烟气脱硝技术应用和进展
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烟气脱硝技术的研究与发展随着各种工业生产的快速发展,工业废气排放的问题逐渐引起人们的关注。
特别是硫化物和氮氧化物等有害气体的排放,严重危害着环境和人们的身体健康。
其中,氮氧化物是化学污染物中的一种主要来源,这类有害气体会产生酸雨和光化学烟雾等环境问题,还会对公众的健康造成重大威胁。
针对这一问题,烟气脱硝技术的研究与发展在近年来越来越受到关注。
一、烟气脱硝技术的定义烟气脱硝技术是指对工业废气中的氮氧化物进行处理,使其转化为氮气和水,并将废气排入大气中,对环境造成的影响降至最低程度。
这项技术是解决氮氧化物污染问题的主要方法之一,可以广泛应用于电力、冶金、化工等行业。
目前,烟气脱硝技术已经成为工业污染治理领域的一个热点。
二、烟气脱硝技术的发展历程烟气脱硝技术的发展历程可以追溯到上世纪七十年代末。
当时,以美国、日本、德国为代表的发达国家开始研究氮氧化物排放控制技术。
最早应用的是选择性催化还原(SCR)技术,这种技术利用催化剂将氮氧化物转化为氮和水。
随着技术的不断完善,烟气脱硝技术也逐渐取得了重要的进展。
目前,烟气脱硝技术主要分为非催化脱硝和催化脱硝两类。
非催化脱硝是指利用适当的还原剂或氨水将氮氧化物转化为氮和水的方法。
这种方法的优点是投资和运行成本较低,适用于小型和中型锅炉。
但相对的,它有不稳定、运行受环境温度、氧含量等条件影响大等缺点。
而催化脱硝则是通过催化剂将氮氧化物转化为氮和水,具有高效、稳定等特点,是目前比较主流的技术。
三、烟气脱硝技术的研究现状随着环保意识的普及和烟气脱硝技术的不断发展,目前烟气脱硝技术的研究也正在不断深入。
一方面,科研人员对脱硝技术的催化剂进行了不断优化和改良,使其具有更高效、更稳定的特性。
例如,将V2O5–WO3/TiO2催化剂改进后能够更好地抑制SO2对NOx的影响;将Mn-Mo-Al催化剂改良后,可以提高催化剂对NO 的选择性。
这些改进和优化可以让烟气脱硝技术适用于更多的工业场景,解决更为复杂的污染问题。
烟气脱硝技术的研究与应用随着工业的发展,大量的废气不断地排放到空气中,其中包括含有二氧化硫、氮氧化物等的烟气。
这些有害气体的排放会对环境造成严重的污染,对人们的健康也会产生危害。
因此,烟气治理成为了当今社会亟待解决的问题之一。
而其中,烟气脱硝技术的研究与应用成为了一种新型的污染治理手段,受到了广泛的关注和重视。
一、烟气脱硝技术的背景烟气脱硝技术是指通过特定的方法,将烟气中的氮氧化物转化为氮气和水,从而达到降低氮氧化物排放的目的。
这项技术的诞生,是源于二氧化硫减排的技术。
在减少二氧化硫排放的过程中,发现其所产生的反应物可以有效地催化氮氧化物的还原,从而形成烟气脱硝技术。
二、烟气脱硝技术的发展历程烟气脱硝技术的研究可以追溯到上个世纪。
20世纪70年代,脱硝技术开始从实验室进入到工业生产中。
最初,脱硝技术用于烟气脱硫中,但很快人们发现,在烟气中添加二氧化硫的同时,也可以达到脱硝的目的。
20世纪80年代,催化还原法和选择性非催化还原法被提出,使得烟气脱硝技术得到了更广泛的应用。
随着时间的推移以及技术的不断发展,烟气脱硝技术已成为现代化工业领域中最常用的环保技术之一。
三、烟气脱硝技术的原理烟气脱硝技术基于氮氧化物的还原反应原理,是通过选择性还原的方法来使烟气中的氮氧化物转化为N2和H2O。
目前,主要的烟气脱硝技术包括:SCR(选择性催化还原)、SNCR(选择性非催化还原)和异丙醇法等。
其中,SCR技术是目前应用最广泛的一种烟气脱硝技术,可将NOx降至95%以上。
