生活垃圾焚烧发电厂低温SCR烟气脱硝技术研究
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低温条件下烟气脱硫脱硝技术的研究与应用加强对低温条件下,烟气脱硫脱硝技术的研究,具有十分重要的意义,可以在最大限度降低环境污染的情况下,不断提高企业经济收益。
文章主要分析了低温条件下的烟气脱硫脱硝技术。
标签:低温条件;烟气脱硫、脱硝、技术目前,由于化工厂、工业锅炉、冶金钢铁烧结炉、水泥玻璃窑炉和酸洗设备排放的SO2广泛采用的是在脱硝装置后增加湿法脱硫系统,也就是湿式石灰石——石膏脱硫工艺。
为此,联合脱硫脱硝工艺不但占地面积比较大,而且运行与投资成本也比较大,同时湿法脱硫会产生大量工艺废水,每年产生的大量副产品石膏也只能堆置处理,既浪费资源、占用场地,又会产生二次污染。
因此,针对我国烟气脱硫脱硝行业面临的难题,开发低温条件下可资源化的烟气脱硫脱硝技术是我国实现可持续发展的重要措施,具有十分重要的意义。
1、低温SCR脱硫脱硝技术以冶金烧结炉、水泥炉窑、玻璃炉窑、工业锅炉等为主的中小型燃煤锅炉排放的烟气温度远低于催化剂工艺成熟的V2O5-WO3-M0O3/TiO2催化剂活性温度,导致冶金烧结炉、水泥炉窑、玻璃炉窑、工业锅炉等为主的中小型燃煤锅炉NOX排放控制面临着巨大的挑战。
目前,在国内外很多研究单位开展了对低温SCR催化剂的研究,主要研究内容包括了低温催化剂和催化剂载体,应在以下一些方面作进一步的研究。
1.1、针对不同的载体,如炭材料、金属氧化物催化剂Al2O3、TiO2和金属离子交换分子筛催化剂ZSM-5等,开发高效的低温SCR催化剂。
1.2、SCR催化剂原材料表面改性技术和配方。
即调整催化剂表面酸碱性,以获得更多的酸性活性基团,增强对还原剂NH3的吸附,或在高效的载体上配合不同的活性物质,如Ni、Cu、Mn、W、Pt、和V等金属氧化物,使催化剂具有高的抗SO2和水蒸气活性。
低温SCR催化脱硝技术的应用是一项非常复杂的工程,面临着众多应用领域。
1.3、用NH3选择性还原NOX的低温SCR工艺的研究已经取得了很大的成绩,但是与中高温SCR或其他烟气脱硝工艺相比,低温SCR脱硝工艺存在以下问题:(1)低温催化剂的研究和开发仍然需要进一步深入,包括催化剂本身活性和有效温度范围的研究;(2)由于温度降低后,氨和三氧化硫形成的硫氨化合物更加容易豁附在催化剂表面,要求低温催化剂对烟气中的二氧化硫具有更低的氧化率;(3)低温下烟气中的水蒸气对催化剂的影响研究有待进一步深入;(4)基于炭材料载体的大型化生产问题。
论垃圾焚烧发电厂中SNCR脱硝技术的运用【摘要】垃圾焚烧发电厂是解决城市固体废物处理和能源利用的重要手段,但在垃圾焚烧过程中会产生大量氮氧化物等污染物。
为了降低氮氧化物排放,SNCR脱硝技术被应用于垃圾焚烧发电厂。
本文首先介绍了垃圾焚烧发电厂概述和SNCR脱硝技术简介,然后详细探讨了SNCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂中的应用及其原理解析。
同时分析了SNCR脱硝技术在减少氮氧化物排放中的作用、技术的优势和局限性,以及实际运用案例分析。
结论部分总结了SNCR脱硝技术对垃圾焚烧发电厂的环保效益,并提出了未来发展方向和优化措施。
通过本文的研究,可以更深入了解SNCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂中的应用和效果,为提高垃圾焚烧发电厂的环保水平提供参考。
【关键词】关键词:垃圾焚烧发电厂、SNCR脱硝技术、氮氧化物、环保效益、原理、应用、优势、局限性、案例分析、未来发展、优化措施。
1. 引言1.1 垃圾焚烧发电厂概述垃圾焚烧发电厂是利用城市生活垃圾进行焚烧发电的设施。
随着城市化进程的加快和人口增长,垃圾处理成为一个日益紧迫的问题。
传统的垃圾填埋方式存在着资源浪费和环境污染的问题,而垃圾焚烧发电技术则成为一种环保而有效的处理方式。
