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        IMA-SCR脫硝技術介紹
        瀏覽: 發布日期:2017-01-25
        一、脫硝的意義
        1、NOx的產生機理:
        NOx主要包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等化合物,其中最重要的是NO和NO2。煙氣中的NO約占90%左右,排入大氣后部分再氧化成NO2,故研究NOx的生成機理,主要是研究NO的生成機理。
        NO的生成形式有燃料型、溫度型和快速溫度型三種。
        1、熱力型NOx,它是空氣中的氮氣在高溫下氧化而生成的NOx。
          2、快速型NOx,是燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團如HC等反應生成的NOx。
          3、燃料型NOx,它是燃料中含有的氮化合物在燃燒過程中熱分解而又接著氧化而生成的NOx。
          這三種類型的NOx,其各自的生成量和煤的燃燒溫度有關,在電廠鍋爐中燃料型NOx 是最主要的,其占NOx總量的60~80%,熱力型其次,快速型最少。
        2、NOx的危害:
        NO相對無害,但NO極易被進一步氧化成NO2,而NO2是一種氧化劑對人體有毒害作用,可引起呼吸疾?。ㄈ缈人院脱屎硗矗?,如再加上NO2的影響則可加重支氣管炎、哮喘病和肺氣腫。NO2在強陽光照射下與揮發性有機物之間的光化學反應產生臭氧、過氧乙酰硝酸酯等更強的氧化劑,對眼晴有強烈的刺激作用,對健康影響很大。
        NOx可以通過皮膚接觸和攝入被污染的食品進入消化道,對人體造成危害,也可以通過呼吸道吸入人體,給人體造成更為嚴重的傷害。危害主要有:
        (1)NOx對人體的致毒作用,危害最大的是NO2,主要影響呼吸系統,可引起支氣管炎和肺氣腫等疾??;
        (2)NOx對植物的損害;
        (3)NOx是形成酸雨、酸霧的主要污染物;
        (4)NOx與碳氫化合物可形成光化學煙霧;
        5)NOx參與臭氧層的破壞。
        燃煤鍋爐排放的煙氣中含有SO2、NOx和粉塵等多種有害成份,其中氮氧化物(NOx)是重點控制的污染物之一。
        二、脫硝的常見方法
        1、脫硝方法
        NOx的治理技術可分為燃燒的前處理、燃燒方式的改進及燃燒的后處理三種。
        (1)燃燒前的處理:通過脫氮,減少燃料中的含氮量,從而減少燃燒過程NOx的生成量
        (2)燃燒技術的改進:有低氧燃燒、排氣循環燃燒、注入蒸汽或水、二級燃燒、分段燃燒、降低空氣比和濃差燃燒。其中,效果最好的是二級燃燒和濃差燃燒。
        (3)燃燒的后處理也就是對燃燒產生的含NOx的煙氣(尾氣)進行處理的方法,即煙氣脫硝。
        2、常見煙氣脫硝方法及比較
          適用性及特點 特點 脫除率 投資費用
        SCR 在特定催化劑作用下,用氨或其它還原劑選擇性地將NOx還原為N2 和H2O。
        適合排氣量大,連續排放源
        二次污染小,凈化效率高,技術成熟;設備投資高,關鍵技術含量高 80%~90%
        SNCR 用氨或尿素類物質使NOx 還原為N2 和H2O。適合排氣量大,連續排放源 不用催化劑,設備和運行費用少;NH3用量大,二次污染,難以保證反應溫度和停留時間 30%~60% 較低
        液體吸收法 先用氧化劑將難溶的NO 氧化為易于被吸收的NO2,再用液體吸收劑吸收。
        處理煙氣量很小的情況下可取
        工藝設備簡單、投資少,收效顯著,有些方法能回收NOx;效率低,副產物不易處理,目前常用的方法不適于處理燃煤電廠煙氣 效率低 較低
        微生物法 適用范圍較大 工藝設備簡單、能耗及處理費用低、效率高、無二次污染;微生物環境條件難以控制,仍處于研究階段 80%
        活性炭
        吸附法
        排氣量不大 同時脫硫脫硝,回收NOx和SO2,運行費用低;吸收劑用量多,設備龐大,一次脫硫脫硝率低,再生頻繁 80%~90%