其工作原理是将氨气和催化剂混合,让烟气在催化剂上通过,使氮氧化物被还原为N2和H2O。
SNCR技术是将还原剂在高温下与烟气混合,使其与氮氧化物反应生成N2和水。
SNCR技术具有简单易行、设备维护和运行成本低等优点,但其脱硝效果较为有限。
异丙醇法是将异丙醇(IPA)加入烟气中,通过与氮氧化物反应而使其还原为N2和H2O。
该技术具有成本低、运行可靠等特点,但其脱硝效率较低。
锅炉烟气脱硝技术的改进与应用一、引言随着工业化进程的不断加快,烟气排放成为了环境保护的重要问题。
其中,锅炉烟气的排放问题更是引起了广泛关注。
烟气中的氧化氮(NOx)被认为是造成环境污染的主要因素之一。
为了解决这个问题,烟气脱硝技术被广泛应用。
本文将针对当前锅炉烟气脱硝技术的局限性进行分析和探讨,并提出改进方案。
二、锅炉烟气脱硝技术简介锅炉烟气脱硝技术是利用氨还原NOx的化学反应,将NOx转化为N2和H2O的方法。
根据反应温度的不同,烟气脱硝技术可以分为低温脱硝和高温脱硝两种方式。
低温脱硝,常见的方法是选择性催化还原(SCR)技术。
该技术通过在低温下,将烟气中的NOx与氨反应,生成N2和H2O。
该技术的优点是脱硝效率高,并且适用于多种燃料,但是前提是需要保持较低的反应温度,控制NH3和NOx的反应比例,阳极和阴极表面没有留下剩余的氨等。
而高温脱硝,同样通过使用NH3还原NOx,但是反应温度要比低温脱硝高。
常见的方法是选择性非催化还原(SNCR)技术。
该技术的优点在于可在宽温度范围内进行NOx还原操作,但是由于温度高,反应条件较为苛刻,同时对燃烧控制及催化剂加入等也有不同的要求。
三、锅炉烟气脱硝技术的局限性虽然已经有了两种脱硝技术,但是这些技术仍然存在以下几个缺点:1. 能耗高:SCR和SNCR技术在还原NOx的过程中需要消耗大量的氨,这会增加成本和危险性。
2. 存在选择性问题:SCR技术在还原NOx的同时,也会将烟气中的SOx还原成SO2。
而SNCR技术在烟气温度高出一定温度时,则有可能会出现氨转化为N2O,导致还原效率下降。
3. 催化剂存在问题:SCR技术需要使用催化剂,一旦催化剂失效,则会影响脱硝效果。
同时,催化剂也对锅炉的运行稳定性和安全性造成了一定的影响。
以上几个问题严重限制了锅炉烟气脱硝技术的普及和应用。
因此,我们需要加大技术改进和创新力度,打破现有的技术瓶颈。
四、锅炉烟气脱硝技术改进方案为了克服上述问题,我们可以从以下几个方面进行改进:1. 使用新型脱硝技术:目前,一些新型脱硝技术,如冷等离子体脱硝技术、氢氧离子脱硝技术、界面催化脱硝技术等,正在逐渐应用于工业锅炉领域,可以有效的解决锅炉烟气脱硝过程中存在的问题。
燃煤烟气脱硝技术的应用与发展1.氮氧化物的污染现状空气净化技术:我国是以燃煤为主的发展中国家,其构成以煤炭为主,消耗量占一次消费量的76%左右[1]。
随着经济的快速发展,煤耗的增加,燃煤造成的大气污染日趋严重,特别是燃煤中的氮氧化物(NOx),是大气污染的主要污染物之一。
NOx 是NO、NO2 、N2O、N2O4、N2O5等物质的总称,由其引起的环境问题以及对人体的危害可以归纳为以下几个方面[2]:(1)NOx对人体的致毒作用,尤其是二氧化氮,可以引起支气管和肺气肿等呼吸系统疾病;(2)NOx对植物具有损害作用;(3)NOx是形成酸雨、酸雾的主要污染物;(4)NOx与碳氢化合物共同作用可形成光化学烟雾;(5)NOx 参与臭氧层的破坏。
因此,NOx对大气的污染已成为一个不容忽视的重要问题,控制和治理氮氧化物污染已迫在眉睫。
燃煤脱氮称为脱硝,脱硝是控制NOx污染的一个重要途径。
