水泥窑尾烟气SCR脱硝技术
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SCR脱硝技术及其脱硝催化剂生产工艺1、概述SCR(selective catalytic reduction)是烟气选择性催化还原法脱硝技术的简称,是指在催化剂的作用下,利用还原剂(如NH3)“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。
也就是说SCR工艺的实质就是燃煤锅炉排放烟气中的NOx污染物与喷入烟道的还原剂NH3,在催化剂的作用下发生氧化还原反应,生成无害的N2和H2O。
该工艺于20世纪70年代末首先在日本开发成功,80年代和90年代以后,欧洲和美国相继投入工业应用,现已在世界范围内成为大型工业锅炉烟气脱硝的主流工艺。
为避免烟气再加热消耗能量,一般将SCR反应器布置在锅炉省煤器出口与空气预热器之间,即高飞灰布置。
此时烟气温度(300℃-430℃)正好是催化剂的最佳活性温度窗口。
氨气在加入空气预热器前的水平管道上加入,与烟气混合,NOx在催化剂的作用下被还原为N2和H2O。
目前常规应用的SCR技术为中温催化剂(280℃-420℃),而现在正在研究开发的低温催化剂,可应用于200℃以下的烟气温度。
2、SCR反应过程SCR技术是在金属氧化物催化剂作用下,以NH3作为还原剂,将NOx还原成N2和H2O。
NH3不和烟气中的残余的O2反应,而如果采用H2、CO、CH4等还原剂,它们在还原NOx的同时会与O2作用,因此称这种方法为“选择性”。
主要反应方程式为:4NH3+4NO+O2─>4N2+6H2O (1)NO+NO2+2NH3─>2N2+3H2O (2)3、SCR系统设计条件•烟气流量•烟气温度•烟气成分和灰分成分•烟气入口NOx浓度•脱硝效率•空间速率•NH3/NOx摩尔比•SO2转化率•NH3逃逸率•反应器运行压降4 、SCR脱硝系统主要装置•氨存储和供应系统•氨/空气喷射系统•SCR反应器•SCR催化剂•SCR控制系统•吹灰和灰输送系统5、SCR催化反应还原剂用于SCR烟气脱硝的还原剂一般有3种:液氨、氨水、及尿素。
scr脱硝技术节能技术措施SCR脱硝技术是一种用于燃煤电厂和工业锅炉等燃烧设备中降低氮氧化物排放的先进技术。
它通过在烟气中注入氨水和催化剂,将氮氧化物转化为氮气和水蒸气,从而达到脱硝的目的。
SCR脱硝技术不仅能有效降低氮氧化物的排放浓度,还具有节能的特点。
SCR脱硝技术的节能技术措施主要包括以下几个方面:1. 充分利用余热:在SCR脱硝过程中,注入的氨水需要提前加热到一定温度才能发挥催化作用。
而烟气中含有大量的余热,通过合理设计脱硝装置,可以利用余热对氨水进行加热,减少外部能源的消耗,从而达到节能的目的。
2. 优化催化剂设计:SCR催化剂是SCR脱硝技术的核心部分,催化剂的性能和设计对脱硝效率和能耗有直接影响。
通过优化催化剂的成分、结构和形状等参数,可以提高催化剂的活性和稳定性,降低脱硝过程中的能耗。
3. 控制氨气的使用量:在SCR脱硝过程中,氨水中的氨气是催化剂发挥作用的关键。
合理控制氨气的使用量,可以减少氨气的浪费和排放,降低能源消耗。
4. 优化脱硝装置的运行参数:SCR脱硝装置的运行参数的优化也是节能的重要措施。
通过合理调整烟气温度、氨水的注入量和催化剂的分布等参数,可以提高脱硝效率,降低能耗。
5. 维护和清洗催化剂:催化剂在使用一段时间后会受到积灰和硫化物等污染物的影响,降低催化剂的活性。
定期对催化剂进行维护和清洗,可以恢复催化剂的活性,提高脱硝效率,减少能源的消耗。
6. 系统运行优化:SCR脱硝技术需要配合其他设备一起运行,如除尘设备、脱硫设备等。
通过对整体系统的运行进行优化,可以降低系统的能耗,提高整体的节能效果。
SCR脱硝技术作为一种先进的脱硝技术,具有较高的脱硝效率和较低的能耗。
通过合理的节能技术措施,可以进一步提高脱硝技术的节能效果,减少能源消耗,降低对环境的影响。
在未来的发展中,我们还应该不断探索和研究,进一步提高SCR脱硝技术的节能效果,为建设清洁、低碳的能源体系做出贡献。
水泥厂脱硝方案1. 背景介绍水泥生产过程中,燃烧炉排放的烟气中含有大量的氮氧化物(NOx)排放。
氮氧化物的排放不仅对大气环境造成直接的污染,还会产生臭氧和颗粒物等二次污染物,对人体健康和生态环境产生重大影响。
因此,对水泥生产过程中的氮氧化物排放进行有效的脱硝是水泥厂环境保护的重要课题。
本文将介绍一种水泥厂脱硝方案,以减少氮氧化物的排放,并提高水泥厂的环境保护水平。
2. 脱硝技术选择在水泥厂脱硝过程中,常用的脱硝技术包括选择性催化还原脱硝技术(SCR)和选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)。