垃圾焚烧发电过程中,城市垃圾被燃烧产生高温热量,通过锅炉产生蒸汽驱动汽轮机发电,同时燃烧产生的废气需要经过处理净化才能排放。
垃圾焚烧发电厂不仅能有效利用城市垃圾资源,减少填埋压力,还能减少二氧化碳等有害气体排放,具有环境保护和资源利用的双重效益。
随着环境保护意识的增强和法规标准的提高,垃圾焚烧发电厂的设备和技术也在不断升级完善,以实现更高效的资源利用和更低的污染排放。
垃圾焚烧发电厂已成为城市固体废物处理的重要方式之一,为城市可持续发展提供了重要支撑。
1.2 SNCR脱硝技术简介SNCR脱硝技术(Selective Non-Catalytic Reduction)是一种常用于降低燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)排放的技术。
论垃圾焚烧发电厂中SNCR脱硝技术的运用垃圾焚烧发电厂是利用垃圾进行能源回收的设施,其特点是可以将垃圾焚烧转化为热能,并通过发电设备将热能转化为电能。
垃圾焚烧发电厂在燃烧过程中会产生大量的氮氧化物(NOx),这些废气对环境和人体健康都会产生严重影响。
垃圾焚烧发电厂需要采取措施对废气进行脱硝处理,保障环境和公众健康。
SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)脱硝技术就是一种常用的脱硝技术,它通过向废气中喷射尿素或氨水,并在高温下将其与NOx进行化学反应,将NOx转化为氮气和水,从而实现脱硝的目的。
这种技术在垃圾焚烧发电厂中得到了广泛应用,下面将详细介绍垃圾焚烧发电厂中SNCR脱硝技术的运用。
垃圾焚烧发电厂中SNCR脱硝技术的运用可以有效降低NOx的排放量。
垃圾焚烧过程中产生的废气中含有大量的NOx,如果这些废气直接排放到大气中,就会对环境和人类健康造成严重影响。
采用SNCR脱硝技术可以将NOx转化为无害的氮气和水,从而减少NOx的排放量,保护环境和公众健康。
SNCR脱硝技术还可以提高垃圾焚烧发电厂的能源利用效率。
在SNCR脱硝过程中,喷射的尿素或氨水会在高温下与废气中的NOx进行反应,产生热量。
这部分热量可以被回收利用,用来提高锅炉的燃烧效率或发电效率,从而实现能源的再利用,降低能源消耗,减少对环境的影响。
垃圾焚烧发电厂中SNCR脱硝技术的运用还可以降低运营成本。
与其他脱硝技术相比,SNCR脱硝技术工艺简单,设备投资和运行维护成本较低。
SNCR脱硝技术不需要添加任何催化剂,也不会产生二次污染物,符合现代工厂绿色环保的要求。
虽然SNCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂中有诸多优点,但也存在一些问题需要解决。
SNCR脱硝技术需要对喷射尿素或氨水的控制和配比非常精准,否则会影响脱硝效果或产生二次污染物。
SNCR脱硝技术在低温条件下的脱硝效果不佳,因此需要与其他脱硝技术结合使用,以确保脱硝效果。
论垃圾焚烧发电厂中SNCR脱硝技术的运用【摘要】SNCR脱硝技术是一种在垃圾焚烧发电厂中常用的减少氮氧化物排放的方法。
本文首先介绍了SNCR脱硝技术的原理,然后探讨了它在垃圾焚烧发电厂中的应用情况,并分析了其在减少氮氧化物排放方面的优势。
接着,文章还详细描述了SNCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂中的实际效果以及可能的改进与展望。
结论部分强调了SNCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂中的重要性,并展望了未来的发展方向。
通过对SNCR脱硝技术的研究和运用,可以有效减少垃圾焚烧发电厂对环境的影响,为推动清洁能源发展提供重要参考。
【关键词】垃圾焚烧发电厂、SNCR脱硝技术、氮氧化物、排放、优势、效果、改进、展望、重要性、未来发展方向1. 引言1.1 背景介绍垃圾焚烧发电厂作为处理城市生活垃圾并发电的重要设施,在我国得到了广泛的应用和推广。