近年来国内外研究开发了一系列燃煤烟气脱硝技术,并取得了一定成果。
2 烟气脱硝技术[3]烟气脱硝技术按治理工艺可分为湿法脱硝和干法脱硝。
湿法脱硝包括:酸吸收法、碱吸收法、氧化吸收法、络盐吸收法等;干法脱硝包括:选择性催化还原法、非选择性催化还原法、吸附法、等离子体活化法等。
此外,近十几年来国内外一些科研人员还开发了用微生物来处理含NOx,成为研究的热点。
2 .1 湿法烟气脱硝技术湿法烟气脱硝是利用液体吸收剂将NOx溶解的原理来净化燃煤烟气,其最大的障碍是NO很难溶于水,往往要求将NO首先氧化为NO2 。
为此一般先将NO通过与氧化剂O3 、ClO2 或KMnO4反应,氧化生成NO2 ,然后NO2 被水或碱性溶液吸收,实现烟气脱硝。
湿法脱硝技术优点是脱硝效率较高。
因吸收剂种类较多,来源广泛,适应性强;能以硝酸盐等形式NOx,可达到综合利用的目的。
但其技术比较复杂,设备容量大不易建造,成本较高,而且易造成溶液的二次污染。
2.1.1稀硝酸吸收法由于NO和NO2 在硝酸中的溶解度比在水中大得多(例如NO在12%硝酸中的溶解度比在水中的溶解度大12倍),故采用稀硝酸吸收法以提高氮氧化物的去除率的技术得到广泛应用。
烟气脱硝技术应用和进展李伟峰1 祝社民2 孙锦宜2 陈英文1 沈树宝11.南京工业大学制药与生命科学学院,南京 2100092.南京工业大学材料科学与工程学院,南京210009摘 要 概述了国内外烟气脱硝技术的特点、原理、应用现状及其发展趋势 ,并对我国烟气脱硝技术的研究和开发提出了建议。
关键词氮氧化物;烟气;脱硝;NO x1前言许多工业烟气中含有较多的氮氧化物,它们排放到大气中易形成酸雨及光化学烟雾,破坏臭氧层和造成温室效应,给自然环境和人类健康带来了严重的危害[1]。
自20世纪70年代开始,欧美、日本等发达国家相继对工业锅炉NO x的排放作了限制。
然而,我国长期以来对大气污染物的控制主要集中于SO x上,对NO x的排放控制相对重视不够[1]。
随着最新的《火电厂大气污染物控制排放标准》和《大气污染防治法》的颁布实施以及《京都议定书》的正式生效,国内对NO x的排放控制将日趋严格,因而尽早开发或引进适合我国现有国情的NO x脱除和控制技术是十分必要的。
本文将对已工业应用的烟气脱硝技术进行比较和评价,并对最新发展的微波法、微生物法及脉冲电晕法等脱硝技术作一简介,还就我国烟气脱硝技术今后的研究和开发提出展望及建议。
2烟气脱硝技术分类及相关原理烟气脱硝技术和NO的氧化还原及吸附的特性有关。
根据反应介质状态的不同,可分为液相反应法和气相反应法[1,2]。
前者又称湿法,是指利用氧化剂如臭氧、二氧化氯等将NO 先氧化成NO2,再用水或碱液等加以吸收处理,应用较多的如液体吸收法;后者又称干法,是指在气相中利用还原剂(氨、尿素或碳氢化合物等)或高能电子束、微波等手段,将NO 和NO2还原为对环境无毒害作用的N2或转化为硝酸盐并进行回收利用。
应用较多的如选择性催化还原法、选择性非催化还原法、电子束法、脉冲电晕法及微波法等。
干法脱硝技术是目前工业应用的主流和发展方向。
3 工业应用烟气脱硝技术3.1液体吸收法基金项目:国家“十五”科技攻关项目(No.2004BA313B16);国家自然科学基金(No.20176018,No.20376034);江苏省自然科学基金 (No.BK2003084);江苏省社会发展项目(No.BS2003030)由于NO x 是酸性气体,因而可通过碱性溶液加以吸收净化。
火电厂烟气脱硫脱硝技术应用与节能环保火电厂作为目前我国主要的发电方式之一,其排放的烟气中含有大量的有害气体,其中二氧化硫和氮氧化物是主要的污染物之一。
