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脱硫脱硝

徐州中泰110万吨焦炉大烟道余热回收及脱硫脱硝工程

2018-05-25 脱硫脱硝

    烟气脱硫脱硝技术是应用于多氮氧化物、硫氧化物生成化工工业的一项锅炉烟气净化技术。氮氧化物、硫氧化物是空气污染的主要来源之一。故应用此项技术对环境空气净化益处颇多。目前已知的烟气脱硫脱硝技术有PAFP、ACFP、软锰矿法、电子束氨法、脉冲电晕法、石膏湿法、催化氧化法、微生物降解法等技术。
一、选择性非催化脱硝法(SNCR)
    选择型非催化还原技术是将含有NHx基的还原剂,喷入炉膛温度为800~1100℃的区域,该还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行反应生成N2。该方法以炉膛为反应器,可通过对焦炉进行改造实现。SNCR技术的工业应用是在20世纪70年代中期日本的一些燃油、燃气电厂开始的,在欧盟国家从80年代末一些燃煤电厂也开始SNCR技术的工业应用。美国的SNCR技术应用是在90年代初开始的,目前世界上燃煤电厂SNCR工艺的总装机容量在2GW以上。
    不同还原剂有不同的反应温度范围,此温度范围称为温度窗口。NH3的反应最佳温度区为850~1100℃,当反应温度过高时,由于氨的氧化会使NOx脱除效率降低,而当反应温度过低时,氨的逃逸增加。SNCR过程的主要化学反应为:
4NH3 + 4NO +O2 →4N2 + 6H2O(采用NH3为还原剂)
NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 + H2O(采用尿素为还原剂)
当温度高于1100℃时,NH3则会被氧化为NO,即
4NH3+ 5O2 → 4NO + 6H2O
SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为25%~50%,受炉窑结构尺寸影响很大,多作为低NOx燃烧技术的补充处理手段。图1.1为一个典型的采用尿素作为还原剂的SNCR工艺流程图,主要由还原剂溶解和存储系统,计量和稀释系统,分配系统,以及喷射系统等组成
二、选择性催化脱硝法(SCR)
选择性催化还原(SCR)技术是目前应用最多而且最有成效的烟气脱硝技术。SCR技术是在金属催化剂作用下,以NH3作为还原剂,将NOx还原成N2和H2O。NH3不和烟气中的残余的O2反应,而如果采用H2、CO、CH4等还原剂,它们在还原NOx的同时会与O2作用,因此称这种方法为“选择性”。主要反应方程式为:
4NH3+4NO+O2─>4N2+6H2O
8NH3+6NO2 ─>7N2+12H2O
    通过采用合适的催化剂,上述反应可以在290℃~410℃的温度范围内有效进行,可以获得高达80%~90%的NOx脱除效率。目前,世界各国采用SCR技术建设的脱硝装置有数百套之多。
SCR技术对烟气NOx控制效果十分显著,占地面积小、技术成熟、易于操作,可作为我国
控制NOx污染的主要手段之一。但SCR技术由于使用大量的催化剂,存在运行费用高,设备投资大的缺点。
三、控制工艺的比较和选择
针对本工程而言,脱硝工艺方案的选择考虑以下几方面因素:
1) NOx排放浓度和排放量必须满足国家和地方环保要求;
2) 脱硝工艺要能适用工程已确定的工艺条件;
3) 脱硝工艺应做到技术成熟、运行稳定、系统可靠,并有较多成功的运行业绩;
4) 根据工程的实际情况尽量减少脱硝装置的建设投资;
5) 脱硝工艺还原剂、水和能源等消耗少,尽量减少运行费用;
6) 脱硝还原剂要有稳定可靠的来源;
7) 设备应具备较高的可靠性,检修和维护费用小;
8) 脱硝装置应布置合理;
    在现有方法中用的比较多的使选择性催化还原(SCR),其次是非选择性催化还原(SNCR),SNCR的主要优点是技术含量低和运行费用低;缺点是对温度依赖性强,脱硝率只有30%-50%。实际工程中应用最多的是SCR。在欧洲已有120多台大型的SCR装置得到了成功的应用,其NOX的脱除率达到80-90%;到目前,日本大约有170套SCR装置,接近100000MW容量的电厂安装了这种设备;美国政府也将SCR技术作为主要的电厂控制NOX技术。因此,SCR方法成为目前国内外电站脱硝成熟的主流技术。即在现有的众多的NOX烟气控制技术中,SCR是最成功应用的方法,其技术成熟,脱硝效率高,因而得到广泛的应用。
四、氨法
    氨法采用氨水作为SO2的吸收剂,SO2与NH3反应可产生亚硫酸氨、亚硫酸氢氨与部分因氧化而产生的硫酸氨。根据吸收液再生方法的不同,氨法可分为氨-酸法、氨-亚硫酸氨法和氨-硫酸氨法。
焦化厂有15%的浓氨水可以利用,所以我们采用焦化厂氨水作为脱硫剂的氨法脱硫工艺。