随着城市化进程的加快和人们生活水平的提高,垃圾焚烧发电厂的建设数量也在逐渐增多。
垃圾焚烧过程中会产生大量的氮氧化物等环境污染物,其排放对环境和人类健康构成了严重威胁。
为了减少垃圾焚烧发电厂的氮氧化物排放,提高环境空气质量,保护人类健康,一种被广泛应用的脱硝技术是选择性非催化还原(Selective Non-catalytic Reduction,SNCR)技术。
该技术是通过在高温条件下喷射氨水或尿素溶液到燃烧尾气中,与氮氧化物反应生成氮气和水,从而将氮氧化物还原成无害物质。
SNCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂中的应用可以有效降低氮氧化物的排放浓度,有效保护环境,促进可持续发展。
研究和探讨SNCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂中的运用具有十分重要的意义。
1.2 研究意义垃圾焚烧发电厂是处理城市生活垃圾并转化为能源的重要设施,然而在焚烧过程中会产生大量的氮氧化物排放,对环境造成严重的污染。
寻找有效的脱硝技术成为解决问题的关键。
通过深入探讨SNCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂中的实际效果,并对其进行改进和展望,可以为垃圾处理领域提供更为环保和高效的解决方案,促进垃圾焚烧发电厂的可持续发展。
SCR烟气脱硝技术在垃圾焚烧发电厂的应用进展SCR脱硝技术由于其具有脱硝效率高、技术成熟可靠等特点,在烟气治理行业中起到重要作用。
文章介绍了SCR脱硝技术原理、特点,及对常规工艺流程的简介。
通过与常规燃煤电厂中SCR脱硝技术对比、分析。
阐述了SCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂中的应用前景。
随着国家环保部对大气治理标准收紧,烟气治理行业迎来了超低排放改造的高潮。
国家帅先于十三五之初对燃煤电厂提出超低排放改造要求。
对燃煤电厂烟气中氮氧化物(NOx)排放标准要求不高于50mg/Nm3,超超低排放机组不高于3550mg/Nm3,这对于烟气治理技术带来了严峻的考验。
而SCR脱硝工艺作为目前业内应用最广、技术最可靠的烟气脱硝技术路线之一,在超低排放改造中起到了重要作用。
1 SCR脱硝技术的原理1.1反应机理选择性催化还原反应(Selective Catalytic Reduction,SCR)是指在催化剂的作用下,“有选择性”的把烟气中NOx反应进行反应,把排放烟气中的NOx 还原成N2和H2O。
SCR系统化学反应较为复杂,主要是NH3在一定温度和催化剂的双重作用下,选择性的将烟气中NO还原成N2,并生成水。
催化剂的作用是降低系统化学反应活化能,使其催化反应温度降低到150-450度之间,加快反应速率。
通常在脱硝催化剂中需要加入V2O5、TiO2等化学物质。
通常情况下氨气是一种挥发性极强的气体,在反应过程中和可能与周围的SO3发生反应而生成NH4HSO4和(NH4)2SO4,从而对反应器造成腐蚀。
2 SCR脱硝技术特点及典型工艺流程2.1SCR脱硝技术特点SCR工艺相比SNCR具有如下特点:①运行温度低。
SNCR工艺运行温度高于850℃,而SCR工艺的运行温度区间为:225℃~420℃,可省去GGH,初始投资及运行费用较少。
②脱硝效率高。
SNCR工艺脱硝效率通常在30%左右,而SCR工艺通常可达到90%以上。
③催化反应生成氮气和水,避免对环境产生二次污染。
低温SCR脱硝催化剂的研究低温SCR脱硝催化剂是一种新型的环保材料,它可以有效地降低燃煤和燃气锅炉排放的氮氧化物(NOx),具有重要的应用价值。
近年来,低温SCR脱硝催化剂的研究成为环保领域的热点之一,下面将从催化剂原理和研究进展两个方面进行探讨。
