(完整版)SCR烟气脱硝工艺简介
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烟气SCR 脱硝原理SCR是英文Selective Catalyst Reduction的缩写,既选择性催化还原法。
1957年,美国Englehard公司首先发现Nox和NH3之间发生的选择性催化反应,并申请了专利。
为控制燃煤电厂NOx 的排放,国家环保总局在2003 年12 月发布了进一步修订的GB 13223 - 2003《火电厂大气污染物排放标准》。
该标准规定,不同时段的火电厂实行NOx 最高允许排放浓度。
从2004年7月开始,对NOx 的排放征收0.60 元/ kg 的排污费。
选择性催化还原法(SCR)脱硝技术是指在催化剂的作用下,还原剂(液氨)与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水,从而去除烟气中的NOx。
选择性是指还原剂NH3和烟气中的NOx发生还原反应,而不与烟气中的氧气发生反应。
催化剂有贵金属和普通金属之分,贵金属催化剂由于它们和硫反应,且价格昂贵,实际上不予采用,普通催化剂催化效率不是很高,价格也比较贵,要求反应温度范围为300~400℃。
比较常用的催化剂含有氧化钒和氧化钛。
SCR催化剂由陶瓷支架和活性成分(氧化钒,氧化钛,有时候还有钨)组成,现在使用的催化剂性状主要有两种:蜂窝形和板形。
采用预制成型的蜂窝型陶瓷,催化剂填充在蜂窝空中或涂刷在基质上。
采用板形时在支撑材料外涂刷催化剂。
烟气含尘时,吸收塔一般是垂直布置,烟气由上而下流动。
催化剂布置在2层到4层(或组)催化剂床上,为充分利用催化剂,一般布置3层或4层,同时提供一个备用的催化床层。
当催化剂活性降低时,在备用层中安装催化剂。
持续失活后,在旋转基座上更换催化剂,一次只换一层,从顶层开始,这种方法可以充分利用催化剂。
吸收塔内布置吹灰器,定期吹灰,吹去沉积在催化床上的灰尘。
SCR系统的性能主要由催化剂的质量和反应条件所决定。
在SCR反应器中催化剂体积越大,NOx的脱除率越高同时氨的逸出量也越少,然而SCR工艺的费用也会显著增加。
scr脱硝工艺流程SCR脱硝工艺流程是一种常用的烟气脱硝技术,它可以有效地降低燃煤发电厂和工业锅炉烟气中的氮氧化物(NOx)排放。
下面是一种典型的SCR脱硝工艺流程的简要介绍。
首先,烟气进入脱硝装置前需要经过预处理,如除尘和脱硫处理,以减少颗粒物和硫化物对SCR催化剂的影响。
这些预处理步骤通常包括电除尘器和湿法脱硫装置。
接下来,烟气进入SCR反应器,其中包含了一层特殊的SCR催化剂。
这种SCR催化剂通常由钒、钼、钴等活性成分组成,具有很高的催化活性。
当烟气通过SCR催化剂时,其中的NOx与还原剂(通常是氨或尿素水溶液)发生催化反应,生成氮气和水。
这个催化反应是在较高温度(通常在250-400摄氏度)下进行的,因此需要通过调节燃烧工艺来提供适宜的烟气温度。
为了保持SCR催化剂的催化活性,需要定期对催化剂进行脱硝剂投加。
脱硝剂通常是氨或尿素的水溶液,经过催化转化生成的氮气不仅可以脱除烟气中的NOx,还可以通过再生脱硝剂的形式为SCR催化剂提供还原性。
在SCR脱硝工艺中,需要对烟气中的NOx排放进行连续监测,以确保催化剂的正常工作。
因此,系统通常还包括氮氧化物监测仪和自动控制系统,可以根据实际情况自动调节脱硝剂投加量和催化剂温度。
最后,脱硝后的烟气经过洁净化处理后即可排放。
通常,脱硝后的烟气还需要经过除尘装置和烟囱,以进一步净化和排放。
总的来说,SCR脱硝工艺流程是一种成熟且高效的烟气脱硝技术,经过预处理后的烟气先进入SCR反应器,在SCR催化剂的作用下与脱硝剂发生催化反应,最终达到降低烟气中NOx排放的目的。
这种工艺流程不仅可以广泛应用于燃煤发电厂和工业锅炉,还可以应用于其他需要脱硝的领域,如石化和钢铁等行业。
随着环保要求的提高,SCR脱硝工艺流程将继续得到推广和改进,以减少氮氧化物对环境的污染。