对火电厂烟气进行脱硫脱硝处理,不仅是国家大力推进的节能减排政策的要求,也是保护环境、减少污染物排放的重要举措。
本文将从火电厂烟气脱硫脱硝技术的应用以及其在节能环保方面的作用和意义进行探讨。
一、火电厂烟气脱硫脱硝技术的应用1. 烟气脱硫技术烟气脱硫技术主要是指对烟气中的二氧化硫进行处理,使其转化为硫酸盐或元素硫,达到减少硫氧化物排放的目的。
目前,常见的烟气脱硫技术包括湿法石膏法、干法石膏法、氨法和双碱法等。
湿法石膏法是目前使用最为广泛的一种脱硫技术,其原理是通过将石灰石和石膏与烟气进行接触,利用化学反应将二氧化硫转化为硫酸盐,并最终以石膏的形式进行固化和处理。
2. 烟气脱硝技术烟气脱硝技术主要是指对烟气中的氮氧化物进行处理,使其转化为氮气和水蒸气,从而减少氮氧化物的排放。
目前,常见的烟气脱硝技术包括选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)等。
SCR技术是通过将氨气与烟气中的氮氧化物进行催化还原反应,将其转化为氮气和水,从而实现脱硝目的。
SNCR技术则是通过在高温下直接喷射氨水或尿素溶液与烟气中的氮氧化物进行非催化还原反应,将其转化为氮气和水,达到脱硝的效果。
二、火电厂烟气脱硫脱硝技术的节能环保作用和意义1. 节能减排火电厂烟气脱硫脱硝技术的应用可以有效减少排放的二氧化硫和氮氧化物等有害气体,降低对大气环境的污染。
脱硫脱硝后的烟气中也不会再包含大量的二氧化硫和氮氧化物,可以减少对环境和人体的危害,保护生态环境和人们的健康。
2. 提高能源利用率烟气脱硫脱硝技术的应用可以提高火电厂的能源利用率。
传统的火电厂烟气中含有大量的二氧化硫和氮氧化物,这些物质既是污染物也是能源资源的浪费。
通过脱硫脱硝技术的应用,可以将烟气中的有害物质转化为固体产物进行处理,同时将废气中的能源回收利用,提高能源利用效率。
锅炉烟气脱硝技术的研究与应用1. 前言锅炉烟气中的氮氧化物(NOx)是大气污染的重要来源之一,对环境和人类健康造成了严重影响。
因此,研究和应用有效的锅炉烟气脱硝技术具有重要的意义。
烟气脱硝技术主要分为湿法和干法两种,每种技术都有其特点和应用范围。
2. 湿法脱硝技术湿法脱硝技术是指在液态介质中进行脱硝反应的方法。
其中,应用最广泛的是采用氨水或尿素溶液作为还原剂的氨水吸收法。
氨水吸收法的反应原理是氨水与烟气中的NOx发生氧化还原反应,将NOx转化为无害的氮气。
氨水吸收法具有脱硝效率高、运行稳定等优点,但同时也存在氨水挥发性强、运行成本较高等问题。
3. 干法脱硝技术干法脱硝技术是指在气态介质中进行脱硝反应的方法。
其中,应用较广泛的是活性炭法和高能电子束法。
活性炭法是利用活性炭的吸附作用将烟气中的NOx去除,具有设备简单、运行成本低等优点。
但活性炭法存在脱硝效率不高、再生困难等问题。
高能电子束法是利用高能电子束对烟气进行处理,将NOx转化为无害的氮气。
高能电子束法具有脱硝效率高、无二次污染等优点,但设备成本较高、能耗较大。
4. 结论锅炉烟气脱硝技术的研究与应用是为了减少烟气中的氮氧化物排放,保护和改善环境。
湿法脱硝技术中的氨水吸收法具有较高的脱硝效率和运行稳定性,但氨水挥发性和运行成本较高。
干法脱硝技术中的活性炭法设备简单、运行成本低,但脱硝效率不高;高能电子束法脱硝效率高、无二次污染,但设备成本较高、能耗较大。
因此,研究和应用锅炉烟气脱硝技术需要综合考虑脱硝效率、运行成本、设备投资和运行维护等多方面因素,选择适合实际情况的脱硝技术。
5. 先进的脱硝技术除了传统的湿法和干法脱硝技术,近年来还涌现了一些先进的脱硝技术。
其中包括催化剂法和等离子体法。