一、催化剂原理低温SCR脱硝催化剂是一种通过催化反应将NOx转化为N2和H2O的材料。
其基本原理是将氮氧化物与还原剂(如氨气或尿素溶液)在催化剂的存在下通过氧化还原反应进行催化转化,生成氮气和水蒸气。
催化剂通常由过渡金属(如V、Co、Fe等)与载体(如TiO2、WO3、Al2O3等)组成,其中载体扮演着提高催化剂活性和稳定性的角色。
过渡金属是催化剂的主要活性组分,它的选择直接影响催化剂的性能和其适用范围。
二、研究进展近年来,低温SCR脱硝催化剂的研究主要围绕催化剂的合成、活性中心的构建和催化剂的应用等方面展开,主要取得了以下进展:(1)催化剂的合成:研究者通过控制合成条件、调节催化剂成分比例等手段提高催化剂的活性和稳定性,使催化剂在低温条件下也能够高效地去除NOx。
(2)活性中心的构建:研究者探究了各种活性中心的构建方式,如采用金属氧化物、硝酸盐和金属-非金属协同催化等方式,以提高催化剂的催化活性和选择性。
(3)催化剂的应用:研究者将低温SCR催化剂应用于锅炉、汽车尾气处理、化工废气排放等领域,在实际应用中取得了显著的降低NOx排放的效果。
低温SCR脱硝催化剂的研究不断创新,逐步完善。
未来,需要进一步深入研究催化剂的性质、原理和机制,并加强与实际应用的结合,推动这一环保材料的广泛应用。
低温SCR脱硝催化剂的研究前言SCR脱硝技术是工业废气脱硝的一种重要方法。
其中,低温SCR脱硝技术在工业生产中得到了广泛应用。
低温SCR脱硝催化剂是该技术的核心组成部分。
本文将对低温SCR脱硝催化剂的研究进行探讨,并分析其在实际应用中的优缺点。
低温SCR脱硝催化剂的研究历程低温SCR脱硝催化剂的研究历程可以追溯到上世纪80年代。
当时,人们开始研究在低温下如何将氮氧化物熔融性重超标排放的燃料中进行脱除。
随着科技的发展,人们逐渐发现铜以及铜系复合氧化物催化剂能够有效地提高SCR脱硝的活性,形成了具有独特性能的低温SCR催化剂。
目前,低温SCR脱硝催化剂的研究主要集中在优化组分、载体和加工工艺。
随着技术的发展,人们已经成功地开发出了一批高效、稳定、耐腐蚀、耐高温、低氨选择性的催化剂。
在用于空气净化等方面,取得了良好的应用效果。
低温SCR脱硝催化剂的优缺点低温SCR脱硝催化剂的优点:1.可在低温下起到明显的催化作用,降低了能源消耗,提高了工程的经济性;2.具有很高的选择性,减少了对其他气体组分的影响,对一些有害的副产物可以起到很好的净化作用;3.在反应过程中不会产生二氧化硫等有害物质,更加环保。
低温SCR脱硝催化剂的缺点:1.对氨气的含量和空气中水蒸气的含量有较高的要求;2.不同催化剂的适用范围不同,需要选择合适的催化剂;3.对氨选择性、抗空气干燥等性能要求较高。
因此,需要在实际应用中根据不同的实际情况进行催化剂选择和应用,以实现最优的脱硝效果。
结语总的来说,低温SCR脱硝催化剂的研究取得了很大的进展,其具有的优势得到了广泛的应用。
但是,在实际应用中也存在一些问题和局限性,需要注意选择合适的催化剂以达到理想的脱硝效果。
烧结烟气低温SCR脱硝技术试验分析引言:随着环境保护意识的提高,大气污染治理逐渐成为社会关注的焦点。
烧结烟气中的氮氧化物(NOx)作为主要污染物之一,对环境和人类健康带来了严重威胁。
因此,有效降低烟气中的NOx排放成为了急需解决的问题。
烟气低温选择性催化还原(SCR)脱硝技术因其高效、环保等优点被广泛应用于烧结烟气脱硝中。
本文将从试验设计、试验结果分析和结论等几个方面对烧结烟气低温SCR脱硝技术试验进行详细分析和总结。
一、试验设计1.1实验目标本次试验的目标是评估不同反应温度下,烧结烟气低温SCR脱硝技术的脱硝效率和反应动力学特性。
1.2实验装置实验采用烟气模拟装置,包括烟囱、烟气管道、SCR反应器和尾气处理设备等。
SCR反应器中填充了钒钛催化剂用于催化还原NOx。
1.3实验方案采用批量操作的方式进行试验,通过改变SCR反应器中进气温度来探究反应温度对脱硝效率的影响。
