活性氨脱硝技术

1、山东大学山东大学 朱维群朱维群 2013.42013.4 活性氨脱硝技术活性氨脱硝技术 暨在水泥窑炉脱硝中的应用暨在水泥窑炉脱硝中的应用 目录目录 n脱硝技术简介脱硝技术简介 n活性氨脱硝技术活性氨脱硝技术 n活性氨在水泥窑炉脱硝中的应用活性氨在水泥窑炉脱硝中的应用 n结论结论 1.脱硝技术脱硝技术简介简介 目前，在工业上应用的主要脱硝技术是：目前，在工业上应用的主要脱硝技术是： SCR和和 SNCR。 SCR脱硝技术的核心是利用脱硝技术的核心是利用NH3在催化剂条件下，较在催化剂条件下，较 低反应温度（低反应温度（300-400）与与NOx发生氧化还原反应；发生氧化还原反应； SNCR脱硝技

2、术是脱硝技术是NH3在在高温（高温（800-1000）下与下与 NOx发生氧化还原反应。发生氧化还原反应。 NH3的制备包括氨水、液氨、尿素及其含氨原料的制备包括氨水、液氨、尿素及其含氨原料。 SCR脱硝技术脱硝技术 SCR脱硝技术具有反应温度低、脱硝效率高的优点，成脱硝技术具有反应温度低、脱硝效率高的优点，成 为控制为控制NOx的主要方法。在的主要方法。在SCR 技术中催化剂是核心，技术中催化剂是核心， 催化剂的性能直接影响催化剂的性能直接影响NOx的脱除效果。但是，的脱除效果。但是， SCR技技 术具有下述缺点：术具有下述缺点： 催化剂容易中毒，增加了系统的不稳定性；催化剂容易中毒，增加了

3、系统的不稳定性； 催化剂易产生堵塞，影响锅炉出力；催化剂易产生堵塞，影响锅炉出力； 催化剂的建设成本占整个催化剂的建设成本占整个SCR脱硝系统的脱硝系统的30%50%， 其运行也占到总运行成本的其运行也占到总运行成本的30-50%。 SNCR脱硝主要是在炉膛顶部脱硝主要是在炉膛顶部(8501000)温度温度 窗口喷入氨基还原剂，无需催化剂，利用还原剂释放出窗口喷入氨基还原剂，无需催化剂，利用还原剂释放出 的的NH3选择性地将烟气中的选择性地将烟气中的Nox发生还原反应成为无害发生还原反应成为无害 的的N2和水。和水。 SNCR脱硝技术脱硝技术 SNCR技术脱硝率中等，不需要催化剂，运行费用较技

4、术脱硝率中等，不需要催化剂，运行费用较 低，建设周期短，适合中小型锅炉和各种窑炉脱硝的改造。低，建设周期短，适合中小型锅炉和各种窑炉脱硝的改造。 在在SNCR 工艺中存在如下问题：含量工艺中存在如下问题：含量10-20%氨或尿氨或尿 素水溶液喷入反应区内会造成高温反应区内骤然大幅降温，素水溶液喷入反应区内会造成高温反应区内骤然大幅降温， 而且反应区内各区域的温度不均匀，从而导致脱硝效率低而且反应区内各区域的温度不均匀，从而导致脱硝效率低 下，目前一般的脱硝效率仅为下，目前一般的脱硝效率仅为30-50%，并且影响炉内燃，并且影响炉内燃 烧效率。（华能莱芜电厂拆除了烧效率。（华能莱芜电厂拆除了SN

5、CR脱硝装置）。脱硝装置）。 SNCR脱硝技术脱硝技术 目前水泥厂脱硝一般采用外购氨水的目前水泥厂脱硝一般采用外购氨水的SNCR脱硝技术脱硝技术 ，这存在着以下诸多缺点：，这存在着以下诸多缺点： 氨水属于危险化学品，氨水属于危险化学品，运输、储存都需要备案。一旦运输、储存都需要备案。一旦 泄露造成危害，损失较大；泄露造成危害，损失较大； 1. 工业氨水中的含氨量一般不大于工业氨水中的含氨量一般不大于20%，也就是，也就是80%的的 运输量是水，这样造成运输不便、储存受限，从而使购运输量是水，这样造成运输不便、储存受限，从而使购 买成本增大；买成本增大； SNCR脱硝技术脱硝技术 3.氨水在使用

