环境保护概论第二章烟气的污染与防治1025

1、3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.1、湿法烟气脱硫技术 1、海水法 利用天然海水固有的碱度来吸收SO2。PH 值：7.8-8.3 不产生废物，技术成熟，工艺简单，运 行可靠，脱硫率高，经济。要靠近海岸。 3.6.1、湿法烟气脱硫技术 1、海水法 海水脱硫工艺及系统 3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.2、半干法烟气脱硫技术 采用湿态吸收剂，在吸收装置中吸收剂被烟 气的热量所干燥，并在干燥过程中与二氧化硫 反应生成干粉状脱硫产物。 3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.2、半干法烟气脱硫技术 1. 特点： 1）工艺简单，占地少，设备投资小，运行费用 低。 2）对煤种适应性强，适用于不同硫分的燃煤电 厂

2、，以及现有电厂增设脱硫设备的改造。 3）设备基本无腐蚀，无结垢，无磨损，无废水 排放，脱硫副产品为干态。脱硫固体产物（CaSO3, CaSO4, Ca(OH)2等）堆放处理。 4）无需烟气冷却和再加热。 5）钙的利用率高，脱硫效率一般在90%-95%左右 3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.2、半干法烟气脱硫技术 2、问题 1）需要高纯度和活性的石灰作为脱硫 剂。 2）脱硫产物的综合利用受到限制。 3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.2、半干法烟气脱硫技术 3、脱硫工艺的主要化学反应过程 吸收和氧化： 石灰浆液滴与干态的固体颗粒（基粒）碰 撞并附着其表面，颗粒强烈湍动，在气固流化 床内发生局部微观

3、的气液两项反应，同时干燥 22322 324 ()1/21/2 1/2 Ca OHSOCaSOH OH O CaSOOCaSO 3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.2、半干法烟气脱硫技术 3、脱硫工艺的主要化学反应过程 伴随脱硫反应同时进行。如果采用脱氮功能的 吸收剂，还可脱硝 222 222 ()22 ()22 Ca OHHClCaClH O Ca OHHFCaFH O 3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.2、半干法烟气脱硫技术 4、脱硫工艺及系统设备 石灰制粉或石灰浆制浆系统 + 循环流化 床吸收反应器 + 旋转分离器 + 除尘器 + 运行控制系统 3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.2、半干法

4、烟气脱硫技术 5、重要参数 床料循环倍率 流化床床料浓度 烟气在反应器及旋风分离器中停留时间 钙硫比 反应器内操作温度 脱硫效率 3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.2、半干法烟气脱硫技术 6、脱硫率的影响因素 床层温度 颗粒物浓度 钙硫摩尔比(Ca/S) 烟气停留时间 脱硫剂的粒度和性能等 3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.2、半干法烟气脱硫技术 7、工艺特点 没有喷浆系统，只喷入水和蒸气（防堵）； 新鲜石灰进入反应器，悬浮，喷水降温反 应； 石灰在反应器内停留时间30min，利用率 高； 烟气流速1.8-6.1，范围大，符合适应性 强； 基建费用低。 3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.3、干

5、法烟气脱硫技术 氨法 1、工艺原理 工艺过程包括：脱硫吸收、中间产品处 理、副产品制造。 (1)吸收过程。 SO2+xNH3+H2O(NH4)xH2-xSO3 x=1.2-1.4 (2)中间产品处理：主要方法包括直接氧化和 酸解。 直接氧化氨-硫铵法 (NH4)xH2-xSO3+1/2O2 +(2-x)NH3(NH4)2SO4 酸解氨酸法 (NH4)xH2-xSO3+x/2H2SO4x/2(NH4)2SO4+SO2+H2O (NH4)xH2-xSO3+xH3PO4x (NH4) H2PO4+SO2+H2O (3)副产品制造 铵盐氮肥或复合肥；气体SO2液体二氧 化硫或硫酸。 3.6、其他烟气脱