2.1 选择性催化还原脱硝技术(SCR)SCR技术利用催化剂将烟气中的氮氧化物与尿素或氨水反应,将氮氧化物还原为氮和水。
该技术具有高效、稳定、可靠的特点,可以将氮氧化物的排放浓度降低到较低的水平。
2.2 选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)SNCR技术利用特定的还原剂(如氨气或尿素溶液)在烟气中进行非催化反应,将氮氧化物还原为氮和水。
该技术相对于SCR技术来说,成本较低,但脱硝效率相对较低。
综合考虑水泥厂的产业特点和经济成本,本方案选择SCR技术进行水泥厂的脱硝过程。
3. 脱硝系统设计3.1 SCR脱硝反应器脱硝反应器是SCR技术中最关键的组件,其主要功能是将烟气中的氮氧化物与尿素或氨水进行催化反应。
SCR脱硝反应器采用立式结构,以便于氨水和烟气的均匀混合。
反应器内部配备多层催化剂,以提高反应效率。
3.2 尿素溶液供应系统尿素溶液供应系统是SCR脱硝过程中的重要组成部分,主要用于供应尿素溶液作为反应剂。
尿素溶液通过泵送系统连接到脱硝反应器中,确保反应器内的尿素溶液供应充足和稳定。
3.3 氨水后处理系统脱硝反应后,烟气中会残留一定量的氨水。
氨水后处理系统用于处理这些残留的氨水,以避免对环境和设备造成污染。
氨水经过除雾器后,通过一系列的处理设备进行处理,最终达到排放标准。
4. 运行管理与优化4.1 运行管理为了确保脱硝系统的正常运行,需要进行定期的巡检和维护保养工作。
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水泥厂脱硝
水泥厂脱硝是指通过一系列的技术手段,将水泥厂烟气中
的氮氧化物(包括氮氧化物和一氧化氮)进行去除的过程。
脱硝的目的是降低烟气中的氮氧化物排放量,减少对大气
环境的污染。
水泥生产过程中,燃烧炉和煅烧炉产生的高温烟气中含有
大量的氮氧化物。
如果这些氮氧化物直接排放到大气中,
会对人体健康和环境造成一定的危害。
因此,水泥厂需要
采取脱硝技术措施,将烟气中的氮氧化物去除。
目前常用的水泥厂脱硝技术主要有选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)技术。
具体的脱硝过程如下:
1. SCR脱硝技术:在SCR脱硝技术中,将氨气或尿素溶液喷入烟气中,与氮氧化物发生催化还原反应生成氮气和水。
通常,SCR脱硝技术需要在烟气中添加催化剂,如钒、钼
或钼铜等。
这种技术可以高效地去除烟气中的氮氧化物。
2. SNCR脱硝技术:在SNCR脱硝技术中,通过在烟气中
喷射氨水或尿素溶液,利用高温条件下的非催化还原反应,将氮氧化物转化为氮气和水。
SNCR脱硝技术相对于SCR
脱硝技术更简单,但其脱硝效率较低。
需要注意的是,水泥厂脱硝技术的选择需要结合实际情况
和要求,包括烟气特性、排放标准、工艺条件、经济性等
方面进行综合考虑。
此外,脱硝过程还需要对脱硝剂的储存、供应和废水处理等进行合理设计和管理。
水泥厂脱硝工艺我在水泥厂工作也有好些年头了,今天就想跟大家唠唠水泥厂脱硝工艺这档子事儿。
您可能会问,水泥厂为啥要脱硝呢?这就好比人要呼吸干净的空气一样,咱们的环境也需要“呼吸”清新的空气啊!氮氧化物这玩意儿,从水泥厂的烟囱里排出去,那对大气的污染可不小,就像个小恶魔,在空气中捣乱,让蓝天不再那么蓝,还可能影响到人们的健康呢。
那水泥厂脱硝工艺到底是怎么一回事呢?这里面可大有学问。
我们厂的老张,那可是这方面的行家。
他常说:“这脱硝啊,就像是给水泥厂的废气做一场大扫除。
”老张给我介绍过一种选择性催化还原法(SCR)。
这方法就像是一个魔法阵,在合适的温度下,把氨气注入到含有氮氧化物的废气中。
催化剂就像是魔法阵里的魔法棒,能让氨气和氮氧化物发生反应,把氮氧化物变成氮气和水。
氮气是空气中本来就大量存在的,水呢,排出去也没啥危害。
这就把原本有害的东西,变成了无害的。
我当时就忍不住感叹:“哇塞,这也太神奇了吧!”老张笑着说:“这还只是其中一种办法呢。
”还有一种叫选择性非催化还原法(SNCR)。
这就有点像打仗时的游击战了。
在没有催化剂的情况下,直接把还原剂喷到温度比较高的地方,让氮氧化物和还原剂反应。
不过这方法可不像SCR那么精确,就像打游击战一样,效果可能没那么好控制。
有次我跟厂里的小李讨论这个事儿,小李就说:“SNCR虽然简单,但是效果有时候不太稳定,就像个调皮的孩子,有时候听话,有时候又不听话。
”我也深有同感,不过它成本低啊,所以在一些要求不是特别高的情况下,也还是会被采用的。
除了这两种常见的方法,还有一些其他的技术也在不断发展。
我们厂里有时候也会请一些专家来交流。
有个专家就说:“现在的水泥厂脱硝工艺就像是一场科技竞赛,大家都在想办法让这个过程更高效、更环保。