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scr脱硝工艺过程及原理
SCR脱硝工艺是一种以尿素为催化剂,将NOx(一氧化氮)转化为N2(氮气)和H2O(水)的技术。
SCR(Selective Catalytic Reduction)脱硝工艺是一种可以有效减少一氧化氮(NOx)排放的高效技术。
它是利用原料气中氨气和二氧化硫(SO2)及温度较低的催化剂,经过催化反应,将NOx转化为N2和H2O的技术。
SCR脱硝工艺的工作原理是,当NOx在催化剂上发生反应时,会产生氮气和水(即N2 + H2O)。
根据催化反应的过程,NOx在催化剂上会先经历一个氧化反应,将NO转化为NO2,此时NO2会与氨气反应,形成N2和H2O,而NO则会继续发生氧化反应,最终转化为N2和H2O,因此总的反应方程为:4NO + 4NH3 + O2 = 4N2 + 6H2O。
SCR脱硝工艺除了可以有效降低一氧化氮(NOx)排放外,还具有体积小、操作简单、高效率等优点。
它可以应用于各种燃烧系统,如燃煤锅炉、燃气轮机、柴油发电机、燃料电池、燃气内燃机和工业热风炉等,以降低NOx排放。
此外,SCR脱硝工艺也可以用于改善燃烧器烟气中的SO2排放,从而达到减少污染和保护环境的目的。
SCR烟气脱硝技术选择性催化还原法烟气脱硝技术(Selective Catalytic Reduction,SCR)是指在一定温度和催化剂的作用下,“有选择性”地与烟气中的NO x反应并生成无毒无污染的N2和H2O。
还原剂可以是碳氢化物(如甲烷、丙烯)、NH3、尿素等。
工业应用的主要是氨水(25%)、液氨,其次是尿素。
SCR反应原理首先由ENGELHARD公司发现并于1957年申请专利,后来日本成功研制出了现今被广泛使用的V2O5/TiO2催化剂,并分别在1977年和1979年在燃油和燃煤锅炉上成功投入商业运用。
1975年日本Shimoneski 电厂建立了第一个SCR系统的示范工程,日本大约有170套装置,接近100GW容量。
在欧洲有大约120多套SCR装置。
我国明确规定自2004年1月1日开始执行新的《火电厂污染物排放标准》GB13223-2003,强化NO x排放控制,以后建设的火力发电锅炉必须预留烟气脱硝装置空间。
新建电厂应严格按照环保“三同时”原则,进行脱硝建设,排放不得超过250mg/Nm3。
SCR烟气脱硝技术目前成为世界上应用最多、最成熟并且最有效的一种烟气脱硝技术。
SCR技术对锅炉烟气NO x控制效果十分显著,占地面积小,技术成熟,容易操作,可作为我国燃煤电厂控制NO x污染的主要手段之一。
但SCR技术消耗NH3和催化剂,目前我们使用的催化剂大多还是依赖国外产品,因此催化剂的费用通常占到SCR系统初始投资的一半左右,其运行成本很大程度上受催化剂寿命影响,因此存在运行费用高、设备投资大的缺点。
烟气脱硝采用的主要手段是干法,其原因是NO x与SO3相比,缺乏化学活性,难以被水溶液溶解吸收;而NO x经还原后成为无毒的N2和H2O,脱硝的副产物容易处理。
SCR和SNCR在大型燃煤电厂获得了较好的商业应用,其中SCR在全球范围内有数百台的成功应用业绩和十几年的运行经验,日本和德国95%的烟气脱硝装置采用SCR 技术,该方法技术成熟、脱硝率高、几乎无二次污染。
SCR 烟气脱硝工艺方案1. 脱硝工艺的简介有关NO X 的控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手,限燃烧前、燃烧中和燃烧后。
当前,燃烧前脱硝的研究很少,几乎所有的脱硝都集中在燃烧中和燃烧后的NO X 的控制。
所以在国际上把燃烧中NO X 的所有控制措施统称为一次措施,把燃烧后的NO X 控制措施统称为二次措施,又称为烟气脱硝技术。
目前普遍采用的燃烧中NO X 控制技术即为低NO X 燃烧技术,主要有低NO X 燃烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。