6、硫技术 3.6.3、干法烟气脱硫技术 氨法 2. 优点 1）脱硫效率高，可达95%以上，吸收剂利 用率高。 2）氨吸收烟气中的SO2是气-液及气-气反 应，反应速度快、完全。 3）副产品-化肥。 4）不产生废水和废渣，能耗低。 5）系统简单，设备体积小。 3.6、其他烟气脱硫技术 3.6.3、干法烟气脱硫技术 氨法 3. 缺点 1）化肥对土质影响大，易板结。 2）对氨逃逸（泄露）控制要求高，易 对周边造成二次污染。 3）工艺大规模应用还有待关注，尤其 是在系统防腐、烟尘对系统的堵塞。 3.7、氮氧化物控制技术概述 3.7.1、燃烧过程中氮氧化物的生成 3.7.2、氮氧化物的控制技术 3.7、氮

7、氧化物控制技术概述 3.7.1、燃烧过程中氮氧化物的生成 1. 氮氧化物的性质及来源 NOx包括：N2O，NO，N2O3，NO2，N2O4，N2O5 大气中NOx主要以NO和NO2的形式存在 NOx的来源 1）固氮菌、雷电等自然过程 2）人类活动，其中燃料燃烧占90% 氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物。常 见的氮氧化物有一氧化氮（NO，无色）、二氧化氮（NO2，红 棕色）、一氧化二氮（N2O）、五氧化二氮（N2O5）等，其中 除五氧化二氮常态下呈固体外，其他氮氧化物常态下都呈气 态。作为空气污染物的氮氧化物（NOx）常指NO和NO2。 除五氧化二氮为固体外, 其余均为气体。分子式N

8、Ox。其 中四氧化二氮是二氧化氮二聚体,常与二氧化氮混合存在构成 一种平衡态混合物。一氧化氮和二氧化氮的混合物,又称硝气 (硝烟)。相对密度:一氧化氮接近空气,一氧化二氮、二氧化 氮比空气略重。熔点: 五氧化二氮为30，其余均为零下。 均微溶于水, 水溶液呈不同程度酸性。一氧化氮、二氧化氮 水中分解生成硝酸和氧化氮。一氧化二氮300以上才有强氧 化作用, 其余有不同程度氧化性,特别是五氧化二氮，在- 10以上分解放出氧气和硝气。氮氧化物系非可燃性物质,但 均能助燃，如一氧化二氮(N2O)、二氧化氮和五氧化二氮遇高 温或可燃性物质能引起爆炸。 N2O3和N2O5都是酸性氧化物，N2O3的对应酸

9、是亚硝酸（HNO2），N2O3亚硝酸的酸酐；N2O5 的对应酸是硝酸，N2O5是硝酸的酸酐。NO、N2O、 N2O4和NO2都不是酸性氧化物。 氮氧化物中氧化亚氮(笑气)作为吸入麻醉 剂,不以工业毒物论;余者除二氧化氮外, 遇光、 湿或热可产生二氧化氮,主要为二氧化氮的毒 作用,主要损害深部呼吸道。一氧化氮尚可与 血红蛋白结合引起高铁血红蛋白血症。人吸入 二氧化氮1分钟的MLC为200ppm。 共生固氮菌 在与植物共生的情况下才能固氮或才能有效地固氮，固氮产物氨可直接为共生 体提供氮源。主要有根瘤菌属（Rhizobium）的细菌与豆科植物共生形成的根瘤 共生体，弗氏菌属（Frankia,一种放

10、线菌）与非豆科植物共生形成的根瘤共生体； 某些蓝细菌与植物共生形成的共生体，如念珠藻或鱼腥藻与裸子植物苏铁共生形 成苏铁共生体，红萍与鱼腥藻形成的红萍共生体等。根瘤菌生活在土壤中，以动 植物残体为养料，过着“腐生生活”。当土壤中有相应的豆科植物生长时，根瘤 菌迅速向它根部靠拢，从根毛弯曲处进入根部。豆科植物根部在根瘤菌的刺激下 迅速分裂膨大，形成“瘤子”，为根瘤菌提供了理想的活动场所，还供应了丰富 的养料，让根瘤菌生长繁殖。根瘤菌又会卖力的从空气中吸收氮气，为豆科植物 制作“氮餐”，使其枝繁叶茂。这样，根瘤菌与豆科植物形成共生关系，因此根 瘤菌也被称为共生固氮菌。根瘤菌生产出来的氮肥不仅满足豆