”这话说得真对。
我们也在不断探索新的方法,想把水泥厂的氮氧化物排放降得更低。
在这个过程中,也不是一帆风顺的。
我记得有一次,我们厂在调整SCR工艺的参数。
中图分类号:TQ 72.622.4 文献标识码:B 文章编号: 008-0473(20 6)02-0006-08 DOI编码: 0. 6008/ki. 008-0473.20 6.02.002浅论水泥窑烟气降氮脱硝技术王新频建筑材料工业技术情报研究所,北京 100024摘 要 结合预分解窑水泥熟料生产线的工艺特点和NOx的排放现状以及《水泥企业污染物排放标准》要求,水泥企业要么从煅烧工艺出发减少NOx的产生或还原NOx,要么外设装置还原NOx。
老线改造的脱硝方案为分级燃烧+SNCR法或者ERD高效再燃脱硝技术,此两种方法脱硝效率应该不低于70%。
从理论上讲,新建生产线选用任何方案都是可行的,可以采用先进的设计工艺(如采用两级分解预烧工艺和高固气比悬浮预热分解技术)、先进的脱硝设备(如采用低氮燃烧器和采用低氮分解炉)以及多种脱硝方法(如采用分级燃烧、RTO-SCR法、SNCR+OA法和SNCR+SCR法等)等相结合,使氮氧化物达标排放。
关键词 低氮燃烧 分级燃烧 两级分解 ERD法 SCR法 SNCR法 OA法 RTO-SCR法0 引言氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一,是多种氮的氧化物的总称,其中绝大部分为NO和NO2。
我国NOx排放的来源主要是化石燃料尤其是煤的燃烧。
目前,我国拥有熟料生产线多达1 800余条,水泥行业氮氧化物的排放占总排放量的10%左右,是除了电力和机动车外的第三大排放污染源。
为了降低水泥工业氮氧化物的排放,水泥企业纷纷上马脱硝工程,要么从煅烧工艺出发减少NOx 的产生或还原NOx,要么外设装置还原NOx。
然而[8] 龚秀美, 沈卫国, 陶光, 等. 我国水泥工业发展前景分析[J]. 新世纪水泥导报, 2013 (04): 3-6,92.[9] Bauer K, Hoenig V. Energy efficiency of cement plants[J].Cement International, 2010, 8(3): 148-152.[10] 邱文斗, 汤铁松. ABB Optimizer IT专家优化系统在水泥 厂的应用[J]. 中国水泥, 2011(8): 69-70.[11] Madlool N, Saidur R, Hossain M, et al. A critical review on energy use and savings in the cement industries[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011,15(4):2 042-2 060.[12] 佚名. 2013年底我国煤炭勘探储量增加至1.48Gt[J]. 煤矿 开采, 2014(03): 59.[13] 刘素剑. 中国矿业年鉴2013[M]. 北京: 地震出版社, 2014.[14] 魏晋渝. 中国水泥年鉴2014[M]. 中国建材工业出版社, 2015.[15] 魏晋渝. 中国水泥年鉴2012-2013[M]. 中国建材工业出版 社, 2014.[16] 中国水泥协会《水泥行业煤炭消费总量控制方案及政 策研究》课题组. 降低水泥行业煤炭消费总量减少二氧 化碳排放[J]. 中国水泥, 2015(5): 22-27.[17] Worrell E. Energy efficiency improvement and cost saving opportunities for cement making. An Energy Star Guide for Energy and Plant Managers[J]. Lawrence Berkeley National Laboratory, 2013(8).[18] Schneider M, Romer M, Tschudin M, et al. Sustainable cement production-present and future[J]. Cement and Concrete Research, 2011, 41(7): 642-650.[19] 陈友德. 德国水泥工业能耗概况[J]. 水泥技术, 2015(5): 111.[20] Rahman A, Rasul M G, Khan M M K, et al. Recent development on the uses of alternative fuels in cement manufacturing process[J]. Fuel, 2015, 145: 84-99.[21] 屈跟平. 祁连山集团公司生料粉磨系统电耗分析[J]. 水 泥, 2015(9):21-24. (收稿日期:2016-01-08)6因技术、管理手段不同,效果存在差异。