        電子束法(等離子體法) 適用范圍較大用電子束照射煙氣,生成強氧化性OH 基、O 原子和NO2,這些強氧化基團氧化煙氣中的二氧化硫和氮氧化物,生成硫酸和硝酸,加入氨氣,則生成硫硝銨復合鹽。 同時脫硫脫硝,無二次污染;運行費用高,關鍵設備技術含量高,不易掌握。 85%
        3、SCR法簡介
        在含氧氣氛下,還原劑優先與廢氣中NO反應的催化過程稱為選擇性催化還原。以NH3作還 原劑,V2O5-TiO2為催化劑來消除固定源(如火力發電廠)排放的NO的工藝已比較成熟。
            也是目前唯一能在氧化氣氛下脫除NO的實用方法。
        在理想狀態下,此法NO脫除率可達90%以上,但實際上由于NH-3量的控制誤差而造成的二次污染等原因,使得通常的脫除率僅達65%~80%。性能的好壞取決于催化劑的活性、用量以及NH3與廢氣中的NOx的比率。
            NH3-SCR消除NO的方法已實現工業化,且具有反應溫度較低(573~753K)、催化劑不含貴金屬、壽命長等優點。
        但也存在明顯的缺點:
        (1)由于使用了腐蝕性很強的NH3或氨水,對管路設備的要求高,造價昂貴;
        (2)由于NH3的加入量控制會出現誤差,容易造成二次污染;
        (3)易泄漏,操作及存儲困難,且易于形成(NH4)2SO4;
        (4)這個過程只能適用于固定污染源的凈化,難以解決如汽車發動機等移動源產生的NO消除問題。
        三、催化還原反應原理:
        催化還支原法是在催化劑作用下,利用還原劑將氮氧化物還原為氮氣。
        依據還原劑是否與O2發生反應,將催化還原法分為選擇性催化還原法和非選擇性還原法。
        選擇性催化還原法通常用NH3作為還原劑,在鉑或非重金屬催化劑的作用下,在較低溫度條件下,NH3有選擇地將廢氣中的NOX還原為N2,而基本上不與氧發生反應,從而避免了非選擇性還原法的一些技術問題。不僅使用的催化劑易得,選擇余地大,而且還原劑的起燃溫度低,床溫低,從而有利于延長催化劑壽命和降低反應器對材料的要求。選擇性催化還原法主要用于硝酸生產、硝化過程、金屬表面的硝酸處理、催化劑制造等非燃燒過程產生的NOX廢氣,目前已用于凈化燃燒煙氣中的NOX。
        2、反應原理
        (1)、在溫度較低時,在反應器中NH3與廢氣中的NO2、NO在催化劑的作用下發生反應,反應式如下:
        6NO+4NH3→5N2+6H2O…………………………………………… (1)
        6NO2+8NH3→7N2+12H2O…………………………………………  (2)
        4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O………………………………………… (3)
        2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O…………………………………………(4)

        在一般的選擇性催化還原工藝中,反應溫度??刂圃?00度,因為溫度超過350度,會發生下列副反應。
        2NH3=N2+3H2
        4NH3+5O2=4NO+6H2O
        選擇合適的催化劑,可以降低副反應4NH3+3O2=2N2+6H2O的速率。
        (2)、副反應
        SCR方式的不良副反應為SO2的氧化反應和NH3與SO3反應生成NH4 HSO4。
        副作用方程式
        SO2 + 1/2 O2 → SO3
        NH3 + SO3 + H2O → NH4 HSO4
        SO2的氧化反應隨著溫度的升高而加劇,同時催化劑對此反應具有催化作用。一般450℃為設計極限。
        NH3與SO3的反應隨著煙氣溫度的降低而加劇,NH4 HSO4為粘性物質,會堵塞催化劑孔隙,降低其活性,同時還會對下游設備如空預器,除塵器等造成危害。



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