11、科植物的需要，还 可以分出一些帮助“远亲近邻”，储存一部分给“晚辈”，所以我国历来有种豆 肥田的习惯。 自生固氮菌 还有一些固氮菌，如圆褐固氮菌，它们不住在植物体内，能自己从空气中吸收 氮气，繁殖后代，死后将遗体“捐赠”给植物，让植物得到大量氮肥。这类固氮 菌叫自生固氮菌。 3.7、氮氧化物控制技术概述 3.7.2、氮氧化物的控制技术 1、燃烧过程中NOx的生成机理 燃烧过程中NOx的生成可分成三类： 热力型NOx：空气中氮气N2在高温下氧化而生 成的。 燃料型NOx：燃料中氮化合物热分解后氧化生 成。 快速型NOx ：空气中N与燃料燃烧生成的CH 原子团反应生成CN化合物，氧化生成NOx。

12、3.7、氮氧化物控制技术概述 3.7.2、氮氧化物的控制技术 1、燃烧过程中NOx的生成机理 煤粉燃烧所生成的NOx中，燃料型 NOx最多，占60-80%，热力型NOx生成和 燃烧温度有关，温度足够高时，可占到 总量的20%，快速型NOx生成量很小。 3.7.2、氮氧化物的控制技术 1、燃烧过程中NOx的生成机理 热力型NOx： 燃烧时，N2和O2在高温下生成NO和NO2的 总和。 生成机理： 反应条件：温度，浓度（空气量）烟气 停留时间。 措施：降低燃烧温度，避免局部高温； 缩短停留时间；降低烟气中氧的浓度。 x22 NO 高温 ON 3.7.2、氮氧化物的控制技术 1、燃烧过程中NOx的生

13、成机理 燃料型NOx： 煤中N含量0.5-2.5%之间，以C-N化合 物存在，易分解氧化产生NOx。 机理：N 燃烧中 HCN 转化 NH或NH2 氧化 NO+H2O 与NO反应 N2+H2O 转化比例与NO/O2之比有关；平衡偏移 3.7.2、氮氧化物的控制技术 1、燃烧过程中NOx的生成机理 快速型NOx： 燃料燃烧时产生的烃（CH）与空气中 N2分子反应生成CN，HCN，然后氧化成Nox。 生成过程： C,H化合物燃烧产生大量CH，CH2，CH3， C2离子团，与空气中N2反应生成HCN，CN。 氧化：N2 + CH- NOx 3.7.2、氮氧化物的控制技术 1、燃烧过程中NOx的生成机

14、理 快速型NOx： N来源为空气中N2，与热力型相同， 生成量小，对温度依赖性弱。 在燃烧产生N数量时一般不考虑，只 有在不含N燃料低温燃烧时才考虑。燃烧 温度超过1500摄氏度时，热力型NOx起主 导作用。 3.7.2、氮氧化物的控制技术 2、NOx控制 技术措施：分两类 一：源头控制（一级） 二：尾部控制（二级） 3.7.2、氮氧化物的控制技术 2、NOx控制 源头控制 通过各种技术手段，控制燃烧过程中的 NOx生成。 生成受燃烧温度，烟气在高温区停留时 间，烟气中组分浓度及混合程度影响。 控制因素：空气-燃料比，燃烧区温度分 布，后燃烧区冷却程度，燃烧器设计。 3.7.2、氮氧化物的控制

15、技术 2、NOx控制 源头控制 源头控制的方法主要是对燃烧器的改 进，简便易行，所以广泛应用。 缺点：降低燃烧效率； NOx降低率有限。 3.7.2、氮氧化物的控制技术 2、NOx控制 尾部控制 把已经生成的NOx还原为N2. 对燃烧后产生的含NOx烟气进行脱氮 处理，又称烟气脱硝或废气脱硝。 3.8、低氮氧化物燃烧技术 用改善燃烧条件的方法降低NOx的 排放，统称为低氮氧化物燃烧技术 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.1、空气分级燃烧 3.8.2、浓淡煤粉燃烧 3.8.3、燃料分级燃烧 3.8.4、烟气再循环 3.8.5、低氮燃烧器 3.8.6、循环流化床燃烧技术 3.8、低氮氧化物燃烧技