DOI:10.16661/ki.1672-3791.2019.12.069水泥窑炉烟气SCR脱硝技术的现状分析①吴杰 邢俊冬(蓝天环保设备工程股份有限公司 浙江杭州 310012)摘 要:烟气SCR脱硫技术作为我国电力行业生产中进行污染控制应用的一项重要技术,其在电力行业生产中技术应用与发展相对成熟,能够对氮氧化物的排放控制在50mg/Nm 3水平以下,以有效避免电力生产的氮氧化物排放污染影响。
该文在对水泥窑炉烟气SCR脱硝技术原理分析基础上,结合其技术应用的影响因素,对水泥窑炉烟气SCR脱硝技术的现状进行研究,以促进其技术优化改进与在实践中推广应用。
关键词:水泥窑炉 烟气 SCR脱硝 技术 现状 分析中图分类号:TQ17文献标识码:A文章编号:1672-3791(2019)04(c)-0069-02①作者简介:吴杰(1989—),男,汉族,浙江舟山人,硕士,中级工程师,研究方向:大气污染治理。
值得注意的是,水泥工业作为氮氧化物的主要排放源之一,有研究显示,水泥工业生产中烟气污染物排放总量中,对氮氧化物的排放量在全国工业总排放量中占到10%~12%的比例,由此可见,水泥工业生产烟气污染排放控制形势十分严重,尤其是随着国家对污染排放控制要求的不断提高,水泥行业所面临的氮氧化物污染排放控制压力也更大。
1 烟气SCR脱硝技术及其工作原理分析烟气SCR脱硝技术,即选择性催化还原法(SCR),它是一种具有高脱硝效率与低氨逃逸效果的脱硝技术。
其中,高效催化剂是烟气SCR脱硝技术的核心,根据烟气SCR脱硝技术在电力行业发电锅炉SCR装置中的应用情况,其进行脱硝处理的工艺效率能够达到80%~90%之间,并且脱硝处理中氨逃逸情况控制在3mg/Nm 3水平以下,完全能够满足水泥工业烟气排放的高脱硝效率要求,是水泥工业烟气排放氮氧化物深度治理的有效技术。
烟气SCR脱硝技术的工作原理是通过雾化喷射系统将氨或尿素在具有催化剂的情况下喷入到反应器内,以在合适的温度区间内对烟气中的NOx进行选择性的还原,使之生成N 2和H 2O,从而达到烟气SCR脱硝的目的,该技术进行工业生产中烟气排放控制运用的脱硝率能够达到85%~95%之间,其脱硝工艺系统中以二氧化钛、沸石基材料以及五氧化二钒作为催化剂,包含蜂窝式与板式等多种不同样式。
SCR烟气脱硝技术原理介绍SCR(Selective Catalytic Reduction)是一种利用催化剂将烟气中的氮氧化物(NOx)转化为无害氮气(N2)和水(H2O)的脱硝技术。
该技术通过添加催化剂,在适宜的温度条件下,使NOx与氨(NH3)发生反应,生成氮气和水。
下面将对SCR烟气脱硝技术的原理进行详细介绍。
SCR脱硝技术的原理基本包括以下几个步骤:1.氮氧化物(NOx)的生成:在高温条件下,燃烧氮气与氧气反应生成NOx,主要包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。
2.催化剂选择:选择适宜的催化剂是SCR脱硝技术的关键。
常用的催化剂包括钒(V)、钨(W)和钼(Mo)等金属氧化物,这些催化剂能够有效地促进NOx与NH3的反应。
3. Ammonia Slip (氨滑移):为了达到完全脱硝的效果,SCR系统需添加足够的氨(NH3)以与NOx进行反应。
然而,如果添加的氨超过了理论所需量,会出现氨滑移现象,导致SCR过程中生成一些未反应的氨气排放到大气中,影响环境。
因此,在SCR系统中需要合理控制添加的氨量。
4.乙烯选择性:在SCR催化反应中,烟气中还存在一些有机物,如乙烯(C2H4)。
乙烯对SCR催化剂具有选择性吸附,降低了催化剂的活性,从而影响SCR脱硝效果。
因此,在选择催化剂和控制条件时需要考虑乙烯的存在。
5.脱硝反应:SCR脱硝反应是在适宜的温度、催化剂和氨的存在下进行的。
在SCR催化剂表面,NOx与NH3发生反应生成氮气和水。
反应可以分为两个步骤:首先,NH3与NOx发生吸附,生成吸附物质;然后,在吸附物表面,NH3和NOx发生化学反应,生成氮气和水。
脱硝反应的速率取决于反应物的浓度、温度、催化剂的活性和催化剂表面上活性位点的数量。
6.催化剂再生:随着SCR反应的进行,催化剂表面可能会积累一些附着物,如硫化物、灰分等,这些附着物会降低催化剂的活性。
因此,周期性地进行催化剂再生是保证SCR系统长期稳定运行的关键。
水泥窑炉烟气SNCR脱硝工艺参数的优化研究关键词:SNCR 脱硝工艺水泥窑炉1现有SNCR 脱硝工艺流程简介伊犁青松南岗建材有限责任公司的伊犁水泥厂拥有一条2500t/d熟料生产线,主要设备为Φ4m×60m 回转窑,带单系列五级低压损旋风预热器和 HFC分解炉组成,分解炉直径为Φ6000mm,生产线带有低温余热发电系统,装机容量为6MW。