6、时不仅使炉温降低，而且耗能较大，氨水在使用时不仅使炉温降低，而且耗能较大，每吨氨每吨氨 水加入窑炉时大约额外需要增加能耗水加入窑炉时大约额外需要增加能耗90公斤标准煤（可以公斤标准煤（可以 用水的蒸发潜热和热容量简易估算）；用水的蒸发潜热和热容量简易估算）； 参考：参考： 段传和，夏怀祥，谷小兵段传和，夏怀祥，谷小兵 燃煤电站燃煤电站SNCR脱硝系统脱硝系统 喷射还原剂介质对锅炉效率的影响喷射还原剂介质对锅炉效率的影响 电力科技与环保电力科技与环保 2012 （1）28 55-57 4对部分地区来说，氨水的价格昂贵，使脱硝成本大对部分地区来说，氨水的价格昂贵，使脱硝成本大 为提高。为提高。如果

7、每吨氨水（如果每吨氨水（20%含量）的价格大于含量）的价格大于800元，元， 就比尿素价格高（尿素含氨就比尿素价格高（尿素含氨50%，价格，价格2000元左右）。元左右）。 建议采用尿素制氨新技术：建议采用尿素制氨新技术：尿素现场制氨技术【专利 授权号CN 101555025B】，加工每吨尿素可盈利 300500元。 5.脱硝时氨水用量大，造成氨逃逸：氨水在分解炉高温脱硝时氨水用量大，造成氨逃逸：氨水在分解炉高温 下与下与NOx反应效率差，反应效率差，NH3/NOx的摩尔比一般在的摩尔比一般在1.5:1。 质量分数为质量分数为25%氨水溶液流量增加到最大氨水溶液流量增加到最大931l/h， N

8、Ox浓度从浓度从1280 mg/Nm3降低到降低到200 mg/Nm3以下，覆盖以下，覆盖 面积约占面积约占90%-95%，NSR为为1.65。 6.SNCR脱硝效率低 现有氨水法现有氨水法SNCR脱硝效率一般在脱硝效率一般在5060%， NOx排放浓度在排放浓度在300mg/M3;而活性氨脱硝可以比较而活性氨脱硝可以比较 容易使尾气容易使尾气NOx达到达到200mg/M3以下以下。 2.活性氨烟气脱硝技术活性氨烟气脱硝技术 针对针对SCR和和SNCR技术的缺点，我们研究开发了高活性技术的缺点，我们研究开发了高活性 氨基还原剂（简称氨基还原剂（简称活性氨活性氨）烟气脱硝技术。）烟气脱硝技术。

9、2.1活性氨烟气脱硝原理活性氨烟气脱硝原理 一类高反应活性氨基还原剂一类高反应活性氨基还原剂(NR3) 能够在反应温度能够在反应温度 450800，无催化剂条件下与，无催化剂条件下与NOx发生氧化还原反应，从发生氧化还原反应，从 而达到脱硝的目的。我们称之为活性氨烟气脱硝技术。而达到脱硝的目的。我们称之为活性氨烟气脱硝技术。 其技术的主要特点是：其技术的主要特点是：NR3与与Nox反应比反应比NH3具有高的反具有高的反 应活性。应活性。 活性氨脱硝技术与活性氨脱硝技术与SNCR技术的对比技术的对比 内容内容SNCR活性氨活性氨 还原剂还原剂氨氨NR3 反应温度反应温度/095010504508

10、00 催化剂催化剂不使用催化剂不使用催化剂不使用催化剂不使用催化剂 脱硝效率脱硝效率30%60%60%90% 还原剂喷射位置还原剂喷射位置炉顶炉顶3、4级预热器级预热器 n(还原剂还原剂/NOx)1.21.5:10.61:1 生产条件生产条件生产条件严格生产条件严格生产易于控制生产易于控制 脱硝成本脱硝成本28元元/吨熟料吨熟料26元元/吨熟料吨熟料 建设施工工期建设施工工期较长较长短，不影响生产短，不影响生产 能耗能耗 能耗大，氨水的蒸能耗大，氨水的蒸 发热即为发热即为90kg标准标准 煤煤/吨吨 小小 还原剂运输、储存还原剂运输、储存 氨属于化学危险品，氨属于化学危险品， 储存、运输法规严

11、储存、运输法规严 格格 还原剂为固体，还原剂为固体， 运输和储存方便运输和储存方便 对炉温的影响对炉温的影响 对炉温有影响，煤耗对炉温有影响，煤耗 增加增加 对炉温无影响对炉温无影响 占地空间占地空间较大较大 较小较小 建设施工工期建设施工工期较长较长短，不影响生产短，不影响生产 总之，活性氨脱硝技术以高反应活性的固体氨基还原剂总之，活性氨脱硝技术以高反应活性的固体氨基还原剂 （NR3）为原料，在）为原料，在450-800范围内，迅速（范围内，迅速（1-2s）与）与 NOx发生还原反应而达到脱硝目的。发生还原反应而达到脱硝目的。 它具有运输、储存方便，耗能少，它具有运输、储存方便，耗能少，NH