16、术 3.8.1、空气分级燃烧 1、原理 原理：非化学当量比燃烧 使NOX降低30%-40%左右，存在着引起结渣 或引起受热面腐蚀的问题。 抑制了燃料NOX 降低了热力型NOX 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.1、空气分级燃烧 1、将燃烧用的空气分两级送入。 第一级区；（空气量，作用） 第二级区；（空气量，作用） 2、优缺点： 3、分级燃烧分类： 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.2、浓淡煤粉燃烧 1、将通常均匀的一次风煤粉气流刻意分 离成两股煤粉浓度不同的气流(水平方向分离 或垂直方向分离)，使部分燃料在空气不足下 燃烧，即燃料过浓燃烧；另一部分燃料在空气 过剩下燃烧，即燃料过淡燃烧。两

17、者燃烧时， 均不为1，称为非化学当量比燃烧或偏差燃 烧。 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.2、浓淡煤粉燃烧 2、形式： 也是一种分级燃烧，一般在大型燃烧设备中， 多个燃烧器交替浓淡。 供给燃料量的供给燃料量的6580 供给燃料量的供给燃料量的2035 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.2、浓淡煤粉燃烧 3、优缺点： 燃料过浓部分：氧气不足，燃烧温度不高，燃 料型和热力型氮氧化物均减少，同时生成还原 性CH原子团。 燃料过淡部分：空气量大，燃烧温度降低，热 力型氮氧化物减少。 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.3、燃料分级燃烧 2、方式： 被还原成氮分子被还原成氮分子(N2) 较多的较多

18、的NOX生成生成 产生少量产生少量NOx 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.3、燃料分级燃烧 3、过程： 第一燃烧区：（燃料量，燃烧条件， 结果，作用）； 第二燃烧区：（燃料量，燃烧条件， 结果，作用）； 第三燃烧区：（燃烧条件，目的，作 用）。 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.3、燃料分级燃烧 4、优缺点： 优点：分级燃烧，还原已经生成的 NOx，扩大炉膛内燃烧区域，降低火焰 峰值温度，使NOx的原始生成量减少。 缺点：三级燃烧，燃料在炉膛停留 时间短，对二级燃烧燃料要求高。 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.4、烟气再循环 1、在锅炉的空气预热器前，抽取一部 分低温烟气送入炉内，循

19、环燃烧。 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.4、烟气再循环 2、 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.4、烟气再循环 3、作用原理： 将烟气和空气混合后作为一二次 风送入炉内，加大风量，减少氧气含 量，降低燃烧温度，燃料流化，促进 燃烧，降低NOx排放浓度。 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.4、烟气再循环 4、烟气循环量 再循环率增大，NOx排放减少，但有 一个定值，当过大时，炉温降低太多， 燃烧不稳定。 烟气再循环量不超过30%，大型锅炉 限值在10-20%。 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.5、低氮燃烧器 1、低NOx燃烧器的原理 通过特殊设计的燃烧器结构，以及通过 改变燃烧器的

20、燃料和空气的比例，可以将前述 的空气分级、燃料分级和烟气再循环降低NOx 燃烧的原理用于燃烧器，通过尽可能地降低着 火区氧的浓度，适当降低着火区的温度，达到 最大限度地抑制NOx生成的目的。 3.8、低氮氧化物燃烧技术 3.8.5、低氮燃烧器 2低NOx燃烧器的类型 阶段燃烧型(包括分级燃烧型和浓淡燃烧 型) 混合促进型 分割火焰型 烟气再循环型 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.1、选择性催化还原脱硝技术 （Selective Catalytic Reduction） SCR 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.2、SCR基本原理 1、利用氨对NOx的还原功能，在一定 条件下将NO

21、x还原为对大气没有很大影响 的N2和水，选择性指NH3只选择NOx还原。 脱出效率：80-90% 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.2、SCR基本原理 2、反应：催化剂：贵金属、碱性金属氧化物 4NH3+4NO+O24N2+6H2O 主反应 4NH3+6NO5N2+6H2O 4NH3+2NO2+O23N2+6H2O 8NH3+6NO27N2+12H2O 4NH3+5O24NO+6H2O 副反应 2NH3N2+3H2 4NH3+3O24N2+6H2O 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺流程 1、选择性催化还原脱硝技术温度窗口 任何一个化学反应都存在适宜发生反 应的温度，