应用在燃煤电站锅炉上的成熟烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction ,简称SCR )、选择性非催化还原技术(Selective Non-Catalytic Reduction ,简称SNCR )以及SNCR/SCR 混合烟气脱硝技术。
2 .SCR 烟气脱硝技术近几年来选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)发展较快,在欧洲和日本得到了广泛的应用,目前催化还原烟气脱硝技术是应用***多的技术。
1)SCR 脱硝反应目前世界上流行的SCR 工艺主要分为氨法SCR 和尿素法SCR 两种。
此两种法都是利用氨对NO X 的还原功能,在催化剂的作用下将NO X (主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N 2和水。
还原剂为NH 3,其不同点则是在尿素法SCR 中,先利用一种设备将尿素转化为氨之后输送至SCR 触媒反应器,它转换的方法为将尿素注入一分解室中,此分解室提供尿素分解所需之混合时间,驻留时间及温度,由此室分解出来之氨基产物即成为SCR 的还原剂通过触媒实施化学反应后生成氨及水。
尿素分解室中分解成氨的方法有热解法和水解法,主要化学反应方程式为:NH 2CONH 2+H 2O →2NH 3+CO 2在整个工艺的设计中,通常是先使氨蒸发,然后和稀释空气或烟气混合,***后通过分配格栅喷入SCR 反应器上游的烟气中。
烟气脱硝操作规程1、前言本操作规程适用于SNCR-SCR 烟气脱硝装置.为了保证烟气中的NO X 达标排放,确保系统长期稳定运行,特制定本规程。
2、工艺流程介绍本项目采用炉内喷氨和炉外SCR 催化相结合的工艺进行脱硝,喷入炉膛内的氨水首先在炉膛内与NO X 反应,部分未反应的NO X 与未反应的氨气混合进入脱硝反应器,在反应器内布置两层催化剂,烟气与氨混合后从催化剂小孔内均匀流过,在催化剂的作用下NO X 反应生成对空气无害的氮气和水,从而将NO X 脱除。
经脱硝后的净烟气再进入脱硫系统最后通过烟囱排入大气。
3、工艺基本原理在炉膛和SCR 反应器内,NO 通过以下反应被还原:4NO+4NH 3+O 2→4N 2+6H 2O6NO+4NH 3→5N 2+6H 2O当烟气中有氧气时,反应第一式优先进行,因此,氨消耗量与NO 还原量有一对一的关系。
在烟气中,NO 2一般约占总的NO X 浓度的5%,NO 2参与的反应如下:2NO 2+4NH 3+O 2→3N 2+6H 2O6NO 2+8NH 3→7N 2+12H 2O上面两个反应表明还原NO 2比还原NO 需要更多的氨.在绝大多数锅炉烟气中,NO 2仅占NO X 总量的一小部分,因此NO 2的影响并不显著。
4、工艺流程说明4.1 脱硝工艺系统烟气脱硝工艺系统主要由氨水储存系统、氨注入系统、SCR 反应器及附属系统等组成。
4。
1。
1 氨的储存系统(1)系统组成氨水储存系统包括氨水卸料泵、氨水储罐等。
(2)主要设备选型·氨水卸料泵氨水卸料泵流量10m3/h,扬程20m.·氨水储罐本工程设置一台氨水储罐。
液氨储罐的最大充装量为30m3。
氨水罐可供应窑炉设计条件下,每天运行24小时,连续运行7天的消耗量。
4.1。
2 氨注入系统(1)系统组成氨注入系统包括氨水喷枪、氨水输送泵等。
(3)主要设备选型·氨水喷枪每台炉配置4支。
·氨水输送泵每台炉配置一台氨水计量泵.4.1.3 SCR反应器及附属系统(1)系统组成SCR反应器和附属系统由SCR反应器、催化剂和烟道等组成。
SCR脱硝技术SCR脱硝技术1、目的和原理脱硝技术主要包括了选择非催化还原(SNCR),选择性催化还原(SCR)和SNCR、SCR结合的工艺。
SCR具有很高的脱硝效率(70-90%),它是成熟的脱硝工艺,是脱硝应用最广泛的技术。