催化剂法是利用催化剂降低反应活化能,提高脱硝反应的速率和效率。
等离子体法是利用等离子体产生的高能电子和自由基对烟气中的NOx进行分解。
这些先进技术在一定程度上提高了脱硝效率,但多数仍处于实验室研究阶段,尚未大规模应用。
烟气脱硝技术的研究进展随着工业化的发展,各种污染物的排放问题越来越严重,其中NOx排放是工业排放中的重要组成部分。
NOx的主要成分为NO和NO2,它们是大气中的严重污染物,会严重危害人的健康。
因此,研究烟气脱硝技术对于治理大气污染,保护人民健康具有重要意义。
I. 烟气脱硝技术的发展历程早在20世纪50年代,人们就开始研究烟气脱硝技术。
当时主要采用的是催化还原法和氨法。
催化还原法是将NOx在催化剂存在下与还原性物质(如氢气、一氧化碳)反应,形成氮气和水蒸气。
而氨法是通过在烟气中加入氨,利用NH3与NOx反应生成氮气和水蒸气。
这两种方法的关键在于催化剂的选择和使用效果的稳定性。
随着工业化的不断发展,人们对烟气脱硝技术的研究也越来越深入。
20世纪80年代,人们开始研究选择性催化还原法(SCR),这是一种通过添加氨气使NOx在催化剂的作用下反应生成氮气和水蒸气的技术。
这种技术具有高效、稳定的特点,成为烟气脱硝技术的主流。
II. 烟气脱硝技术存在的问题虽然烟气脱硝技术已经有了高效、稳定的解决方案,但仍存在一些问题。
首先,SCR需要大量的氨气投入,再加上氨气在空气中有毒,并且会对环境产生影响,所以需要有严格的控制。
同时,氨气还有可能会因为“脱硝剂泄漏”、”气氛变化”等因素引起催化剂失活,降低SCR的效率。
此外,SCR还有一个问题就是对温度和氧化还原力有严格的要求,这也是催化剂选择的关键。
不同的催化剂对温度和氧化还原力有不同的敏感性,需要根据实际情况选择合适的催化剂。
III. 烟气脱硝技术的新进展为了解决这些问题,人们开始研究新的烟气脱硝技术,目前比较有前景的技术有低温SCR技术和HTAS技术。
低温SCR技术是一种在低温下(200℃以下)进行脱硝的技术,它采用的还原剂通常是纯氨或尿素溶液。
相比于传统的SCR技术,低温SCR需要更少的氨气,能够提高脱硝的效率。
此外,低温SCR技术还具有更加广泛的适用范围,可以用于低温烟气的处理。
火电厂烟气脱硝技术发展趋势随着环保意识的不断提高,烟气脱硝技术在火电厂中的应用越来越受到关注。
烟气脱硝技术是指通过化学反应将烟气中的氮氧化物转化为无害的氮气和水,以达到减少氮氧化物排放的目的。
本文将从技术的发展历程、现状及未来趋势三个方面进行探讨。
一、技术的发展历程烟气脱硝技术最早出现在20世纪70年代,当时主要采用的是碱液吸收法。
这种方法的原理是利用碱性溶液对烟气中的氮氧化物进行吸收和中和,从而达到脱硝的效果。
随着技术的不断发展,出现了一系列新的脱硝技术,如选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)等。
SCR技术是一种高效的烟气脱硝技术,其原理是在特定的温度下,将氨或尿素喷入烟气中,经过反应后将氮氧化物转化为无害的氮气和水。
这种技术在欧美等发达国家已经得到广泛应用,但在我国的应用还比较有限。
SNCR技术是一种低成本、低能耗的烟气脱硝技术,其原理是在烟气中喷入氨水或尿素水,在高温下进行非催化还原反应,将氮氧化物转化为无害的氮气和水。
这种技术在我国的应用比较广泛,但其脱硝效率相对较低,需要在实际应用中加以改进。
二、现状目前,我国的火电厂烟气脱硝技术主要采用SNCR和SCR两种技术。
其中,SCR技术在大型火电厂中得到广泛应用,其脱硝效率高、稳定性好,但投资成本较高,需要占用较大的空间。