实验分为不同温度级差组进行,每组进行一次试验并记录数据。
二、试验结果分析2.1脱硝效率通过对试验获得的数据进行整理和分析,得到了不同反应温度下的脱硝效率。
结果显示,随着反应温度的升高,脱硝效率逐渐提高。
当反应温度为230°C时,脱硝效率达到最高点,为85%。
2.2反应动力学特性通过对试验过程中的数据进行分析,计算了SCR反应的反应速率常数。
结果显示,随着反应温度的升高,反应速率常数不断增大。
由此可见,反应温度对SCR反应的速率有显著的影响。
三、结论本次试验评估了烧结烟气低温SCR脱硝技术在不同反应温度下的脱硝效率和反应动力学特性。
通过分析试验结果,得出以下结论:首先,适当的反应温度对SCR脱硝效率具有重要影响,230°C时脱硝效率最高。
其次,反应速率常数随着反应温度的升高而增大,说明提高反应温度可以加快SCR反应速率。
最后,烧结烟气低温SCR脱硝技术具有较好的脱硝效果和反应动力学特性,可作为烟气脱硝技术的重要手段之一综上所述,本次试验结果为进一步优化和完善烧结烟气低温SCR脱硝技术提供了重要的参考依据,同时也为烟气脱硝技术的推广应用提供了一定的理论支持。
生活垃圾焚烧发电厂低温SCR烟气脱硝技术研究刘广涛①,郭函君,吴李刚(上海金自天正信息技术有限公司能源环境事业部,上海201901)摘要:针对生活垃圾焚烧NO x处理要求的提高,提出一种低温SCR脱硝工艺,给出了该工艺的流程图,并详细分析了影响脱硝效果的因素,比较分析了相比SNCR、常规SCR,低温SCR工艺所具备的优势。
关键词:生活垃圾焚烧脱硝低温SCRStudy of low temperature selective catalytic regeneration of NO x in MunicipalSolid Waste incineration flue gasLiu Guangtao,Guo Hanjun,Wu Ligang(Energy and Environment Department,ShangHai Aritime InformationTechnology CO.,LTD,ShangHai201901,China)Abstract:Aiming at the increase of requirement on treatment of NO x in Municipal Solid Waste incineration flue gas,a low-temperature selective catalytic regeneration(SCR)is proposed,including the flow chart,the influence factor of the denitration efficiency,compared with SNCR and conventional SCR,low temperature SCR has more advantages.Keywords:waste incineration;denitration;low-temperature SCR0引言随着城市化进程的加快,以及生活水平的不断提升,生活垃圾的产生量与日俱增,多城市出现了“垃圾围城”现象。
论垃圾焚烧发电厂中SNCR脱硝技术的运用垃圾焚烧发电是一种以垃圾为燃料,通过高温燃烧产生热能,再转化为电能的技术。
随着城市化进程的加快和人口数量的增加,垃圾处理成为一个亟待解决的问题。
垃圾焚烧发电成为了一种既能够解决垃圾处理问题,又能够获得清洁能源的选择。
在垃圾焚烧过程中,产生的氮氧化物(NOx)会对环境产生负面影响,因此需要进行脱硝处理。
而SNCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂中的应用,成为了当前的热点问题。
SNCR脱硝技术全称选择性非催化还原脱硝技术,是利用还原剂在高温下与NOx进行反应,将NOx还原成氮气和水蒸气的一种脱硝技术。