SCR的意思是烟气中的氮氧化合物选择性的和还原剂进行反应,生成氮气和水,脱除烟气中的氮氧化合物(NOx)。
SCR的化学反应方程式是:4NO + 4NH3+O2→ 4N2 +6H2O6NO2 + 8NH3 + O2→ 7N2 + 12H2O典型的SCR脱硝系统的工艺在SCR脱硝系统中,各种废气中含有的NOx和氨水、尿素或其他含有氨基的物质进行反应,生成氮气和水。
基于经济性、处理难度和系统的安全角度考虑,选择最适合的含氨基的还原剂SCR系统主要包含了反应器、还原剂储罐、还原剂喷射系统和催化剂,在还原剂喷射和烟气进行完全混合之后,废气会进入催化剂层,脱硝反应将会在这里进行。
氮氧化合物在催化剂表面转化成氮气和水。
当还原剂是氨的时候,化学反应方程式如下。
4NO+4NH3+O2 -> 4N2+6H2O6NO2 +8NH3 -> 7N2+12H2O2、性能(常用范围)使用范围:(燃气、燃油、燃煤)锅炉,汽轮机,垃圾焚烧发电厂和柴油发电机效率:大于90%的脱硝率运行温度:200-420℃氮氧化物含量:10-2,000ppm压降:小于1.2kPa/反应器反应器:催化剂床层可安装在余热锅炉内运行条件:冷启动30分钟以内可以达到稳定状态1)当要求的脱硝效率大于95%的时候,排放的还原剂的量会显著的增加;2)运行温度的确定应该考虑烟气中SOx的浓度,以防形成ABS,导致催化剂堵塞。
3、备注SCR脱硝系统的性能主要依赖于催化剂的性能(活性,寿命等)和还原剂喷射的控制技术。
V/TiO2催化剂是通过三氧化钒离子吸附在二氧化钛晶体上并且煅烧制成的,广泛的运用在SCR系统中。
脱硝反应速度非常快,所以,反应速度主要受还原剂扩散率的控制:层流边界层和催化剂微孔处的扩散率。
scr脱硝工艺过程及原理
SCR脱硝工艺是指使用SCR(Selective Catalytic Reduction)技术来降低烟气中的氮氧化物(NOx)排放浓度的工艺。
它是一种有效的净化技术,它可以有效地减少烟气中氮氧化物的排放,大大改善空气质量。
SCR脱硝工艺是一种催化控制技术,其原理是使用催化剂将烟气中的氮氧化物(NOx)转化为温和的氮气和水蒸气。
该过程是通过将NOx与一种叫做氨的有机物进行反应,将NOx转化为氮气和水,从而减少排放。
SCR脱硝工艺的关键设备是催化剂。
催化剂是一种特殊的物质,具有催化反应的能力,使反应的速度加快,从而使氮氧化物的转化效率最大化。
催化剂的作用是将NOx与氨反应,从而将NOx转化为氮气和水蒸气。
SCR脱硝工艺的另一个关键设备是控制器。
控制器的作用是根据NOx的排放浓度,控制催化剂的温度和氨的浓度,以达到最佳的净化效果。
总之,SCR脱硝工艺是一种有效的净化技术,它可以有效地减少烟气中氮氧化物的排放,大大改善空气质量。
该工艺的关键设备是催化剂和控制器,它们起着重要的作用,可以有效地将NOx转化为氮
气和水蒸气,从而达到脱硝的目的。
scr脱硝技术工艺流程
SCR(Selective Catalytic Reduction)脱硝技术是一种采用氨水或尿素水作为还原剂,通过氨水在催化剂上与氮氧化物反应,将NOx转化为N2和H2O的方法。
其工艺流程一般包括以下步骤:
1. 脱硝剂制备:首先,制备氨水或尿素水作为还原剂。
氨水可以通过氨气和水的反应得到,尿素水可以通过尿素和水的反应得到。
2. 燃料氧化:将燃料进行完全燃烧,以生成热量和NOx。
3. 烟气预处理:将燃烧后的烟气经过除尘处理,除去其中的灰尘和大颗粒物。
4. 脱硝反应:将预处理后的烟气与脱硝剂(氨水或尿素水)混合,进入脱硝催化剂层。
在催化剂的作用下,氨水或尿素水中的氨和NOx发生氧化还原反应,将NOx转化为N2和H2O。
5. 余氨去除:脱硝反应后,烟气中可能会残留一定量的氨气。
为了避免氨气对环境造成污染,需要进行余氨的去除。
一般采用氨氧化法或吸收剂法来去除残余氨气。
6. 排放:经过脱硝处理后,烟气中的NOx已经转化为无害的氮气和水,排放到大气中。
SCR脱硝技术流程的具体实施细节可能受到具体设备和工艺