其预分解炉C1筒出口烟气量最大2.6×105Nm3/h,温度在350~400℃,烟气中NOx浓度为800mg/Nm3左右。
为满足窑炉烟气NOx的达标排放,公司于2013年投资建成SNCR系统,系统采用浓度25%的氨水作为还原剂。
其工艺流程为氨水储罐中浓度25%的氨水经水稀释混合、计量后,由喷枪高压喷入分解炉,其中的NH3与烟气中的 NOx 发生还原反应生成N2和H2O排放。
脱硝系统主要设备按模块化进行设计,主要包括氨水卸载模块、氨水储罐模块、氨水输送模块、软水储罐模块、软水输送模块、PLC集中控制模块、压缩空气分配模块、氨喷射模块、氨逃逸检测模块等。
但在运行初期由于实际经验和管理方面的原因,导致设备运行不稳定,出现NOx排放浓度和氨水消耗量超标等问题。
公司在对设备进行进一步检修和优化的基础上,也组织技术力量对SNCR系统的运行参数做进一步的优化,分析各因素对脱硝率的影响,使SNCR系统能够安全、稳定、经济地运行。
2试验方法及结果讨论2.1分析检测方法优化试验主要在现有的建成设备上进行,主要考察氨氮摩尔比、氨水浓度、喷氨高度、喷氨角度、喷氨压力等因素。
NOx浓度采用烟气在线检测仪测定,以烟气中的NOx去除率来表征优化脱硝效果。
NOx 去除率的计算公式如下:2.2氨氮摩尔比对NOx去除率的影响在氨水浓度为 13.0%,喷射高度为8m,喷射角度为60°,喷射压力为0.4MPa,喷射速率为40m/s的条件下,n(NH3):n(NOx)对 NOx 去除率的影响见图 1。
SCR 脱硝技术SCR (Selective Catalytic Reduction )即为选择性催化还原技术,近几年来发展较快,在西欧和日本得到了广泛的应用,目前氨催化还原法是应用得最多的技术.它没有副产物,不形成二次污染,装置结构简单,并且脱除效率高(可达90%以上),运行可靠,便于维护等优点。
选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下,NH3优先和NOx 发生还原脱除反应,生成氮气和水,而不和烟气中的氧进行氧化反应,其主要反应式为:O H N O NH NO 22236444+→++ O H N O NH NO 222326342+→++在没有催化剂的情况下,上述化学反应只是在很窄的温度范围内(980℃左右)进行,采用催化剂时其反应温度可控制在300—400℃下进行,相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度,上述反应为放热反应,由于NOx 在烟气中的浓度较低, 故反应引起催化剂温度的升高可以忽略。
下图是SCR 法烟气脱硝工艺流程示意图SCR 脱硝原理SCR 技术脱硝原理为:在催化剂作用下,向温度约280~420 ℃的烟气中喷入氨,将X NO 还原成2N 和O H 2。
SCR脱硝催化剂:催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要。
一般来说,脱硝催化剂都是为项目量身定制的,即依据项目烟气成分、特性,效率以及客户要求来定的。
催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。
催化剂的形式有:波纹板式,蜂窝式,板式SCR脱硝工艺SCR脱硝工艺的原理是在催化剂的作用下,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。
scr脱硝原理及工艺SCR脱硝原理及工艺SCR(Selective Catalytic Reduction)是一种常用的脱硝技术,它能够通过催化剂使氮氧化物被氮气中的氨分解为无害的氮气和水蒸气而达到脱硝的目的。
SCR脱硝原理及工艺包含以下几个方面:一、原理SCR脱硝原理是利用催化剂将氮氧化物在高温下(400~900℃)与氨气反应分解,形成无害的氮气和水蒸气:4NOx +4NH3 → 4N2 + 6H2O氮氧化物的分解主要受到催化剂活性、反应温度和氨/氮氧化物浓度比例的影响。
因此,SCR脱硝工艺不但需要使用催化剂,同时也需要控制反应温度及氨/氮氧化物浓度比例来保证有效脱硝。
二、催化剂SCR脱硝所使用的催化剂有很多种,如V2O5-WO3/TiO2、V2O5-WO3/ZrO2、V2O5-MoO2/TiO2、V2O5-MoO2/ZrO2等。
其中V2O5-WO3/TiO2和V2O5-MoO2/TiO2催化剂具有较强的抗抑制硝酸盐的能力,因此在温度较低的情况下也能够有效的进行脱硝反应,但其活性也较低,反应温度需要控制在450~550°C之间;V2O5-WO3/ZrO2和V2O5-MoO2/ZrO2催化剂具有高的活性和耐热性,可以在更高的温度(600~700°C)下有效的进行脱硝反应,但其抗抑制硝酸盐的能力较弱。