而SNCR技术则主要应用于中小型火电厂中,其投资成本较低,但脱硝效率相对较低,需要在实际应用中加以改进。
值得一提的是,我国的烟气脱硝技术在近年来得到了快速发展。
政府对环保问题的重视和相关法律法规的不断完善,促进了烟气脱硝技术的应用。
同时,国内企业也在不断加大研发投入,提高技术水平,推动了烟气脱硝技术的发展。
三、未来趋势未来,烟气脱硝技术将更加注重环保效益和经济效益的平衡。
一方面,要进一步提高脱硝效率,减少氮氧化物排放,保护环境。
另一方面,要降低投资和运营成本,提高技术的经济性和可持续性。
在技术方面,未来的发展趋势主要有以下几个方向:1. 改进SNCR技术,提高脱硝效率。
烟气脱硝技术应用和进展李伟峰1 祝社民2 孙锦宜2 陈英文1 沈树宝11.南京工业大学制药与生命科学学院,南京 2100092.南京工业大学材料科学与工程学院,南京210009摘 要 概述了国内外烟气脱硝技术的特点、原理、应用现状及其发展趋势 ,并对我国烟气脱硝技术的研究和开发提出了建议。
关键词氮氧化物;烟气;脱硝;NO x1前言许多工业烟气中含有较多的氮氧化物,它们排放到大气中易形成酸雨及光化学烟雾,破坏臭氧层和造成温室效应,给自然环境和人类健康带来了严重的危害[1]。
自20世纪70年代开始,欧美、日本等发达国家相继对工业锅炉NO x的排放作了限制。
然而,我国长期以来对大气污染物的控制主要集中于SO x上,对NO x的排放控制相对重视不够[1]。
随着最新的《火电厂大气污染物控制排放标准》和《大气污染防治法》的颁布实施以及《京都议定书》的正式生效,国内对NO x的排放控制将日趋严格,因而尽早开发或引进适合我国现有国情的NO x脱除和控制技术是十分必要的。
本文将对已工业应用的烟气脱硝技术进行比较和评价,并对最新发展的微波法、微生物法及脉冲电晕法等脱硝技术作一简介,还就我国烟气脱硝技术今后的研究和开发提出展望及建议。
2烟气脱硝技术分类及相关原理烟气脱硝技术和NO的氧化还原及吸附的特性有关。
根据反应介质状态的不同,可分为液相反应法和气相反应法[1,2]。
前者又称湿法,是指利用氧化剂如臭氧、二氧化氯等将NO 先氧化成NO2,再用水或碱液等加以吸收处理,应用较多的如液体吸收法;后者又称干法,是指在气相中利用还原剂(氨、尿素或碳氢化合物等)或高能电子束、微波等手段,将NO 和NO2还原为对环境无毒害作用的N2或转化为硝酸盐并进行回收利用。
应用较多的如选择性催化还原法、选择性非催化还原法、电子束法、脉冲电晕法及微波法等。
干法脱硝技术是目前工业应用的主流和发展方向。
3 工业应用烟气脱硝技术3.1液体吸收法基金项目:国家“十五”科技攻关项目(No.2004BA313B16);国家自然科学基金(No.20176018,No.20376034);江苏省自然科学基金 (No.BK2003084);江苏省社会发展项目(No.BS2003030)由于NO x 是酸性气体,因而可通过碱性溶液加以吸收净化。
常用的吸收剂有水、稀硝酸、氢氧化钠、氢氧化钙及氨水等。
为了提高NO x 的净化效果,近年来又发展了氧化吸收法、吸收还原法及络合吸收法等[1-3]。
几种典型的液体吸收法的工艺比较如表1所示。
液体吸收法工艺过程简单,投资少,可供应用的吸收剂很多;又能以硝酸盐的形式回收利用,并可同时脱硫,但由于去除率低,一般适用于小型的NO X 排放源。
由于该技术需要大量的氧化剂,综合运行费用较高,加上吸收废气后水溶液处理困难,易造成二次污染,故在实际生产中的应用受到限制。