参数的影响,上述步骤仅为一般的概述。
实际应用中,根据不同的工艺和设备要求,可能会有一些变化和调整。
scr脱硝催化剂工艺SCR脱硝催化剂工艺引言:SCR(Selective Catalytic Reduction)脱硝技术是一种常用的工业氮氧化物(NOx)排放控制技术。
SCR脱硝催化剂工艺是SCR技术的核心部分,通过催化剂的作用将尾气中的氮氧化物转化为无害的氮和水,从而实现对燃煤电厂、燃气发电厂等工业领域的NOx排放进行有效控制。
一、SCR脱硝催化剂工艺的原理SCR脱硝催化剂工艺的原理是利用催化剂对尾气中的氮氧化物进行选择性催化还原反应。
催化剂通常是由钛、钒、钼等过渡金属氧化物组成的,它们具有较高的催化活性和选择性。
在SCR脱硝催化剂中,氨气(NH3)或尿素(CO(NH2)2)作为还原剂,与催化剂表面吸附的氮氧化物发生反应,生成氮和水,完成脱硝过程。
二、SCR脱硝催化剂工艺的工作原理SCR脱硝催化剂工艺主要通过以下几个步骤实现对尾气中氮氧化物的脱除:1. 还原剂喷射:将氨气或尿素溶液喷射到烟道尾气中,使其与氮氧化物发生反应。
还原剂的喷射位置一般选择在锅炉汽包出口处或烟囱的上游位置,以确保尾气中的氮氧化物与还原剂充分接触。
2. 氮氧化物吸附:氮氧化物在催化剂的表面吸附,形成吸附态氮氧化物。
吸附态氮氧化物主要是亚硝酸盐和硝酸盐,它们与还原剂发生反应生成氮和水。
3. 反应生成:吸附态氮氧化物与还原剂发生反应,生成氮和水。
催化剂的作用是降低反应的活化能,提高反应速率,使脱硝反应在较低的温度下进行。
4. 除氨处理:SCR脱硝过程中还原剂中的氨气未完全反应生成氮和水,残留的氨气需要通过除氨装置进行处理,以避免对环境造成污染。
三、SCR脱硝催化剂工艺的优势SCR脱硝催化剂工艺具有以下几个优势:1. 高效脱硝:SCR工艺能够将尾气中的NOx排放降低到较低水平,能够满足严格的排放标准要求。
2. 选择性高:SCR脱硝反应是一种选择性催化还原反应,只对氮氧化物起作用,不对其他组分发生反应,减少了副产物的生成。
3. 适应性强:SCR工艺对尾气温度的适应性较好,可以在较宽的温度范围内进行脱硝反应。
SCR脱硝工艺原理和流程介绍
选择性催化还原脱硝技术
在氮氧化物(NOx)选择催化还原过程中,通过加氨(NH3),在320~400℃,TI-V-W(Mo)催化剂的作用下,可以把NOx转化为氮气(N2)和水(H2O)。
还原剂:液氨、尿素、氨水
SCR脱硝工艺流程
烟气从锅炉省煤器或空预器出来,与氨气充分混合,经过导流片和整流板均布后进入催化剂层进行脱硝反应,反应后的烟气至下游的空预器或省煤器。
SCR脱硝工艺特点
脱硝效率较高;
技术成熟,运行可靠,便于维护;
系统阻力小。
SCR脱硝主要技术指标
脱硝效率大于90%;
氨逃逸率小于3ppm;
SO2/SO3转化率小于1%。
莱特莱德脱硫脱硝研究中心以烟气脱硫脱硝、废气处理、脱硫除尘、火电厂改造等技术为依托,主营废气处理设备、脱硫脱硝设备、脱硫除尘设备、烟气脱硫设备、锅炉脱硫除尘器、湿式脱硫除尘器、水膜脱硫除尘器等产品。
拥有先进的氨法脱硫、干法脱硫、湿法脱硫、锅炉脱硫脱硝、双碱法脱硫、电厂脱硫脱硝工艺。
SCR法脱硝技术
工艺原理
选择性催化还原(SCR)技术是在催化剂作用下,还原剂NH3 (液氨、氨水、尿素等)与烟气中的NO X反应,将烟气中的NO X还原为无毒无污染的氮气N2和水H2O。
其反应器设置于锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间,反应温度一般在320℃-400℃之间,SCR法脱硝技术是目前国内外最成熟可靠的脱硝技术,脱硝效率高,系统安全稳定。
反应原理如下:
(1)在有氧的条件下主要反应:
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
(2)在反应条件改变时,有可能发生以下副反应:
4NH3+3O2→2N2+6H2O
