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电厂脱硝技术概况及SCR 工艺

发布日期:2019-02-28 14:19点击:

  NOx 的形成机理

  NOx 是NO 和NO2 的统称,燃煤电厂烟气中的NOx 主要是煤燃烧产生的。通常,燃烧生成的NOx 由超过90 %的NO 和小于10 %的NO2 组成。依据氮氧化物生成机理,可分为热力型、燃料型和快速型NOx 3类,其中快速型NOx 生成量很少,可以忽略不计。

  热力型NOx 是指当炉膛温度在1 350 ℃以上时,空气中的氮气在高温下被氧化生成NOx ,当温度足够高时,热力型NOx 可达20 %。

  燃料型NOx 指的是燃料中的有机氮化物在燃烧过程中生成的NOx ,其生成量主要取决于空气燃料的混合比。燃料型NOx 约占NOx 总生成量的75%~90%。

  低NOx 燃烧技术

  对应NOx 的两种主要生成机理,炉内脱硝技术主要从两方面入手降低NOx 生成:(1) 降低炉内燃烧温度以减少热力型NOx 生成; (2) 营造煤粉着火区域的还原性气氛以减少燃料型NOx 生成。在具体的应用上,往往是两种技术的综合,既降低燃烧温度,又降低着火区域的氧气浓度。低NOx 燃烧技术主要包括低氧燃烧、分级燃烧、烟气再循环、采用低NOx 燃烧器等。通过采用炉内低NOx 燃烧技术,能将NOx 排放浓度降低30 %~60 %左右。各种炉内低NOx 燃烧技术均涉及炉膛燃烧的安全问题或效率问题,故低NOx燃烧技术存在局限性,其可降低NOx 排放浓度(标) 至400 mg/ m3 左右。

  烟气脱硝原理

  由于炉内低氮燃烧技术的局限性,使得NOx 的排放不能达到令人满意的程度,为了进一步降低NOx 的排放,必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。目前通行的烟气脱硝工艺大致可分为干法、半干法和湿法3 类。其中干法包括选择性非催化还原法( SNCR) 、选择性催化还原法(SCR) 、电子束联合脱硫脱硝法;半干法有活性炭联合脱硫脱硝法;湿法有臭氧氧化吸收法等。ClO2氧化还原法是用ClO2将NO氧化成NO2,然后用Na2SO3水溶液将NO2还原成N2。该法可以和用NaOH作高效脱硫剂的湿法脱硫技术一起使用,脱硫的产物Na2SO3又可作为NO2的还原剂。

  在众多脱硝方法当中,SCR 脱硝工艺以其脱硝装置结构简单、无副产品、运行方便、可靠性高、脱硝效率高、一次投资相对较低等诸多优点,在日本和欧美得到了广泛的商业应用。

  SCR 工艺

  SCR 技术是在上世纪70 年代末和80 年代初首先由日本发展起来的,其后迅速在欧洲国家和美国得以推广,其反应方程式如下:4NO+4NH3+O2—4N2+6H2O (1) ;6NO2+8NH3—7N2+12H2O (2)

  SCR 装置主要由脱硝反应剂制备系统和反应器本体组成。通过向反应器内喷入脱硝反应剂N H3 ,将NOx 还原为氮气。由于此还原反应对温度较为敏感,故需加入催化剂,以满足反应的温度要求,增强反应活性。