表1 几种典型液体吸收法比较净化方法技术要点 主要优缺点 臭氧氧化吸收法通过O 3与烟气混和,使NO 氧化为NO 2,然后再用碱液或水溶液加以吸收 吸收剂较廉价,副产物可回收;但O 3需高电压制取,耗电量大,费用高,尚未工业化 ClO 2气相氧化吸收法用ClO 2将烟气中的NO 氧化为NO 2,然后再用Na 2SO 3水溶液吸收,使NO x 转化为N 2可同时脱硫脱硝;ClO 2制备成本高,易腐蚀设备;氧化剂的回收及吸收废气后水溶液处理困难 液体吸收法将氮氧化物吸收至液相,再通过液相还原反应,将其转化为N 2. 吸收剂可采用尿素、亚硫酸盐等溶液 可同时脱硫脱硝;NO x 的氧化度对吸收效果影响大,NO X 氧化度大于50%时,脱硝率达90%以上。
液相配位法 采用Fe-EDTA(或NTA 等)配合物将NO 吸收固定,然后用SO 32-将NO 还原为N 2配位剂可循环使用;但配位剂的损失较大,运行成本偏高,目前仍处于实验阶段3.2 选择性催化还原法 ( Selective Catalytic Reduction,SCR)SCR 法是在含氧气氛下,以氨、尿素或碳氢化合物等作为还原剂注入含NO x 的烟气中,在金属催化剂的作用下,NO x 被还原为N 2和水。
其主要反应如下:3222444NO NH O N H O++→+ 22x y z NO C H O H O CO N 2+→++SCR 脱硝技术自1979年在日本Kudamatsu 电厂首次投入工业应用以来,在全球范围尤其是发达国家中得到广泛应用[3,4]。
据2002年统计,日本、欧共体和美国安装SCR 装置的装机容量分别达23.1 GW 、55 GW 和100GW ,其中SCR 占烟气脱硝总装置数的比例在日本为93%,德国为95%[3,5]。
NH 3-SCR 法具有工艺成熟可靠、反应温度低(200~500℃)、脱硝效率高(70~90%)等优点,但是由于SCR 工艺的初始设备投资尤其是催化剂部分的投资较大,为大多数发展中国家所难以承受;加上以氨作为还原剂时存在氨泄漏、设备易腐蚀、易生成硫酸铵等不足,限制了该项技术的推广和应用。
降低SCR 技术的脱硝成本及提高该技术的安全性成为当前该项技术研究的重点。
碳氢化合物选择性催化还原技术(HC-SCR )则利用有机化合物如甲烷[12,13]、丙烯[14]、丙烷[15,16]及辛烷[17]等代替NH 3作为还原剂,克服了NH 3-SCR 技术的氨泄漏、设备腐蚀和易生成硫酸铵等不足,并可减少副产物CO 的生成量。
Eränen 等人[17]对以辛烷为还原剂的SCR 工艺作了研究,研究表明在Ag/Al 2O 3催化剂作用下,450℃时脱硝率可达90%以上;Li 等人[15]对丙烷在Cu-ZSM-5/堇青石作用下的SCR 工艺进行了研究,在375~450℃时最大脱硝率达45%。
丹麦托普索公司及日本KOCAT 公司等已成功将HC -SCR 技术投入工业应用,实际脱硝率可达80%以上[2,4]。
低温SCR工艺是目前SCR工艺发展的一个重要研究方向[4,6-11],其中廉价高效的低温SCR催化剂的开发是关键;该工艺的最佳反应温度为150~250℃,克服了常规SCR工艺中待处理烟气需预热的缺点,降低了运行费用。
陕西国电热工研究所开发了低温稀土SCR催化剂,能在200℃以下实现脱硝[6];Wang 等人[7]开发的CuO/活性炭催化剂,在125~250℃时脱硝率可达90%;Huang 等人[8]开发的V 2O 5/活性炭催化剂,在150~250℃时脱硝率可达92%,且抗SO 2中毒能力强;Xuan 等人[9]开发的粉煤灰载铜催化剂,在270~310℃时脱硝率可达95%。
日本某公司开发的活性炭基催化剂在200~250℃时,脱硝率可达90%以上,并已工业化[2]。