2NH3→N2+3H2
4NH3+5O2→4NO+6H2O
催化剂是整个SCR系统的核心和关键,催化剂的设计和选择是由烟气条件、组分来确定的,影响其设计的三个相互作用的因素是NOx脱除率、NH3的逃逸率和催化剂体积。
在形式上主要有板式、蜂窝式和波纹板式三种。
工艺流程
技术指标
(1)脱硝效率高,根据设计需要可以达到98%以上;
(2)氨逃逸率≤2ppm,SO2/SO3转化率小于1%;设备总阻力≤1000Pa;
(3)NOx还原后为N2和水H2O,无二次污染。
技术优点
(1)技术成熟、安全可靠、脱硝效率高、运行费用低;
(2)运行稳定、对主生产设备装置无影响,无二次污染;
(3)独特的适合中小规模脱硝专有技术,投资省、操作管理简单、运行费用低。
主要产品
SCR反应器
氨制备系统。
脱硝的原理与工艺是什么脱硝是指将烟气中的氮氧化物(NOx)按一定的方式和条件转化为无害物质的过程。
脱硝的原理一般分为催化法和非催化法两种方式,工艺主要有选择性催化还原法、非选择性催化还原法、吸收法、灭火加膨胀法等。
下面我将详细介绍这些原理和工艺。
1. 选择性催化还原法(SCR)选择性催化还原法是目前应用最广泛的脱硝技术之一。
其原理是通过加入氨气等还原剂,在SCR催化剂的作用下,将烟气中的NOx还原为氮(N2)和水(H2O),从而达到脱硝目的。
SCR技术有高温SCR和低温SCR两种情况。
高温SCR适用于烟气温度大约在350-400,低温SCR适用于烟气温度大约在200-300之间。
SCR工艺简单可靠,脱硝效率高,但对催化剂要求较高,操作条件复杂。
2. 非选择性催化还原法(SNCR)非选择性催化还原法是通过加入氨水、尿素等还原剂,在高温下,将烟气中的NOx与还原剂在SNCR催化剂的作用下发生化学反应,从而将NOx还原为氮(N2)和水(H2O)。
SNCR技术适用于烟气温度高于850的情况。
非选择性催化还原法工艺相对简单,对催化剂的要求较低,但其脱硝效率受到多种因素影响,如温度、还原剂的投入量、混合时间等。
3. 吸收法吸收法是通过将烟气通过吸收剂(如氨水、氨碱溶液)中,NOx会与吸收剂中的氨在催化助剂的作用下发生反应,生成沉淀物(氮化物)和水,从而实现脱硝。
吸收法适用于低浓度、高温、大气流量的烟气处理。
吸收法工艺相对简单、操作灵活,但对吸收剂和催化助剂的选择和控制要求较高。
4. 灭火加膨胀法灭火加膨胀法是通过在燃烧炉中加入含有无机物的还原剂,在高温下发生还原反应,并产生大量的气体,通过产生的气体将燃烧室内的氧气稀释,达到降低温度和减少NOx生成的目的。
灭火加膨胀法工艺操作简单,对设备要求不高,但脱硝效果不稳定,易受燃烧条件和氧化剂浓度等因素影响。
总的来说,不同的脱硝原理和工艺适用于不同的烟气温度、浓度和条件。
SCR烟气脱硝工艺简介
吴金泉1李勇1,2
(1 福建鑫泽环保设备工程有限公司,福建福州350002;
2 江西理工大学环境与建筑学院,江西赣州 341000)
摘要:选择性催化还原法(SCR)是目前国际上处理火电厂氮氧化物的最主要处理方法。
我公司于2004年与德国STEULER公司在烟气脱硝技术方面展开了全方位的合作,并在国内开发烟气脱硝市场。
本文从SCR工艺原理出发,介绍了合作公司的相关运行工艺。
关键词:烟气脱硝;SCR;脱硝催化剂;脱硝工艺
随着我国经济的发展, 在能源消费中带来的环境污染也越来越严重。
其中,大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人民生存的四大杀手。
燃煤烟气所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质是造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源。
在我国,二氧化硫、氮氧化物等有害物质主要是由燃煤过程产生的。
随着我国经济实力的增强,耗电量也将逐步加大。
目前,我国已经开展了大规模的烟气脱硫项目, 但烟气脱硝还未大规模的开展。