不同于传统的催化脱硝技术需要贵金属催化剂的辅助,SNCR脱硝技术可以通过调节还原剂的投加量和温度等参数来实现NOx的脱除,具有成本低、技术成熟、设备简单等特点。
在垃圾焚烧发电厂中,SNCR脱硝技术的应用可以有效减少NOx排放,降低对环境的影响,符合清洁生产的要求。
垃圾焚烧发电厂中SNCR脱硝技术的运用主要包括了投加还原剂、控制温度和氧含量以及在线监测和调整等方面。
首先是投加还原剂。
在SNCR脱硝过程中,尿素是最常用的还原剂,通过在高温下与NOx发生化学反应,将NOx还原成N2和H2O。
在垃圾焚烧发电厂中,需要根据燃烧工况和NOx排放浓度的变化,合理地控制投加尿素的量,不仅可以确保脱硝效果,还能够降低成本。
其次是控制温度和氧含量。
SNCR脱硝技术对温度和氧含量有一定要求,通常要求在1000℃以上、氧含量在6%~10%之间才能够有效进行脱硝。
垃圾焚烧发电厂需要通过调节燃烧炉的温度和控制空气的进料量来满足SNCR脱硝的工艺要求。
还需要进行在线监测和调整。
SNCR脱硝技术需要根据燃烧工况和NOx排放浓度的变化进行及时调整,以确保脱硝效果。
垃圾焚烧发电厂需要配备相应的在线监测设备,并且建立完善的监测和调整机制。
垃圾焚烧发电厂中SNCR脱硝技术的运用可以带来多重益处。
可以有效减少NOx的排放。
生活垃圾焚烧发电厂低温SCR烟气脱硝技术研究刘广涛①,郭函君,吴李刚(上海金自天正信息技术有限公司能源环境事业部,上海201901)摘要:针对生活垃圾焚烧NO x处理要求的提高,提出一种低温SCR脱硝工艺,给出了该工艺的流程图,并详细分析了影响脱硝效果的因素,比较分析了相比SNCR、常规SCR,低温SCR工艺所具备的优势。
关键词:生活垃圾焚烧脱硝低温SCRStudy of low temperature selective catalytic regeneration of NO x in MunicipalSolid Waste incineration flue gasLiu Guangtao,Guo Hanjun,Wu Ligang(Energy and Environment Department,ShangHai Aritime InformationTechnology CO.,LTD,ShangHai201901,China)Abstract:Aiming at the increase of requirement on treatment of NO x in Municipal Solid Waste incineration flue gas,a low-temperature selective catalytic regeneration(SCR)is proposed,including the flow chart,the influence factor of the denitration efficiency,compared with SNCR and conventional SCR,low temperature SCR has more advantages.Keywords:waste incineration;denitration;low-temperature SCR0引言随着城市化进程的加快,以及生活水平的不断提升,生活垃圾的产生量与日俱增,多城市出现了“垃圾围城”现象。
利用垃圾焚烧发电,不仅解决了垃圾处理问题,同时变废为宝,产生电能,其环境价值、经济价值较高。
我国新建的垃圾焚烧发电厂数量逐年增加,焚烧法在生活垃圾处理方式中所占的比例也逐年上升,到2020年底,全国设市城市垃圾焚烧处理能力占总处理能力的50%以上[1]。
但不可避免的生活垃圾在焚烧过程中会产生含有颗粒物、HCL、SO2、NO x、二噁英等有害物质的烟气,目前的烟气处理方式是“半干法/干法脱酸+布袋除尘器”。
