脱硝技术和应用

1、火电厂脱硝技术和应用氮氧化物NOx可用燃烧前、燃烧中和燃烧后的方法脱氮。燃烧前脱氮是对燃料（主要是煤）进行脱氮处理，其成本较高，也较困难,该项技术尚待进一步研究。现在用得较多的是煤在燃烧中和燃烧后脱氮。一、脱硝技术的分类和技术特点燃烧中脱氮主要是采用低NOx燃烧技术（亦称为一级脱氮），该技术的目标是减少炉内燃烧过程中形成的NOx量，这种技术的主要方法有：降低过剩空气系数;降低燃烧空气温度；二次燃烧；烟气再循环；改善燃烧器；炉内脱硝。燃烧后脱氮是从烟气中脱氮，即烟气脱硝（亦称二级脱氮）。烟气脱硝技术的主要方法有气相反应法、液体吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等，其中气相反应法又包括三类:电子束照

2、射法和脉冲电晕等离子体法；选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）和炽热碳还原法；低温常压等离子体分解法等。世界上主要脱硝技术的分类和技术特点，见表1。世界上主要聊硝技术项目%口技术特点一鼓我鼠技术护内起用法低NOX蝴曜器、填道气用环Toi）、催化助盘潴（CST）通过时燃烧过程的捽制和改道睡少NO,的生成.能减少20”60蚓打小生的牛就,但出口诫度大kuoqo-）拄东箭单,费用少及节能.对十雄气和北油的烟妒有较好的作用不适>婚媒的帮炉注锹化制W注在傕化剂作用下段NO直懂分髀为N2fl8,1要的催化剂由过逋金坂化翱、世金/催比刷,慰F交果分刊1*不需阮费斌，无一次污杂一催

3、化活性妫被抻制，某化硫杵立时催化剌中毒何趣严重怔未_L业化*造持1F催化选晓六（SNCR）川氨成苕尿素支构所使NM注惊为限气效率高掷作费用较低，枝代已匚业化万奥控制较明.城包K可能造成.次而果“玄蟀帏f世*M(SCR)在特定的催化剂作用卜用蛊或其他法原州选择性地档NO,处除为辄时生僦水眦除率舄，被认为是显好的固定酣觇硝技术;但投!：白；一,：，：-<-'：=i.J；：HA：1Vdin同仲啜阳法吸附对1小鬼帙的和散源可行，具有荏贾少电芾吊中易于再生;M登刊吸附科房的限制,不能用于大排放腺电广南出对法用电广来黑时烟叮，修中成遇轼化林。口基.O原和N6拯些疆H化基团气化烟气中的用化小物

4、气班化物.生成瓶脓和刷酸，他人氧气.则生成i：IIILY'J做用于同时脱硫脱硝枝也.混先用氧化剂将聚溶的NCI氧化为易卜撮吸应的NO：再用灌体吸收刑唳收,脱除孝融将、但矍消耗大星的黄化剂也限收剂量也、利也地火污工二、脱硝技术内涵1、低NOx燃烧技术低NOx燃烧技术是利用改变燃烧条件和燃烧方法来控制NOx产生及减少燃料中N向NOx的转化率。（1）利用改变燃烧条件的控制方法降低空气比，降低燃烧温度，减少NOx转化率;减少空气预热，降低燃烧温度，控制NOx的生成；降低燃烧室热负荷，即降低燃烧室气体温度，从而控制NOx生成。（2）利用改变燃烧方式的控制方法采用低NOx燃烧器，改变燃烧的空气的混

5、合方式，控制O2的浓度，降低火焰温度，缩短滞留时间，从而控制NOx的生成;采用二段燃烧法，控制燃烧温度而减少NOx的生成;采用烟气再循环燃烧法，一般循环比在10%20%;炉内喷水或蒸汽，增加燃烧气的热容量，降低燃烧温度，从而降低NOx生成。2、烟气脱硝技术烟气脱硝技术也有湿法脱硝和干法脱硝之分,主要有气相反应法、液体吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等几类。(1) 气相反应法包括3类:1) 电子束照射法和脉冲电晕等离子体法,是利用高能电子产生自由基将NO氧化为NO2,再与H2O和NH3作用生成NH4NO3化肥并加以回收的方法。2) 选择性催化还原法、选择性非催化性还原法和炽热碳还原法,是在催化或