有研究资料表明,如果继续不加强对烟气中氮氧化物的治理, 氮氧化物的总量和在大气污染物中的比重都将上升, 并有可能取代二氧化硫成为大气中的主要污染物。
我国烟气脱硝项目起步较晚,目前国内运行的烟气脱硝项目所采用的工艺也是引进欧、美、日等发达国家和地区烟气脱硝技术, 为适应国内烟气脱硝市场的需要,我公司于2004年与德国STEULER公司在烟气脱硝技术方面展开了全方位的合作,主要由德方提供技术支持,我方负责开拓市场、消化有关技术。
1 SCR脱硝技术简介
在众多的脱硝技术中,选择性催化还原法(SCR)是脱硝效率最高,最为成熟的脱硝技术。
1975 年在日本Shimoneski 电厂建立了第一个SCR系统的示范工程,其后SCR技术在日本得到了广泛应用。
在欧洲已有120 多台大型装置的成功应用经验,其NOx的脱除率可达到80%~90%。
日本大约有170套装置,接近100GW 容量的电厂安装了这种设备,美国政府也将SCR技术作为主要的电厂控制NOx技术,SCR 方法已成为目前国内外电厂脱硝比较成熟的主流技术。
1.1 SCR法烟气脱硝原理
在催化剂作用下,向温度约280℃~420℃的烟气中喷人氨,将N0还原成N2和NO。
化学反应方程式如下:
在有氧的条件下:
在无氧(或者缺氧)的条件下:
在反应条件改变时,就有可能发生以下副反应:【1】
由于该反应没有产生副产物,并且装置结构简单,适合于处理大量的烟气。
1.2 SCR烟气脱硝工艺的影响因素
1.2.1 温度对催化剂反应性能的影响
目前,运用于电厂烟气脱硝中的的SCR催化剂有很多,不同的催化剂,其适宜的反应温度也差别各异。
如果反应温度太低,催化剂的活性降低,脱硝效率下降,则达不到脱硝的效果。
并且,如果催化剂在低温下持续运行,将导致催化剂的永久性损坏;如果反应温度太高,NH3容易被氧化,生成NO x的量增加,甚至会引起催化剂材料的相变,导致催化剂的活性退化。
采用何种催化剂与SCR反应器的布置方式是密切相关的,一般可以把催化剂的种类分为三类:高温催化剂(345℃~590℃)、中温催化剂(260℃~380℃)和低温催化剂(80℃~300℃)。
目前,国内外SCR系统大多采用高温催化剂,反应温度在315℃~400℃。
1.2.2 空速(SV)对催化剂性能的影响
烟气在SCR反应塔中的空塔速度是SCR 的一个关键设计参数, 它是烟气体积流量(标准状态下的湿烟气))与SCR反应塔中催化剂体积比值, 反映了烟气在SCR 反应塔内的停留时间的大小。
烟气的空塔速度越大,其停留时间越短。
一般SCR 的脱硝效率将随烟气空塔速度的增大而降低。
空塔速度通常是根据SCR反应塔的布置、脱硝效率、烟气温
度、允许的氨逃逸量以及粉尘浓度来确定的。
1.2.3 摩尔比对NO转换的影响
理论上,lmoI的NO需要1moI的NH3去脱除。
根据化学反应平衡知识,NH3量不足会导致NO x的脱除效率降低,但在工程实践中,NH3过量又会带来NH3对环境的二次污染,一般在设计过程中,NH3/NO的值控制在0.8~1.2的范围内比较合适,并且结合机组负荷的变化而变化。
1.2.4 催化剂的选择对SCR工艺的影响
SCR系统中的重要组成部分是催化剂,催化剂的选择不仅仅是针对反应温度的不同来选择,并且要考虑SCR装置的压降、布置的合理性等因素。
当前流行的成熟催化剂有蜂窝式、波纹状和平板式等。
平板式催化剂一般是以不锈钢金属网格为基材负载上含有活性成份的载体压制而成;蜂窝式催化剂一般是把载体和活性成份混合物整体挤压成型;波纹状催化剂是外形如起伏的波纹,从而形成小孔。
当前各种催化剂活性成分大部分为WO3和V2O5。
各种催化剂性能参数的比较见表1【2】:
表1 各种催化剂性能参数的比较
性能参数平板式催化剂蜂窝式催化剂波纹状催化剂
催化剂活性低中高
氧化率高高低
压力损失中高低
抗腐蚀性高一般一般
抗中毒性低低高
堵塞可能性低中中
耐热性中中中
2 德国STEULER公司烟气脱硝工艺简介
2.1 高粉尘布置的SCR工艺及其特点