三、工艺(1)技术流程SCR脱硝工艺的技术流程主要包括以下几步:烟气预处理、催化剂装载、氨气注入、催化剂上温、烟气排放,其中烟气预处理是最重要的步骤,它不仅能够降低烟气中的硝酸盐含量,对SCR脱硝反应也有重要的作用。
(2)仪表控制SCR脱硝工艺的仪表控制主要由一个主控系统完成,它可以根据环境变化和反应条件的变化来自动调节反应温度和氨/氮氧化物浓度比例,以保证脱硝效果。
同时,主控系统还可以实时监测烟气中的氮氧化物含量,并对其进行实时调节,以达到排放标准要求。
四、优缺点SCR脱硝技术具有脱硝效率高、操作简单、成本低和可自动控制等优点,因此在大气污染控制方面有着广泛的应用,尤其是在燃煤发电厂中,SCR脱硝技术可以有效的降低氮氧化物的排放量。
SNCR脱硝技术内部资料福建劲强环保工程有限公司办公地址:福建省永安市五洲商务宾馆8楼网址:负责人:陈绪祥邮政编码:366000全国免费服务热线:4000—177—880一、SNCR脱硝技术1.选择性非催化还原SNCR脱硝技术简介SNCR是在没有催化剂作用下,向850~l100℃高温区域中喷入还原剂,还原剂迅速热解成NH3与烟气中NO反应生成N2。
通过对氨气和NO 及空气中的O2的化学反应的不同化学反应活化能来选择合理的温度窗范围,可抑制对NH3与氧气反应,从而提高了还原剂的利用效率。
SNCR 的还原剂一般为液氨、氨水或尿素等。
SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成:①接收和储存还原剂,固态或者液态的还原剂运输到厂进行接收及储存;②还原剂的稀释处理,具有较高浓度的还原剂的计量输出、与水比例混合稀释泵送到雾化控制系统;③还原剂的雾化喷射,在窑炉选择合适位置注入稀释后的还原剂,通过调整合理的雾化控制要求及雾化点的设置,实现还原剂在高温脱硝区域的快速高效混合均化;④脱硝系统的工艺控制,通过对关键节点的烟气成分的检测,合理优化窑炉系统的操作,调整雾化液体及压缩空气的流量压力比,为还原剂与烟气混合进行快速高效的脱硝反应,调整脱硝区域的温度,控制燃料燃烧反应的进程,保证脱硝反应的优化条件。
2.选择性非催化还原技术的反应机理SNCR的反应机理是及其复杂的,目前尚没有完全了解清楚,但大多数学者认为可以用右图描述的反应历程来说明NHi基团的反应。
NHi 基团只对NO起作用,在不同的反应条件下,各反应具有不同的反应速率,因此体现在整体上表现为温度对脱硝效率的明显影响。
目前通常认为在900℃附近,脱除效果最显着,在工业应用上,采用850~1100℃均可以获得较理想的处置效果。
由于和采用分级燃烧技术相比,采用SNCR技术具有较高的运行成本,因此在目前已有的预分解窑系统通常采用分级燃烧和SNCR相结合的方法以获得较好的效益。
脱硝技术一、SCR烟气脱硝技术原理介绍选择性催化还原系统(Selective Catalytic Reduction,SCR)是指在催化剂的作用下,"有选择性"的与烟气中的NOX反应,将锅炉烟气中的氮氧化物还原成氮气和水。
SCR催化剂最佳的活性范围在300~400 ℃,一般被安排在锅炉的省煤器与空气预热器之间,因此对于燃煤锅炉的烟气脱硝系统,SCR催化剂是运行在较高灰尘环境下。
SCR烟气脱硝技术最高可达到90%以上的脱硝效率,是最为成熟可靠的脱硝方法。
在保证SCR脱硝效率的同时还有控制NH3的逃逸率和SO2的转化率,以保证SCR系统的安全连续运行。
烟气流动的均匀性、烟气中NOX和NH3混合的均匀以及烟气温度场的均匀性是保证脱硝性能的关键,是设计中需要考虑的因素。
二、SCR烟气脱硝工艺流程三SCR烟气脱硝的技术特点•深入了解催化剂特性,针对不同的工程选择合适的催化剂,包括蜂窝、板式和波纹板式,不拘泥于某个种类或某个厂家的催化剂,并能通过优化催化剂参数,降低催化剂积灰风险,保持较低的烟气压降,可以联合催化剂厂商给业主提供催化剂管理经验,方便业主对催化剂进行管理;•与国外最专业的流场模拟厂家合作,使用物模与数模技术,精心设计SCR系统的烟道布置、烟道内导流板布置、喷氨格栅、静态混合器等,使催化剂内烟气的温度、速度分布均匀,烟气中NOX与NH3混合均匀,可以最有效的利用催化剂,最大程度的降低氨的消耗量,减少SCR系统积灰,并保持SCR系统较低的烟气压降;•反应器的设计合理,方便安装催化剂,并可适应多个主要催化剂提供商生产的催化剂,方便催化剂厂商的更换;•过程参数采用自动控制,根据锅炉的负荷、烟气参数、NOX含量以及出口NH3的逃逸率自动控制喷氨量,优先保证氨逃逸率的情况下,满足系统脱硝效率。