22、通常把适宜发生反应的温度区 间称为“温度窗”。 SCR 温度窗：250420，有些甚至 可以低到80150 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺流程 2、工艺流程 选择性催化还原系统安装于锅炉省 煤器之后的烟道上，NH3通过固定于氨喷 射格栅上的喷嘴喷入烟气中，与烟气混 合均匀后一起进入填充有催化剂的脱氮 反应器。 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺流程 2、工艺流程 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺流程 3、工艺布置 (1)高含尘烟气段布置 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺流程 3、工艺布置 (2)低含尘段布置

23、 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺流程 3、工艺布置 (3)尾部烟气段布置 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺流程 3、各种工艺布置的优缺点 (1)高含尘烟气段布置 缺点：飞灰中K，Ca，Na，Si，As会使催化 剂污染或中毒； 飞灰磨损反应器并使蜂窝状催化剂堵塞； 烟气中SO2及SO3的存在对催化剂会有毒化 问题； 若烟气温度过高，会使催化剂烧结或失效。 优点：不必加热就能满足适宜的反应温度。 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺流程 3、各种工艺布置的优缺点 (2)低含尘段布置 缺点：烟气中SO2及SO3的存在对催化剂会有 毒化问

24、题； 烟气中未被除去的极细小粉尘易沉积在催 化剂上，降低催化剂的活性； H-ESP对除尘器的设计和材料有严格的要求。 优点：催化剂受飞灰影响小，降低催化剂的 消耗量，防堵塞，烟温足够。 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺流程 3、各种工艺布置的优缺点 (3)尾部烟气段布置 缺点：烟温较低，一般需要用GGH或 采用燃料气燃烧的方法将烟气温度提高 到催化还原反应所必需的温度。 优点：催化剂不受粉尘，SO2影响， 延长催化剂寿命。 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺系统 1、SCR工艺由催化反应器，还原剂供 应系统，控制系统组成。（烟气再热系 统）尾部烟气段布

25、置时 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺系统 2、SCR安装于锅炉省煤器之后的烟道 上，NH3通过固定于氨喷射格栅上的喷嘴喷 入烟气中，与烟气混合均匀后一起进入填 充有催化剂的脱氮反应器，NOx与NH3在催 化剂作用下发生还原反应。 催化剂一般多层，保证排除的烟气达 标。 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺系统 2、 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺系统 3、（1）催化反应器 催化反应器是一个与尾部烟道相连的 安装催化剂和完成脱氮反应的容器。 催化剂反应器有高灰段、低灰段和尾 部烟气段布置方式。一台锅炉通常配两套 催化反应器。 3.

26、9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺系统 3、（1）催化反应器 喷氨在反应器前足够远的地方； 拐弯地方加装导流板； 反应器内加装吹灰装置。 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺系统 （2）还原剂供应系统 氨的喷入系统。氨的喷入系统由氨 气化装置、喷射格栅和喷嘴组成。 尿素氨转化系统 用氨作还原剂一般有两种选择液 氨和氨溶液。 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺系统 （2）还原剂供应系统 氨加热气化，与空气混合，进入烟气 加热：蒸气，热水，电加热； 混合：空预器后热风，比例：95-98% 空气，2-5%氨。 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.

27、9.3、SCR工艺系统 （2）还原剂供应系统 氨喷射装置：喷嘴装在喷射格栅上， 喷射格栅装在反应器上游，氨与烟气混合 程度与脱硝效率有关，尽量混合均匀。 根据NOx分布分别调整喷嘴喷出量， 喷嘴量布置合适，喷嘴加装在转盘上，加 装导流板 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.3、SCR工艺系统 （3）控制系统 根据在线采集的数据对催化反应器中 烟气的温度、还原剂的注入量和注入时间、 各种阀门的开关以及吹灰器的开停等进行 自动控制。 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.4、SCR脱氮效率的影响因素 1反应温度的影响 SCR系统最佳的操作温度决定于催化剂的组 成和烟气的组成。 当温度低于SCR系统所需温度时，NOX的反应 速率降低，氨逸出量增大； 当温度高于SCR系统所需要温度时，生成的 NOX量增大，同时造成催化剂的烧结和失活。 催化剂V2O5-WO3(MoO3)/TiO2的最佳操作温 度为250427。 3.9、选择性催化还原脱硝技术 3.9.4、SCR脱氮效率的影响因素 2n(NH3