图1为其工艺流程图
高粉尘布置SCR工艺的优点是:
⑴由于反应温度较高,可选择的催化剂的种类较多;
⑵相对于低粉尘布置和末端布置来说省去了烟气再热系统,从而节省了投资和运行成本;
⑶早已完成工业化运用,并且已有20年的运行经验,是目前火电厂烟气脱硝广泛采取的工艺。
其缺点是
⑴由于粉尘浓度较高,所以粉尘对催化剂的冲刷和磨损较大;
⑵省煤器是与锅炉本体相连的,对于大型的机组而言,SCR反应器的重量是比较大的,所以一般要设置独立的SCR
反应器的支撑钢架,这就涉及到了锅炉的重新调整和负荷重新计算的问题;
⑶烟气中含有大量的SO2,催化剂可以使部分SO2氧化,生成难处理的SO3,并可能与泄漏的氨生成腐蚀性很强的硫酸氨(或者硫酸氢氨)盐物质;
⑷由于流程较长,容易发生氨的泄漏,从而生成腐蚀性很强的硫酸氨(或者硫酸氢氨)盐物质,所以容易腐蚀后续的空气预热器和静电除尘器。
2.1 低粉尘布置的SCR工艺及其特点
图2为其工艺流程图
图2 SCR低粉尘布置的工艺流程图
低粉尘布置SCR工艺的优点是
⑴锅炉烟气经过静电除尘器之后,粉尘浓度降低,可以延长催化剂的使用寿命;
⑵与锅炉本体独立,不影响锅炉的正常运行;
⑶氨的泄漏量比高温布置方式的泄漏量要少。
其缺点是
⑴与高粉尘布置一样,烟气中含有大量的SO2,催化剂可以使部分SO2氧化,生成难处理的SO3,并可能与泄漏的氨生成腐蚀性很强的硫酸氨(或者硫酸氢氨)盐物质;
⑵由于烟气温度低(大概在160℃左右),可供选择的催化剂的种类较少;
⑶国内没有运用经验,并且国外可供参考的工程实例也比较少。
2.1 SCR反应器末端布置的工艺及其特点
图3为其工艺流程图
图3 SCR反应器末端布置的工艺流程图
末端布置SCR工艺的优点是
⑴锅炉烟气经过除尘脱硫后,可以采用更大烟气流速和空速,从而使催化剂的消耗量大大的减少;
⑵氨的逃逸量是最少的,并且不会腐蚀构筑物(烟囱采用防腐烟囱);
⑶不会产生SO3,防止二次污染。
其缺点是
⑴一定要设置烟气再热系统,增加了投资和运行成本;
⑵很难找到符合反应条件的催化剂。
3 总结与展望
国家环保总局2004年修改通过的《火电厂大气污染排放标准》(GBl3223—2004)对火电厂NOx的排放已做出限制规定,且明确提出新建火电站除满足现行排放标准外,须预留烟气脱除氮氧化物装置空间。
相应的《排污费征收标准管理办法》从2004年7月1日起执行。
每当量的氮氧化物征收排污费0.6元(而原来是不收费的)。
这也就为火电厂上烟气脱硝工程提供了环保动力。
针对我国烟气脱硝市场及技术,结合发达国家烟气脱硝的经验,现提出以下建议仅供参考:
⑴首先,应当完善烟气脱硝的相关法律法规和相关技术标准。
不仅可以使环境执法有法可依,相关环保工程也有一个统一的技术标准;
⑵对于烟气脱硝技术的发展,可借鉴烟气脱硫技术发展的成功经验,应立足于引进消化国外先进技术与自主开发相结合的原则,逐步实现工艺及相关设备的国产化、产业化。
⑶由于烟气脱硝无论是市场还是技术在我国都显得相当薄弱,所以当前火电厂氮氧化物的脱除可以采取分步脱除,首先可以采取低氮燃烧加上SNCR(或SCR)技术,同时为适应以后更加严格的环保要求预留一定脱氮空间;
⑷加大科研力度。
特别是加大低温催化剂的研究开发和烟气在SCR反应器内的温度场、流场的分布模拟,切实提高烟气的脱硝率;
⑸烟气同时脱硫脱硝净化处理技术已成为各国控制火电厂烟气污染的研发热点,但目前因技术不成熟制约了大规模的推广应用。
对于我国而言,其主要技术发展方向应该是投资少、运行费用低、效率高、产物资源化的高新技术,因此应加快这类技术的产业化、经济化研究。
参考文献
【1】范剑峰,吴以凡,贾宝荣等. 火电厂选择性催化还原脱硝技术的可行性研究[J]. 化工时代 .2005.7(19):64-67
【2】大唐公司烟气脱硝技术介绍[Z].2005.
作者简介:
吴金泉(1963年—),男,工程师,福建鑫泽环保设备工程有限公司董事长兼总经理,长期从事脱硫除尘装置等新产
品的开发和研制工作。