6、非催化条件下MNH3、C等还原剂将NOx还原为无害N2的方法。3) 低温常压等离子体分解法,利用超高压窄脉冲电晕放电产生的高能活性粒子撞击NOx分子,使其化学链断裂分解为O2和N2的方法。(2) 液体吸收NOx的方法较多,应用较为广泛。NOx可以用水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸等吸收。但是,由于NOx及难溶于水或碱溶液,因而湿法脱硝效率一般比较低。(3) 吸附法脱除NOx。常用的吸附剂有分子筛、活性炭、天然沸石、硅胶及泥煤等,其中有些吸收剂如硅胶、分子筛、活性炭等,兼有催化的性能,能将废气中的NO催化氧化成NO2,然后可用水或碱吸收而得以回收。吸附法脱硝效率高,能吸收NOx,但是因吸附量小,吸附剂

7、用量多,设备庞大,再生频繁等原因,应用不广泛。(4) 液膜法净化烟气是美国能源部能源技术中心开发的一种脱硝技术。国外如美国、加拿大、日本等国对液膜法进行了大量的研究。液膜为含水液体,原则上对NOx有吸附作用的液体都可以作为液膜。(5) 微生物法烟气脱硝原理。其原理是适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下,利用NOx作为氮源,将NOx还原成最基本的无害的N2,而脱氮菌本身获得生长繁殖。其中NO2先溶于水中形成NO3及NO2再被生物还原为N2,而NO则是被吸附在微生物表面后直接被微生物还原为N2。目前较为成熟的气相烟气脱硝技术有:选择性催化还原法(SCR)技术、电子束照射法和脉冲电晕等离子体法。液膜法和

8、微生物法尚处于发展阶段,还不成熟。三、脱硫脱硝一体化技术和应用燃煤烟气中的SO2和NOx是大气污染物的主要来源，给生态环境带来严重危害。近年来,由于环保要求的提高,很多燃煤锅炉都要求同时控制SO2和NOx的排放。若用两套装置分别脱硫脱硝,不但占地面积大,而且投资、操作费用高,而使用脱硫脱硝一体化工艺则结构紧凑,投资与运行费用低、效率高。脱硫脱硝一体化技术按脱除机理的不同可分为两大类:联合脱硫脱硝(CombinedSO2/NOxRemoval)技术和同时脱硫脱硝(SimultaneousSO2/NOxRemoval)技术。联合脱硫脱硝技术是指将单独脱硫和脱硝技术进行整合后而形成的一体化技术,如S

9、NRB、NFT、DESONOx、活性炭脱硫脱硝技术等；同时脱硫脱硝技术是指用一种反应剂(Sorbent)在一个过程内(Step)将烟气中的SO2和NOx同时脱除的技术，如钙基同时脱硫脱硝技术、NOxSO、电子束法、电晕放电法等技术。脱硫脱硝一体化技术如表4所示。表4脱喊脱附-体化技术ry-南加剂脱硫'%心门令%剂产料技九惭区理NFT石生桨尿非河-6054的硝性沔明头孙靖修结垢.脱硫脱硝效率不高,成范低节撤浮法烟比脱就用|*桨与展素洛旅财合后卜IQ凶镀氏度某件F喷入炉膛饵强化物与尿面生成一氧化碳和水盆气;同时一氧化硫。黄化辑牛亚固侬亶幡钙SNOjc空气外邨h(B醺。让行费用拄高，脱硫脱硝

10、敢率高,基左无二次疳柒对r同氧化物;kr对于二茕优笔:催化氧化1成:氧化硫轲化珑与水中血确媵NOSQx片NaCO4fJ馅孙吸收利9875，谒附场病态一班化破无.循染，亦无废水排放的间EMIR前业出范试腑睡酎中孙和用声赢鼎:幅附行吸收剂在再生器内对于氟氧比物和制热力N6的形成；对橇化族将温F的嗔收剂和甲嫌反应中腱高玳度的一新化验和it化氧气体.然后转化为比案破案破可祥加为雀态一裁化硫SOkNOx-R"BOi的基.说硫礼叔气和£涌F法.无废水排放、驮硫脱惘、际中能口市型合;投埼费用较高，且存在固体物就的处理问盟对产二再化砥般用刑屉支沦基腺硫刊？成周沐皓对于氮过化轮茉田卫R电子子

11、猊硫硝氨气州85破哨诙祖分曲脱砥短剑的效率高、比一次污遇，运仃通用途哥,关健设备的技术含量留,不易拿拆川电来照射烟气一使上成强氧化性口H和,这些强强化基团g气中2士化旋利氟氧牝物，生电/眼和硝酸M人氨气J1MM喊硝修复合曲活性炭脱硫蜕鳍恬性炭90&0Lr：!二匕,鹏忠.械比磕运行和押件费叫低无需水.无二次污染:合适的话性蜘坏多，一次跟前脱埼的般奉八哥对氮策化物能在烟气窗11潟度进行SCR;对于二索化硫则啜附催化氧化1、烟气脱硫脱硝一体化技术烟气通过脱硝设备，此时气体温度很高，一般利用氨气作为反应剂，在催化剂的作用下将NOx转化为N2和水,而作为空气组成部分的N2和水对大气不会产生污染，

