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脫硫脫硝

徐州中泰110萬噸焦爐大煙道餘熱回收及脫硫脫硝工程

2018-05-25 脫硫脫硝

    煙氣脫硫脫硝技術是應用于多氮氧化物、硫氧化物生成化工工業的一項鍋爐煙氣淨化技術。氮氧化物、硫氧化物是空氣污染的主要來源之一。故應用此項技術對環境空氣淨化益處頗多。目前已知的煙氣脫硫脫硝技術有PAFP、ACFP、軟錳礦法、電子束氨法、脈沖電暈法、石膏濕法、催化氧化法、微生物降解法等技術。
一、選擇性非催化脫硝法(SNCR)
    選擇型非催化還原技術是将含有NHx基的還原劑,噴入爐膛溫度為800~1100℃的區域,該還原劑迅速熱分解成NH3并與煙氣中的NOx進行反應生成N2。該方法以爐膛為反應器,可通過對焦爐進行改造實現。SNCR技術的工業應用是在20世紀70年代中期日本的一些燃油、燃氣電廠開始的,在歐盟國家從80年代末一些燃煤電廠也開始SNCR技術的工業應用。美國的SNCR技術應用是在90年代初開始的,目前世界上燃煤電廠SNCR工藝的總裝機容量在2GW以上。
    不同還原劑有不同的反應溫度範圍,此溫度範圍稱為溫度窗口。NH3的反應最佳溫度區為850~1100℃,當反應溫度過高時,由于氨的氧化會使NOx脫除效率降低,而當反應溫度過低時,氨的逃逸增加。SNCR過程的主要化學反應為:
4NH3 + 4NO +O2 →4N2 + 6H2O(采用NH3為還原劑)
NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 + H2O(采用尿素為還原劑)
當溫度高于1100℃時,NH3則會被氧化為NO,即
4NH3+ 5O2 → 4NO + 6H2O
SNCR煙氣脫硝技術的脫硝效率一般為25%~50%,受爐窯結構尺寸影響很大,多作為低NOx燃燒技術的補充處理手段。圖1.1為一個典型的采用尿素作為還原劑的SNCR工藝流程圖,主要由還原劑溶解和存儲系統,計量和稀釋系統,分配系統,以及噴射系統等組成
二、選擇性催化脫硝法(SCR)
選擇性催化還原(SCR)技術是目前應用最多而且最有成效的煙氣脫硝技術。SCR技術是在金屬催化劑作用下,以NH3作為還原劑,将NOx還原成N2和H2O。NH3不和煙氣中的殘餘的O2反應,而如果采用H2、CO、CH4等還原劑,它們在還原NOx的同時會與O2作用,因此稱這種方法為“選擇性”。主要反應方程式為:
4NH3+4NO+O2─>4N2+6H2O
8NH3+6NO2 ─>7N2+12H2O
    通過采用合适的催化劑,上述反應可以在290℃~410℃的溫度範圍内有效進行,可以獲得高達80%~90%的NOx脫除效率。目前,世界各國采用SCR技術建設的脫硝裝置有數百套之多。
SCR技術對煙氣NOx控制效果十分顯著,占地面積小、技術成熟、易于操作,可作為我國
控制NOx污染的主要手段之一。但SCR技術由于使用大量的催化劑,存在運行費用高,設備投資大的缺點。
三、控制工藝的比較和選擇
針對本工程而言,脫硝工藝方案的選擇考慮以下幾方面因素:
1) NOx排放濃度和排放量必須滿足國家和地方環保要求;
2) 脫硝工藝要能适用工程已确定的工藝條件;
3) 脫硝工藝應做到技術成熟、運行穩定、系統可靠,并有較多成功的運行業績;
4) 根據工程的實際情況盡量減少脫硝裝置的建設投資;
5) 脫硝工藝還原劑、水和能源等消耗少,盡量減少運行費用;
6) 脫硝還原劑要有穩定可靠的來源;
7) 設備應具備較高的可靠性,檢修和維護費用小;
8) 脫硝裝置應布置合理;
    在現有方法中用的比較多的使選擇性催化還原(SCR),其次是非選擇性催化還原(SNCR),SNCR的主要優點是技術含量低和運行費用低;缺點是對溫度依賴性強,脫硝率隻有30%-50%。實際工程中應用最多的是SCR。在歐洲已有120多台大型的SCR裝置得到了成功的應用,其NOX的脫除率達到80-90%;到目前,日本大約有170套SCR裝置,接近100000MW容量的電廠安裝了這種設備;美國政府也将SCR技術作為主要的電廠控制NOX技術。因此,SCR方法成為目前國内外電站脫硝成熟的主流技術。即在現有的衆多的NOX煙氣控制技術中,SCR是最成功應用的方法,其技術成熟,脫硝效率高,因而得到廣泛的應用。
四、氨法
    氨法采用氨水作為SO2的吸收劑,SO2與NH3反應可産生亞硫酸氨、亞硫酸氫氨與部分因氧化而産生的硫酸氨。根據吸收液再生方法的不同,氨法可分為氨-酸法、氨-亞硫酸氨法和氨-硫酸氨法。
焦化廠有15%的濃氨水可以利用,所以我們采用焦化廠氨水作為脫硫劑的氨法脫硫工藝。