脱硝技术

强制氧化-湿式还原法
烟气脱硝脱硫一体化+湿式静电除尘
技术说明书
1 氮氧化物的危害
防止环境污染的重要性，已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。

随着现代工业生产的发展和生活水平的提高，大气污染成了人们十分关注的问题。

二氧化硫是大气的重要污染源之一，其污染危害甚大，故七十年代中，研究烟气脱硫技术被许多国家列为防治大气污染的重点，相继建成了一些工业规模的实用的处理装置，与此同时，对大气污染中的另一个大问题，即NO X (氮氧化物)的污染问题，人们也开始了防治技术的研究和开发。

NOX （氮氧化物）在阳光的作用下会引起光化学反应，形成光化学烟雾，从而造成严重的大气污染。

七十年代以来NOX （氮氧化物）的大气污染问题已被日益重视，人们发现：人体健康的伤害、高含量硝酸雨、光化学烟雾、臭氧减少以及其他一些问题均与低浓度NOX（氮氧化物）有关系，而且其危害性比人们原先设想的要大得多。

2 常用烟气脱硝种类分析
目前烟气脱硝采用的技术有选择性非催化还原脱硝（SNCR)和选择性催化还原法(SCR)等。

2.1 选择性非催化还原脱硝（SNCR)法
SNCR 脱硝技术是利用喷入系统的还原剂氨或尿素将烟气中的NO X （氮氧化物）还原为氮气和水蒸汽。

采用SNCR工艺必须在最适宜的温度区（930~1090℃）内，以保证主要反应。

当温度超过此范围时，氨容易直接被氧气氧化，导致被还原的NO X （氮氧化物）减少。

另一方面，当温度低于此温度时，则氨反应不完全，过量的氨溢出而形成硫酸铵，易造成空气预热器堵塞并有腐蚀危险。

使用要求窑炉结构适合和并且氮氧化物较低。

2.2 选择性催化还原脱硝（SCR)法
SCR 脱硝技术效率比较高，脱硝技术比较成熟。

该技术主要以NH3 （氨）作为还原剂，在一定温度和催化剂的作用下，NH3（氨）有选择地将废气中NO （一氧化氮）和NO2（二氧化氮）还原为氮气及水蒸气。

在SCR工艺中，根据所使用催化剂的催化反应温度，分为高温、中温和低温三种SCR 催化剂。

一般高温300℃~400℃，中温200~300℃，低温150℃
~200℃。

在SCR 脱硝装置的运行中，除了还原剂NH3 （氨）作为操作过程中的消耗品外，催化剂的使用寿命是一个重要的影响因素。

催化剂的寿命取决于催化剂活性的衰减速度。

催化剂在运行一段时间后，其表面活性都会有所下降，存在物理失活和化学失活。

催化剂物理失活主要是指高温烧结、磨损、固体颗粒沉积堵塞而引起的催化剂活性破坏；催化剂化学失活主要是碱金属和重金属引起的催化剂中毒。

实际应用中，燃料燃烧产生的炉渣飞灰还会造成催化剂微孔堵塞。

由于燃烧后灰分中氧化钙含量很高，氧化钙生成的硫酸钙吸附在催化剂表面，阻止了反应物向催化剂表面的扩散及扩散进入催化剂内部，从而导致催化剂活性的降低。

一般情况下，SCR 工艺中所采用的催化剂在1~2 年左右就需要更换，因为催化剂本身使用量较大，且价格较贵，因此催化剂的使用费用
很高。

另外，SCR 工艺中需要连续补充氨气，且存在氨气的逃逸问题，操作不当会产生逃逸氨气而导致的二次污染问题。

另外钒类催化剂存在毒性，2015年淄博市环保局已经明文规定不能使用，低温催化剂技术不太成熟，对烟气温度要求较高，无法持续稳定的保持较好的脱硝效率，方案中使用的液氨作为重大安全隐患，储运和使用要求非常严格。

安全风险较大。

2.3 强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术
为了克服以上技术存在的缺点，研究开发了低温湿式烟气脱硝技术——强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术。

本技术说明书重点从工艺技术、工艺原理、设备选型等方面对此法做具体介绍说明。

3 强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术方案
3.1 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝概述
强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术首先利用臭氧将废气中含量较大的NO（一氧化氮）部分氧化，生成NO2（二氧化氮），调节NO2（二氧化氮）与NO（一氧化氮）的比例（又称之为氧化度），然后在脱硝塔中NO2（二氧化氮）、NO（一氧化氮）与尿素溶液发生还原反应，生成可排放的N2（氮气）、CO2（二氧化碳）和 H2O（水）。