12、烟气通过脱硝设备处理后又通过电除尘器进行除尘(除尘效率在99.9%以上)，然后再借助鼓风机的作用将烟气传送到脱硫装置，脱硫装置主要由洗涤塔组成,向塔中喷入石灰吸收液吸收烟气中SO2，形成石膏，石膏和电除尘器分离出来的粉煤灰混合进行废渣综合利用。该技术在彳惠国的Schwandof电厂应用，取得了比较好的效果，能实现90%和70%以上的总脱硫脱硝率，基本无二次污染问题，而且设备效率都很高。2、活性炭脱硫脱硝技术活性炭脱硫脱硝工艺的主体设备是类似于吸附塔的活性炭流化床吸附器，烟气中SO2被氧化为SO3并溶解于水中，产生稀硫酸气溶胶，由活性炭吸附；向吸附塔中喷氨气，与NOx在活性炭的催化还原作用下生成

13、N2，实现脱硝的目的。吸附有SO2的活性炭进入吸附器加热再生，再生出的SO2气体可以通过Clause反应回收硫，再生后的活性炭可以反复使用。该方法脱硫率高达95%，脱硝率达50。/。80%,由于可以有效地实现硫的资源化，同时脱硫脱硝降低了烟气净化费用，故商业前景较好。3、湿式同时脱硫脱硝工艺(1)氯酸氧化工艺氯酸氧化工艺，又称Tri-NOx-NOxSorb工艺，是采用湿式洗涤的方法，在一套设备中同时脱除烟气中的SO2和NOx的方法，该工艺采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺。氧化吸收塔是采用氧化剂HCIO3来氧化NO和SO2及有毒金属，碱式吸收塔则作为后续工艺用Na2s及NaOH为吸收剂,吸收残

14、余的酸性气体该工艺NOx脱除率达95%以上。另外在脱除NOx,SO2的同时，还可以脱除有毒微量金属元素，并且与利用催化转化原理的技术相比没有催化剂中毒、失活或随使用时间的增加催化能力下降等问题。在20世纪70年代Teramoto就发现次氯酸对NOx的吸收,到了90年代Brogren等人也进行了填充柱的研究,到目前该工艺还处于探索阶段。(2) 湿式配合吸收工艺传统的湿式脱硫工艺可脱除90%以上的SO2,但由于NOx在水中的溶解度很低,难以去除。Sada等人1986年就发现一些金属鳌合物，如Fe(n)EDTA可与溶解的NOx迅速发生反应。Harkness等人在1986年和Bonson等人在1993

15、年，相继开发出用湿式洗涤系统来联合脱除SO2和NOx，采用6%氧化镁增强石灰加Fe(H)EDTA进行联合脱硫脱硝工艺中试试验，试验得到60%以上的脱硝效率和约99%的脱硫率。湿式FGD加金属鳌合物工艺是在碱性或中性溶液中加入亚铁离子形成氨基羟酸亚铁鳌合物,如Fe(EDTA)和Fe(NTA)。这类鳌合物吸收NO形成亚硝酰亚铁鳌合物,NO能够和溶解的SO2和O2反应生成N2、N2O、连二硫酸盐、硫酸盐,各种N-S化合物和三价铁鳌合物。该工艺需从吸收液中去除连二硫酸盐、硫酸盐和各种N-S化合物。湿式配合吸收工艺仍处于试验阶段,影响其工业化的主要障碍是反应过程中鳌合物的损失以及金属鳌合物再生困难,利用率低。(3) CombiNOx工艺CombiNOx工艺是采用碳酸钠、碳酸钙和硫代硫酸钠作为吸收剂的一种新型湿式工艺。其原理的关键反应为:NO2+SO32-=NO-2+SO-3,其中亚碳酸钠的主要作用是提供吸附氮氧化物的亚硫酸根离子;碳酸钙的作用是,一方面吸附二氧化硫,另一方面利用它微溶的性质增加亚硫酸根在吸收液中的浓度,此工艺的吸收物为硫酸钙和氨基磺酸。该工艺的氮氧化物的脱除率为90%-95%，二氧化硫的脱除率为99%。此工艺的缺点是脱除后的产物为钠和钙的硫酸盐及亚硫酸盐的混合物,这给后续处理阶段脱除物带来困难,该工艺目前仍处于实验室研究阶段。联合脱硫脱硝