适用于垃圾焚烧脱硝的技术主要有选择性非催化还原法(SNCR)和选择性催化还原法(SCR)[2]。
收稿日期:2013-09-16;2013-10-11修回作者简介:刘广涛,男,1986年生,硕士,研究方向:大气污染控制工程。
E-mail:***************SNCR 脱硝技术是在850~1100℃的温度窗口内喷入氨水、尿素溶液等氨基还原剂,还原剂与NO x 发生反应而被去除[3]。
SNCR 的脱硝效率在30%~60%之间,若为了提高脱硝效率而增加还原剂的喷入量,会造成氨逃逸,剩余的氨与烟气中HCL 、SO 3合成NH 4CL 、NH 4HSO 4沉淀在锅炉尾部受热面,导致锅炉的结垢、堵塞[4]。
另外,有试验表明喷枪靠近喷头附近有液滴滴落,若滴落在锅炉水冷壁上,可能会造成水冷壁的腐蚀[5]。
SCR 技术是在O 2和非均相催化剂存在条件下,在300~400℃温度窗口内,用还原剂NH 3将烟气中的NO x 还原为N 2和H 2O ,SCR 的脱硝效率可达80%以上[6]。
SCR 反应器的布置方式有三种:高温高尘、高温低尘、低温低尘,垃圾焚烧厂倾向于低温低尘布置,将反应器布置于脱酸塔和布袋除尘器之后,使催化剂工作在低尘、低SO 2的无害烟气环境中,这样布置的好处是可以减少催化剂的堵塞和腐蚀问题,也可以避免催化剂的中毒问题,因此催化剂的寿命较长,但这样布置的主要问题是:布袋除尘器出口的烟气温度一般在120~180℃,因此,在烟气进入SCR 反应器之前需加热至300~400℃,这样大幅度的增加了能源消耗。
近年来,低温SCR 催化剂得到了广泛研究,本文提出一种低温SCR 处理垃圾焚烧NOx 的方式。
1工艺流程低温SCR 技术是在O 2和催化剂存在条件下,在120~200℃温度窗口内,用还原剂NH 3将烟气中的NOx 还原为N 2和H 2O ,反应原理[7]:OH N NO NH N NH 22200~1202322200~1202312768O H 64O NO 44+−−−→−++−−−→−++℃℃图1:低温SCR工艺流程图布袋除尘器出口的烟气温度一般在150℃左右,低温SCR反应器布置于布袋除尘器之后,烟气不需要加热。
系统由氨储罐、氨蒸发器、氨缓冲罐、稀释风机、氨/空气混合器、喷氨格栅、混合单元、催化剂组成。
工艺流程:氨水或液氨经蒸发器转化为NH3,并经氨缓冲罐,在氨/空气混合器内,稀释空气将NH3稀释,稀释后的NH3经喷氨格栅喷入烟道中,与烟气均匀混合,并在低温SCR 反应器内发生还原反应而将NO x去除。
工艺流程图如图1。
2脱硝影响因素分析NO x的脱除效率主要取决于还原剂类型、催化剂的物化性质、反应温度、NH3与NO x的摩尔比、反应时间、入口烟气含尘量、SO2/SO3转化率等。
2.1还原剂低温SCR所使用的还原剂一般可由液氨、氨水或尿素制备得到。
液氨为GB12268-90规定的危险品,通常以加压液化方式储存,液氨转变为气态时会膨胀850倍,并形成氨云。
若泄露到空气中时,会与空气中的水形成氨云,不易扩散,对附近人身安全造成危害。
尿素含氮量通常大于46%,是无毒、无害的化学品,便于运输和储存。
使用尿素作为原料的系统需要经过热解或者水解来得到,因此从能耗和物耗角度分析,尿素系统的运行费用要高于液氨系统。
用于脱硝的还原剂通常采用浓度为20%~29%的氨水,较液氨相对安全。
三种低温SCR还原剂的综合比较如表1表1三种SCR还原剂的比较低温SCR还原剂液氨氨水尿素还原剂成本便宜(100%)贵(约150%)最贵(180%)生成1kg氨气所需原料量 1.01kg(99%氨)4kg(25%氨) 1.76kg 运输成本便宜贵便宜安全性有毒有害无害储存方式储罐(液态)储罐(液态)料仓(微颗粒)初始投资费用便宜贵贵运行费用便宜,需要热量蒸发液氨贵,需要高热量蒸发、蒸馏水和氨贵,需要高热量水解尿素和蒸发氨设备安全要求有相关法律规定需要不需要2.2低温SCR催化剂催化剂是低温SCR脱硝工艺的核心,催化剂一般由载体和活性组分两部分构成。
