强制氧化-尿素还原法(FO-UR)烟气脱硝成套技术

1、强制氧化-尿素还原法（FO-UR ）焦炉烟气脱硝成套技术简 介天津华能能源设备有限公司2017年3月目前有关焦炉烟气脱硝技术较多，现有焦炉烟气脱硝行业采用的主要有选择性催化还原法（SCR）焦炉烟气脱硝技术和强制氧化-尿素还原法（FO-UR）焦炉 烟气脱硝技术。一、选择性催化还原法（SCR）焦炉烟气脱硝技术：选择性催化还原法（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作为还原剂，在一定温度和催化剂的作用下，NH3有选择地将废气中NO和NO2还原为氮气及水蒸汽。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345C590C,中

2、温260450C,低温150c 280 c在SCR脱硝装置的运行中，除了还原剂 NH3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

3、性 的降低。一般情况下，SCR工艺中所采用的催化剂在23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。因此，考 虑到氨气补充及催化剂更换的问题，SCR脱硝装置的一次性投资较大，总体运i行费用较高，而且操作不当会产生逃逸氨气而导致的二次污染问题。二、强制氧化-尿素还原法（FO-UR）焦炉烟气脱硝技术：1、基本原理：强制氧化-尿素还原法（FO-UR）焦炉烟气脱硝技术就是将焦炉烟气中的部分NO氧化为NO2,然后采用尿素水溶液喷淋吸收焦炉烟气中的 NO和NO2,并 利用尿素与之发生还原反应生成氮气、二氧化碳

4、和水，从而达到焦炉烟气脱硝 的目的。尿素湿法焦炉烟气脱硝的原理如下：首先，焦炉烟气中的NO和NO2在气相中生成N2O3和N2O4,具体的化学 反应如下所示：2NO+O2f2NO22NO2f N 2O4NO+NO2f N 2O3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HNO3和HNO2,并分别电离成H+、NO3、NO，生成的NO2与 （NH2）2CO （尿素）反应生成 N2和CO2等。具体化学反应如下所示：N2O3+H2O 2HNO2N2O4+H2O HNO 2+HNO32NO2+H2O- HNO 2+HNO32HNO2+（NH2）2C82N 2+CO2+3

5、H2O综上所述，尿素脱除NOx的总化学反应式可以表述为：2（NH2）2CO+NO+NO 2f 2N2+CO2+2H2O由上述机理可见，NOx的去除主要是通过NO氧化，随后溶于水溶液，与尿 素发生化学反应达到去除的目的。2、需要解决的技术关键：在尿素湿法焦炉烟气脱硝反应体系中，溶液中的尿素可以直接与溶于液相 的NOx反应，而NOx由气态转入水相主要是通过 NOx在溶液中的吸收平衡来实 现。液相脱除焦炉烟气中的NOx （一般NO占90%以上）的主要障碍是NO在水中 溶解度很低，室温（25C）其亨利常数为1.94 X0-8mol/L Pa,液相中的传质阻力较 大，通过改变温度以及溶液的pH值的方法都

6、不能使NO在水中溶解度明显提高。 因此，使NO转化为容易吸收的形态是尿素湿法脱硝技术的关键所在。NO在吸收液中的溶解度与其氧化度（即焦炉烟气中NO2/NO的摩尔比）有 关，当氧化度为1时，NO在吸收液中的溶解度最大，与尿素溶液的反应速度最 快，此时可获得最大的吸收率。为了提高氧化度，气体在进行吸收前可以经过充分氧化。氧化的方法主要有干法氧化和湿法氧化两种。干法氧化主要是用气体进行氧化，一般用空气、氧气或者臭氧进行氧化。 湿法氧化一般用氧化剂进行氧化，如高镒酸钾、双氧水、重铭酸钾、次氯酸钠 等溶液。与干法氧化相比，湿法氧化有很多优点，例如气液相直接接触，其传热和 传质效率要比干法氧化高的多，NO

7、的氧化速度较快，所以湿法氧化速度大于干 法氧化速度。但是湿法氧化需要在溶液中加入氧化剂，而氧化剂可以与吸收液 3 地址：天津市蓟县渔阳南路 119号邮编：301900电话务经理：张宏亮中的尿素（还原剂）进行反应，导致氧化剂及尿素消耗量增加，因此尿素湿法 脱硝工艺中一般采用干法氧化。3、技术特点：强制氧化-尿素还原法（FO-UR）焦炉烟气脱硝工艺过程中采用的原材料为 氧气（或者臭氧）、尿素，反应生成物为二氧化碳、氮气、水。脱硝完成后的废 液经补充尿素后循环使用，不产生二次污染的废弃水体，避免了传统水洗法、 碱吸收法等工艺存在的酸性污染、副反应多、副产品难于回收等问题，符

8、合环 保及清洁生产要求。就操作费用而言，尿素湿法焦炉烟气脱硝仅仅需要补充消耗的尿素，没有 需要更换的昂贵催化剂，操作费用相对较低。如果采用臭氧氧化，则系统电耗 相对较高（视臭氧消耗量，即气相中氮氧化物含量而定）。尿素湿法焦炉烟气脱硝设备相对简单，操作条件温和（最低5060c即可操 作），相对干法脱硝工艺温度更低。尿素湿法脱硝技术采用吸收液大流量循环操作，因此对气量及焦炉烟气中氮氧化物含量的波动不敏感，即操作弹性较大。4、尿素湿法脱硝技术应用举例：中石化长岭催化剂分公司催化剂焙烧尾气，气量35000Nm3/h,其中氮氧化物含量约为50kg/h （约1600mg/m3）,焦炉烟气温度约7080C。NOx排放要求：35米高烟囱出口处废气中NOx排放满足大气污染物综合排放标准