12、3/NOx摩尔比一摩尔比一 般小于般小于1:1，氨逃逸少等诸多优点。，氨逃逸少等诸多优点。 活性氨脱硝技术工艺流程活性氨脱硝技术工艺流程 序序 号号 时间时间加料位置加料位置 温度温度 （） 加料量加料量 （kg/h） 稳定反应期稳定反应期 间间NOX浓度浓度 最小值最小值 （mg/m3） 稳定反应期稳定反应期 间间NOX浓度浓度 最大值最大值 （mg/m3） 检测加料后检测加料后 NOX浓度均浓度均 值（值（mg/m3） 检测未加料检测未加料 NOX浓度均浓度均 值（值（mg/m3） 检测检测 NOX脱脱 硝效率硝效率 (%) 1 10:32-10:59 3级预热级预热 器下锥体器下锥体 清

13、料孔清料孔 64533332544538570545.4 2 8:58-10:22 4级预热级预热 器下锥体器下锥体 清料孔清料孔 810276.916335025773565 3 13:50-14:23 4级预热级预热 器下锥体器下锥体 清料孔清料孔 81049015324820045355.8 4 14:23-14:31 4级预热级预热 器下锥体器下锥体 清料孔清料孔 81022529434632056543.4 5 14:46-15:45 3级预热级预热 器下料管器下料管 翻板阀下翻板阀下 64032922135228659952.2 6 15:45-16:40 3级预热级预热 器下料管

14、器下料管 翻板阀下翻板阀下 64040112625819278475.5 活性氨在水泥窑炉脱硝中的应用活性氨在水泥窑炉脱硝中的应用 试验结论：试验结论： 1、相当的加料量，加料位置、相当的加料量，加料位置4级预热器比级预热器比3级预热器脱硝级预热器脱硝 效率高。分析原因效率高。分析原因4级预热器温度有利于脱硝反应进行。级预热器温度有利于脱硝反应进行。 2、加料量自、加料量自225kg/h加高至加高至490kg/h，检测数据计算脱硝，检测数据计算脱硝 效率效率43.4%-75.5%。 3、比较、比较6个不同的试验条件下，经济性脱硝效果较佳的个不同的试验条件下，经济性脱硝效果较佳的 位置和加料量有

15、：位置和加料量有：4级预热器下锥体加料级预热器下锥体加料276.9 kg/h，脱硝率，脱硝率 检测数据计算检测数据计算65%；3级预热器下料管翻板阀下位置加料级预热器下料管翻板阀下位置加料401 kg/h，脱硝率检测数据计算，脱硝率检测数据计算75.5%。 4、通过试验结果计算活性氨的反应率得出：进料量为、通过试验结果计算活性氨的反应率得出：进料量为 300kg/h时，反应率为时，反应率为70%，对应的脱硝率在，对应的脱硝率在60-65%；进；进 料量为料量为500kg/h时，反应率为时，反应率为39%，对应的脱硝率为，对应的脱硝率为56%左左 右。说明在这种反应率较低的情况下，达到了较好的脱

16、硝右。说明在这种反应率较低的情况下，达到了较好的脱硝 率，随着工艺过程的优化，脱硝率会有较大的提升。率，随着工艺过程的优化，脱硝率会有较大的提升。 5、在低的、在低的NOX含量工况条件下，依然具有较好的脱硝含量工况条件下，依然具有较好的脱硝 率，表明活性氨脱硝剂也适合于低浓度率，表明活性氨脱硝剂也适合于低浓度NOX的脱除。的脱除。 结论结论 活性氨烟气脱硝技术具有重大的理论突破和应用技术活性氨烟气脱硝技术具有重大的理论突破和应用技术 突破，它具有以下优势突破，它具有以下优势： （1） 活性氨脱硝技术是利用活性氨基还原剂活性氨脱硝技术是利用活性氨基还原剂(NR3) 在中等反应温度、无需催化剂条件

17、下与在中等反应温度、无需催化剂条件下与NOx发生反应发生反应 而达到脱硝目的，具有重大的理论突破。而达到脱硝目的，具有重大的理论突破。 （2）活性氨烟气脱硝技术克服了现有）活性氨烟气脱硝技术克服了现有SCR技术中催化技术中催化 剂投资大、烟气成分影响大、运行成本高等诸多缺点；剂投资大、烟气成分影响大、运行成本高等诸多缺点； 克服了克服了SNCR技术的反应温度高、还原剂与烟气混技术的反应温度高、还原剂与烟气混 合程度差、脱硝效率低、氨气逸出量大等一系列缺点。合程度差、脱硝效率低、氨气逸出量大等一系列缺点。 （3）活性氨烟气脱硝技术只需建立活性氨）活性氨烟气脱硝技术只需建立活性氨NR3发生装发生装 置及其计量喷射系统，对炉的影响很小。置及其计量喷射系统，对炉的影响很小。 （4）活性氨烟气脱硝技