目前有关低温SCR催化剂的研究主要集中在两个方面[8]:(1)活性组分,如Mn、Cu、Fe、Cr、Mo、V、Ni等金属氧化物;(2)载体物质,如TiO2、Al2O3、活性炭和活性炭纤维等。
2.2.1以TiO2为载体的低温SCR催化剂由于TiO2表面具有比较丰富的Lewis酸性位[9],有利于NH3在低温条件下的活化,大量研究[10-11]表明Mn/TiO2催化剂显示出优异的低温脱硝性能。
研究[12]发现,Mn负载量为10%时,在150℃条件下,NO去除率可达90%。
当在Mn/TiO2催化剂上负载过渡金属(Fe、Cu、Ni、Cr等)时,可以有效提高催化剂在低温范围的活性,其中Fe的作用最为明显,在150℃左右时NO的去除率接近100%[13]。
除Mn以外,Cu、Fe、Cr、Mo、V、Ni也可以作为活性组分负载于TiO2载体上,在低温条件下,Mn的氧化物催化活性优于这些金属氧化物[14]。
2.2.2以Al2O3为载体的低温SCR催化剂由于Al2O3表面含有大量的羟基,有利于在低温条件下将NO氧化为NO2,从而加速NO x和NH3之间的反应,主要有:CuO/Al2O3、Mn/Al2O3、Ce/Al2O3、Pt/Al2O3以及Pt-Cu/Al2O3、Pt-Mg/Al2O3,实验表明,这些催化剂在低温条件下均有较好的脱硝性能,其中Pt-Cu/Al2O3在200℃以下,脱硝率达80%以上[15]。
Pt-Mg/Al2O3,可获得100%的脱硝率,当进气中具有H2O、CO2、CO的条件下表现出很高的稳定性[16]。
2.2.3碳基催化剂活性炭(AC)和活性炭纤维(ACF)具有较大的比表面积,吸附能力强,温度越低越利于吸附,是常用的催化剂载体。
在活性炭或者活性炭纤维上负载Mn、Fe、V、Cu等金属氧化物,研究[17]表明,Mn/ACF在150℃时,脱硝率达到92%。
2.2.4以SiO2、沸石、碳纳米管为载体的低温SCR催化剂SiO2和沸石同样具有较大的比表面积,可以作为催化剂的载体。
碳纳米管(CNTs)具有优良的吸附能力、特殊的电学和机械性质,可以作为低温SCR催化剂的载体,研究[18]表明,V/CNTs催化剂在100~200℃温度窗口内表现出了很好的催化活性,钒上的Lewis酸位是NO还原的活性位置,同时,催化剂低温SCR活性与碳纳米管直径成正比关系,直径越大,低温SCR活性越高。
2.2.5低温SCR催化剂的比较表2比较了多种低温催化剂的性能,综合比较了反应温度、脱硝效率、催化接触时间、成本、抗水抗硫稳定性等。
从表2中可以看出Mn+Fe/TiO2在150℃低温条件下表现出最优的催化活性,且具有优异的抗水抗硫稳定性,建议优先选用。
表2低温催化剂的比较载体活性组分比较项目温度脱硝效率接触时间成本抗水抗硫稳定性TiO2Mn150℃90%0.5s中一般Fe250℃60%0.5s低一般Cu150℃85%0.5s低较差Cr150℃65%0.5s低一般V150℃70%0.5s低一般Ni250℃20%0.5s低一般Mn+Fe150℃100%0.5s高优异Al2O3Mn150℃85%0.5s中优异Cu200℃80%0.5s低较差Ce250℃80%0.5s高优异Pt200℃70%0.5s高优异Pt+Cu200℃80%0.5s高优异Pt+Mg200℃100%0.5s高优异AC/ACF Mn150℃90%0.5s中一般Fe150℃40%0.5s低一般V150℃70%0.5s低一般Cu150℃85%0.5s低较差2.3生活垃圾焚烧发电厂低温SCR反应温度低温SCR反应器布置于脱酸与袋式除尘系统之后,考虑到烟气温度需高于酸性气体露点温度15℃,一般运行温度在:150~180℃,通过上文分析,有多种低温SCR催化剂在此温度窗口显示出优越的脱硝性能,与高温SCR比较,在此温度范围有利于延长催化剂的使用寿命。
2.4NH3与NO x的摩尔比NO x的脱除率会随着氨氮摩尔比增加而增加,当氨氮摩尔比小于1时,其影响更加明显。