3.2 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝原理
强制氧化-湿式尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝技术反应原理如下：
1）首先，烟气中的 NO（一氧化氮）和 NO2 （二氧化氮）在气相中生成 N2O3（三氧化二氮）和 N2O4（四氧化二氮），具体的化学反应如下所示：
3NO（一氧化氮）+O3（臭氧）→3NO2（二氧化氮）
2NO +O2（氧气）→2NO2
NO+NO2→N2O3（三氧化二
氮）
2）接下来，生成的产物通过分子扩散作用从两相界面由气相扩散到液相主体。

在液相中形成 HNO2（亚硝酸），并分别电离成 H （氢离
子）、NO2（亚硝酸根离子），生成的 NO2 （二氧化氮）与(NH2)2CO （尿素）反应生成N2 （氮气）和CO2 （二氧化碳）等。

具体化学反应如下所示：
N2O3（三氧化二氮）+H2O（水）→2HNO2 （亚硝酸）
2HNO2（亚硝酸）+(NH2)2CO（尿素）→2N2（氮气）+CO2（二氧化碳）+3H2O（水）综上所述，以上过程简化为以下两部分：
强制氧化反应（部分NO（一氧化氮）），
O3（臭氧）+NO（一氧化氮） = NO2（二氧化氮）+O2（氧
气）氧化
还原反应 CO(NH2)2（尿素）+NO2（二氧化氮）+NO （一
氧化氮）=CO2（二氧化碳）+2N2（氮气）+2H2O（水）
3.3 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术工艺流程
1）外界空气经空气压缩机输送至臭氧发生器，空气在发生器中通过电离等作用产生臭氧，然后经过臭氧管道输送至烟气管路。

臭氧管道上设有自动调节阀，可以自动控制通入烟气中臭氧的流量。

在脱硝塔内，臭氧与烟气中氮氧化物混合接触，将氮氧化物的中的NO（一氧化氮）部分氧化成NO2（二氧化氮）。

通过控制臭氧的通入量，使NO（一氧化氮）和NO2（二氧化氮）维持在合适的比例范围内，以便反应的完全进行。

2）尿素在溶解槽内充分溶解后，经尿素溶解泵打入脱硝塔。

在脱硝
塔内，尿素溶液经脱硝塔底循环泵循环打入填料层。

已经被臭氧氧化后
的烟气与自塔顶逆流而下的尿素溶液在充分接触反应。

烟气中的氮氧化物
被尿素还原成氮气后经脱硝塔顶达标排放。

同时天然气燃烧中产生的
微量硫化物也会被喷淋液吸收进入循环，尿素溶液循环一段时间后，可根据不同尿素消耗情况，经尿素配制罐补充尿素。

3）除雾器冲洗流程为保证排入烟气中的水分含量适合，脱硝塔顶部
设置文丘里-旋流板除雾器。

4）脱硫脱硝后净化的烟气进入湿法静电除尘器，通过静电场对粉尘进一步净化，以达到第四时段的要求。

5）脱硫脱硝循环液理论会有可能形成一部分硫酸或硝酸盐，经积累达到一定浓度后，可作为部分耐火砖的结合剂使用，从而实现污染物厂内闭
环循环，无固废和废水排放。

3.4 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术自控措施
1）臭氧进脱硝塔管线上设置流量计和自动调节阀，两者设置自动调节
回路。

净化后的根据设定流量自动调节臭氧进料管线调节阀开度，维
持臭氧进料的恒定。

3.5 强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术优点
强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术优点是：
1）烟气脱硝过程中不使用催化剂，因此无催化剂的投资及使用过程
中的更换成本。

2）操作温度低，可以在 40~120℃下稳定操作，避免了一般烟气脱硝
对高温的依赖。

3）脱硝反应后生成产物为 N2（氮气）、CO2 （二氧化碳）和 H2O
（水），无二次污染物产生。

4）脱硝反应过程中脱硝使用化学品是尿素，为固体形态，相对于其它脱硝过程中要求的液氨等化学品，储运及使用过程中更加安全、环保。

5）脱硝反应过程中反应条件温和，设备腐蚀小。

6）运行过程中可根据环保要求以及废气中氮氧化物含量随时调整，操作简便，安全可靠，操作弹性大。

7）耐火材料烟气经过余热利用后的温度比较低（80~100℃），这正好
符合强制氧化-湿式尿素还原法操作温度范围。

因此，在湿式脱硫之后，选择强制氧化-湿式尿素还原法脱硝是比较经济的选择。

1995年氨法技术作为国家重点科技攻关项目列入“十五”863 计划。

烟气脱硫脱硝一体化成套技术的基本反应原理是基于湿式氨法脱硫
技术反应原理，以及强制氧化-湿式尿素还原法烟气脱硝技术反应原理。