•针对脱硝还原剂,可以提供多种系统:液氨系统和尿素系统,博奇所提供的尿素催化水解系统具有安全、响应快、起停迅速以及能耗低等特点,可以为重视安全的业主提供最佳的脱硝解决方案。
一刖吕 2015年全国氮氧化物排放量1851.9万吨,其中,水泥排放氮氧化物 约占全国排放总量的10%,仅次于火电和机动车行业,位居第三。 2016 W底,国务院印发《“十三五”节能减排综合工作方案》,提 出到2020年氮氧化物排放总量比2015年下降15%以上的主要目 标。《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915-2013 )要求氮氧化物 排放限值400 mg/Nm3,重点地区320 mg/Nm3 ;在氮氧化物排放要求 日趋严格背景下,2017年5月,江苏省环保厅《矢于开展全省非电 行业氮氧化物深度减排的通知》要求,水泥行业2019年6月1日前 氮氧化物排放不高于100 mg/Nm3 ; 2018年9月,《唐L1I市生态环境 深度整治攻坚月行动方案》提出氮氧化物排放浓度不高于50 mg/Nm3。
现行的脱硝技术大体分为氧化法脱硝和催化还原法脱硝。氧化法脫硝 采用强氧化剂,如臭氧、亚氯酸钠等强氧化剂,把 NOx氧化 成高价氮氧化物,然后通过水或者碱液体进行吸收,但是存在耗电 高、二次污染物废水排放问题。催化还原法,一般指 SCR法, 因其无二次污染排放问题,脫硝效率高,可以实现超净排放,运行可靠 稳定、适应负荷波动等优点,广泛的应用在各个工矿企业中。SCR 脱硝技术作为全世界应用最广泛高效的氮氧化物脫除技术,符合水泥行 业日趋严格的氮氧化物排放要求,是一种理想的 水泥窑脱硝技术。研究高效水泥窑SCR脱硝技术,具有现实意义。
二水泥窑尾烟气特点 (1 ) NOx 含量高,为 300-1300mg/Nm。3 (2) 湿度大,水含量8-16% ;水蒸气露点一般为45~55°C。 (3) 粉尘含量高,烟尘浓度达60-120 g/Nm3,并含有碱土金属 氧化 物等腐蚀性成分。
(4) 粉尘粒径小(小于10ym的颗粒约占75-90%)、比电阻高, 除尘难度大。
(5) 粉尘中碱金属氧化物含量高。 以上这些烟气特点均增加了脫硝的难度和投资成本。 表1某水泥窑尾飞灰与燃煤锅炉飞灰主要成分对比 三水泥窑尾烟气SCR脱硝难点 目前'国外有一些水泥生产线SCR运行案例,但未见其长期稳定运行 且各项指标满意、完全可推广的技术案例报导,其主要原因是,水泥 生产工艺的高效脫硝技术路线尚达不到电厂燃煤锅炉脫硝技术的成熟度 和可靠度。自2018年起,国内有几个水泥窑SCR脫硝工程陆续开始 建设,但到目前为止还没有长期稳定运行的报导,几个项目中投运时间 较长的已经暴露出催化剂堵塞问题。水泥窑尾预热器出来的烟气中粉尘 含量高达 60-120 g/Nm3,且 存在大量的碱土金属CaO,通过催化剂时,有堵塞催化剂的风险,易 加快催化剂的磨损,同时催化剂在含高钙飞灰的烟气中长期运行会逐 渐失活,这是水泥窑尾烟气SCR脫硝必须要解决的难点。造成催化剂 失活的几种可能原因是:
(1) 氧化钙造成微孔的堵塞 水泥窑尾飞灰中CaO含量高,粘性大;且飞灰粒径小,大部分在 10gm以下。飞灰与催化剂接触时极易吸附在催化剂表面堵塞催化剂微 孔,造成催化剂活性下降。但是CaO在飞灰中相对其他成分与催化 剂组分的亲和性不是特别突出,并不是特别容易扩散进入催化剂中的 组分。此外,相对化学作用,物理作用一般是可逆 的。通过周期性的吹 灰可以将沉积在催化剂表面的飞灰及时去除,故CaO对催化剂微孔的 堵塞一般不是活性下降的主要原因。
2)氧化钙的碱性造成催化剂酸性下降 由于CaO自身是含有碱性的物质,而目前使用的 V2O5基催化剂 中的活性位是酸性的,沉积在催化剂表面的CaO会中和催化剂表面的 酸位,阻断催化反应的发生。水泥窑尾飞灰浓度高、飞灰 中含钙量高, CaO的碱性对催化剂的影响应引起重视。
(3)生成的CaSO4引起活性下降 由于沉积在催化剂表面的CaO与烟气中的SO3反应生成的CaSO4、 而造成催化剂微孔的堵塞是催化剂性能下降的主要原因。 CaO中 毒机理包括四个步骤。
步骤1 - CaO附着到催化剂表面上的宏观孔中。 步骤2 - SO3渗漏CaO颗粒周围的气膜。 步骤3 - SO3扩散到CaO颗粒中。 步骤4 -随着SO3向CaO颗粒中扩散到,它与CaO反应,生成 CaSO4。
在CaO中毒过程中,CaO首先在催化剂表面沉积,沉积速度相对较 慢。沉积在催化剂表面的CaO与烟气中SO3的反应属于气固反 应,
由于在催化剂表面有活性物质催化氧化 SO2生成SO3,SO3 浓度相对较高,反应速度为快速反应。快速反应生成的CaSO4的体 积会膨胀14%左右,会遮蔽反应活性位,堵塞催化剂表面,影响反应 物在催化剂微孔结构内的扩散。在CaO中毒机理中,其中CaO的沉 积速度相对较慢,是控制矢键,降低CaO在催化剂表面的沉积量是 减缓催化剂中毒的有效手段。
