体吸收剂将NOX溶解的原理来净化燃煤烟气。其最大的障碍是NO很难溶于水,往往要求将NO首先氧化为NO2。为此一般先将NO通过与氧化剂O3、ClO2或KMnO4反应,氧化生成NO2,然后NO2被水或碱性溶液吸收,实现烟气脱硝。

(1)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。

(2)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。

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