3.3选择性非催化还原法(selective non-catalytic reduction,SNCR)SNCR 又称热力脱硝,其原理是在烟气高温区(900~1050℃),均匀喷入NH 3或尿素等还原剂,在不需要催化剂的情况下就可使NO X 被还原成N 2和水。
以NH 3 作为还原剂,其主要反应式如下: O H N O NO NH 22236444+→++SNCR 工艺由于不需要催化剂,其投资成本及运行成本较SCR 工艺要低的多(投资费用大约为15美元/KW,为SCR 法的1/5),但是脱硝效率较低(30~50%),较适合于资金缺乏的发展中国家及现有中小型锅炉的改造。
SNCR 技术自1974年在日本首次投入商业应用以来,全世界约有300多套SNCR 装置应用于电站锅炉、工业锅炉、市政垃圾燃烧炉及其它燃烧装置中[1,18]。
但因氨逃逸率高及脱硝效率低等不足,限制了其进一步的发展和应用。
近年来,国外相继发展了SNCR 与其它脱硝技术的联合工艺[1,19]。
Han 等人[19]对再燃烧/SNCR 联合工艺进行了数学建模研究,认为其脱硝效率可以达到80%左右;在SNCR/SCR 联合工艺中,SNCR 段剩余的NH 3可作为下游SCR 的还原剂,由此减少了SCR 催化剂用量及NH 3的消耗量,降低了脱硝成本。
国外电站应用表明[1],SNCR 技术与其它脱硝技术的联合应用不仅使脱硝成本大为降低,而且提高了脱硝率。
表2为SNCR/SCR 联合与SNCR 的相关运行参数比较[1]。
表2 SNCR/SCR 联合工艺与SNCR 工艺的相关运行参数比较SNCR 单独运行参数项 目 NO 排放基值氨的逸出基值 SNCR/SCR 联合 工艺的运行参数NO 脱除率/% 49 31 50~60氨逃逸量/(×10-6) 25 5 <=5氨氮比 4.8 4.3 3.03.4 电子束法电子束法(EBA)是目前国际上先进的烟气处理技术之一,其原理是利用高能电子加速器产生的电子束(500~800Kv )辐照处理烟气,将烟气中的二氧化硫和氮氧化物转化为硫酸铵和硝酸铵。
该技术具有脱硫脱硝效率高、无二次污染、产物可回收等优点,但是由于电子束能量较高,对设备尤其是辐照屏蔽的要求较高。
电子束脱硝工艺从20世纪80年代开始先后在日本、美国、德国、波兰等国家建立了中试及工业示范项目[1,20,21,22]。
国内脱硫脱硝示范工程于1997年8月在成都热电厂投入运行,其脱硫及脱硝效率分别为86.8%和17.6%,并可回收副产品硫酸铵、硝酸铵 [1,20];目前,国华荏原环境工程公司与杭州协联热电有限公司合作的杭州热电厂脱硫脱硝工程也已建成[20,21];北京京丰热电公司和太一电厂等也已进入可行性研究阶段[20]。
国内自主开发的电子束技术与国外技术的相关运行参数比较参见表3[1,20]。
表3 国内外部分电子束处理工程的规模和技术参数烟气质量分数脱除指标/% 加速器束流技术燃料烟气流量单位/(m3.h-1) SONO X SO2NO X E/keV I/mA 来源2四川绵阳科学城电厂煤 1.2×1043000500 96.775.3800 / 中国中国成都电厂煤30×1041800400 86.817.6800 2×400 日本波兰玻莫扎尼电厂煤27×104400 340 90 80 800 4×375 日本日本西名古屋电厂原油62×104800 225 94 80/ 800 6×500 日本4 烟气脱硝新工艺从目前国内外研究及应用现状来看,液体吸收法、SCR、SNCR及电子束法等脱硝技术普遍存在设备要求高、能耗大及脱硝成本高等缺点,有的还存在二次污染。
针对此现状,近期国内外开发了一系列烟气脱硝新工艺,如微生物法、微波法、液膜法及脉冲电晕法等,为烟气脱硝提供了许多新的途径。