四水泥窑尾烟气SCR脱硝技术路线针对水泥窑尾烟气可进行的SCR 脫硝的三个位置如下图所示,分别是预热器出口的310~450°C的中高 温烟气,余热锅炉出口的200-210°C的中低温烟气和窑尾除尘器出口的 70~120°C低温排放 尾气。 图1水泥窑烟气SCR脫硝位置示意图 4.1中温脫硝技术路线 310~450°C温度区间脱硝,脱硝活性高,催化剂用量少,无需加热再生 设备,运行成本彳氐,可实现长期稳定可靠运行。水泥窑炉 的窑尾出口烟 气温度约310~450°C,是最佳SCR脫硝温度反应区,但是该处粉尘 含量高、碱金属含量高,会导致催化剂碱中毒和堵塞,影响中高温
SCR脱硝剂的使用寿命,因此需要将烟气除尘后再送入SCR反应 器。“高温除尘+中温SCR脫硝”的工艺路线无需额外补能就可以 实现长期稳定运行,使水泥生产中的除尘脱硝工艺具备高效减排、节 能节材的明显优势。
4.2中低温脱硝技术路线 200~210°C温度段脱硝,催化剂活性较低,用量较大,且这个温度段是 硫鞍生成的最佳温度段。烟气中SO3与NH3反应生成硫鞍 副产物, 易糊堵催化剂,引起催化剂失活,且硫鞍粘性大,难以使用吹灰器吹 掉。因此,需要采用增设加热再生装置的方式,不定期将烟气加热到 350°C来缓解硫鞍对催化剂的影响。但是这样增加了系统的复杂性,且 对后续风机及设备提出了新的要求。 4.3低温脫硝技术路线 70~120°C的脫硝催化剂国内外报道的应用很少,成功应用案例也很 少,目前国内的低温催化剂起活温度一般N 150°C。在70~120°C温度 区间,催化剂活F生很低,催化剂使用量大,价格昂贵,工程造价高。 在此温度下烟气成分对活性有很大影响,需要烟气几乎无尘,SO2 含量小于10mg/Nm3,水含量也很少。目前水泥行业烟 气中的水含量 较高,达到8-16%,低温下水对催化剂活性影响非常大,H2O会和
反应物NH3抢夺催化剂表面的活性位,导致催化剂迅速失活,尤其当 水含量>10%,尤为明显。同时烟气中也有少 量硫和碱金属,运行中 长期累积在催化剂表面,极易导致催化剂失活。
在70~120°C温度段和200-210°C温度段进行脫硝,如果采用“热 风 炉+GGH”的工艺,将烟气加热到250〜280°C,再进行SCR脫硝, 虽然脫硝效率可以得到保证,但是水泥窑烟气量大,不仅设备的投资 费用很高,而且加热烟气所消耗的燃料量也相当巨大,运行成本也非 常咼° 五华电光大水泥烟气脫硝用催化剂 北京华电光大环境股份有限公司依托华北电力大学,组建了自己的研 发生产团队,脫硝催化剂具有完全自主知识产权。在对水泥 窑尾烟气 脱硝技术充分论证、广泛调研的基础上,结合自身技术优势,华电 光大研发出适用于水泥窑尾烟气的脫硝催化剂。该催化剂主要有以下 特点:
5.1抗堵灰能力强华电光大水泥烟气脫硝用催化剂为板式催化剂。板 式催化剂的源初设计就是为了满足高灰的烟气的脫硝而诞生和发展起来 的。板式催化剂相对于蜂窝催化剂具有节距大,孔道角落少,不易 形成低流速区等特点,能有效避免飞灰的堆积・堵塞催化剂孔道。同 时,板式脫硝催化剂以金属钢网为基材,具有柔性结构,烟气流 过板式 催化剂时/催化剂单板在烟气中不停振动,使飞灰难以附着于催化剂 表面。此外,华电光大充分发挥自主产权优势,通过 以下方式优化提高
了脱硝催化剂的抗堵灰能力,具体如下:
图2华电光大板式脱硝催化剂 (1 )根据设计条件合理选择催化剂。水泥窑尾灰分粒径小,而且碱土 金属含量高,导致灰分有粘性,催化剂孔道容易积灰,因此在催化剂选 型时采用的是间距>6mm,开孔率不低于88%的板式催化剂,并在 催化剂模块的顶部加装滤灰网板,避免烟气的大颗粒(爆米花)飞灰 进入催化剂通道内造成催化剂的堵塞。 (2) 华电光大所用不锈钢网板全部为自己设计生产,经过反复实验, 有效降低了不锈钢网板的原始厚度,可在不减少涂敷的物料厚度的同 时有效控制产品厚度。因为催化剂壁厚相对减薄,催化剂的柔韧度提 升,烟气衽通过催化剂孔道时,会强化催化剂自抖动能力,从而避免 了飞灰在催化剂表面的沉积和堵塞催化剂的问题。
(3) 华电光大生产的催化剂采用辗面特殊处理工艺增加辗压力,大幅 提高泥料在不锈钢网板上的粘附性能,提高催化剂的致密度。同时通 过调整涂覆工艺,控制催化剂表面光滑度,减少摩擦系数,可以使飞 灰不易附着在催化剂表面。
(4) 由于催化剂堵塞和磨损经常同时发生,华电光大根据客户 灰分情 况调整优化生产工艺,增强其耐磨性能。我公司的板式脫硝催化剂经
过西安热工院的检测,剥落率仅为 0.26% /磨损率为 0.016%/kg。催化剂已经过多个项目的验证,耐磨损性能极强。
另外,板式催化剂与常见的蜂窝催化剂相比,比表面积偏小,所用体积 量偏大10%-20%。但在水泥行业却不存在这样的问题。目前,水泥行 业普