固定源氮氧化物污染控制

1、第九章第九章 固定源氮氧化物污染控制固定源氮氧化物污染控制氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的性质、来源及影响低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术烟气脱硝技术烟气脱硝技术烟气同时脱硫脱硝技术烟气同时脱硫脱硝技术固定源氮氧化物控制技术评价固定源氮氧化物控制技术评价我国氮氧化物排放控制策略我国氮氧化物排放控制策略 2本章主要内容本章主要内容氮氧化物的种类和性质氮氧化物的种类和性质受人为活动影响的氮循环受人为活动影响的氮循环氮氧化物的来源与排放氮氧化物的来源与排放氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响氮氧化物减排措施与途径氮氧化物减排措施与途径一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、

2、来源及影响3氮氧化物的种类和性质氮氧化物的种类和性质4一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响N the 34th most abundant element in crustal rocks, with an abundance of 20ppmNOx(NOy、NOz) N2O、NO、NO2、HONO、NO3、N2O3、N2O4、N2O5、PAN、RNO3、aerosol NO3反应反应还原还原元素元素 氧化氧化 氧化氧化氧化氧化氧化氧化与水与水反应反应与阳离子与阳离子反应反应价态价态-30+1+2+3+4+5+5物种物种NH3N2N2ONOHONONO2-NO2HNO3

3、NO3-硝酸盐颗硝酸盐颗粒物粒物氮氧化物的种类和性质氮氧化物的种类和性质5一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响NOx = NO + NO2NOy = NO + NO2 + HNO3 + PAN + HONO + NO3 + N2O5 + RNO3 +NO3-+ NOz=NOyNOxNO、NO26一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的种类和性质氮氧化物的种类和性质N2O7一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的种类和性质氮氧化物的种类和性质气体气体影响份额影响份额,%来源来源CO249化石燃料燃烧、生物焚烧化石

4、燃料燃烧、生物焚烧CH418农业农业CFC111214化学工业化学工业N2O6肥料、生物焚烧、化石燃料燃烧肥料、生物焚烧、化石燃料燃烧其他（如其他（如O3）13臭氧臭氧 单个分子的温室效应为单个分子的温室效应为CO2的的300倍，并参与臭氧层倍，并参与臭氧层的破坏的破坏8一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响受人为活动影响的氮循环受人为活动影响的氮循环动植物需要动植物需要N形成蛋白质，形成蛋白质，少数微生物和植物使用大少数微生物和植物使用大气中的氮，多数动植物依气中的氮，多数动植物依赖于固定氮赖于固定氮在化石燃料形成在化石燃料形成过程中，动植物过程中，动植物中的氮也被键合

5、中的氮也被键合进来进来所有的硝酸盐均所有的硝酸盐均可溶解，因此沉可溶解，因此沉降到土地上的硝降到土地上的硝酸盐都溶入土壤酸盐都溶入土壤降雨可去除大气降雨可去除大气中的中的NO2，并沉降，并沉降在海洋上。海洋在海洋上。海洋微生物将其还原微生物将其还原成成N2或者或者NH3NO在大气中氧化成在大气中氧化成NO2，进一步与水，进一步与水反应生成反应生成HNO3，再，再生成细颗粒物或者生成细颗粒物或者形成酸雨形成酸雨所有的高温过程，所有的高温过程，如闪电和燃烧，均如闪电和燃烧，均使空气中的使空气中的N2和和O2反应形成反应形成NO，同时，同时燃料中的部分氮也燃料中的部分氮也转化为转化为NO或者或者NO

6、2要控制燃料燃烧要控制燃料燃烧产生的产生的NOx，由于，由于所有的硝酸盐可所有的硝酸盐可溶，无法将溶，无法将NOx转转化为固体，只能化为固体，只能将其还原成将其还原成N2并并释放到大气中释放到大气中9一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的来源与排放氮氧化物的来源与排放全全球球氮氮氧氧化化物物排排放放10一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的来源与排放氮氧化物的来源与排放 美国的氮氧化物排放美国的氮氧化物排放11一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的来源与排放氮氧化物的来源与排放 我国的氮氧化物排放我

7、国的氮氧化物排放12一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的来源与排放氮氧化物的来源与排放 我国的氮氧化物排放我国的氮氧化物排放13一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响 NOx排放对排放对NO2浓度的影响浓度的影响Richter et al., 2008NO2柱浓度月柱浓度月均值的变化均值的变化1996-2007年卫星观测的年卫星观测的NO2柱浓度月均值变化趋势柱浓度月均值变化趋势14一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响 NOx排

8、放对排放对NO2浓度的影响浓度的影响2011年城市二氧化氮年均浓度分布年城市二氧化氮年均浓度分布15一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响 NOx排放对排放对O3的影响的影响NO+HC+O2NO2+O3光照光照16一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响 NOx排放对排放对PM2.5的影响的影响城市城市年年PM2.5质量浓度，质量浓度，ug/m3NO3-，%NO3-/SO42-北京北京1999-20071457.70.62上海上海2003-2005956.60.6大

9、连大连2005574.30.59成都成都200210060.37广州广州20021056.90.6深圳深圳2002625.80.33PM2.5中中NO3-的比例的比例17一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响 NOx排放对酸沉降的影响排放对酸沉降的影响华北东部、东北、华东和华南部分地区，氮当量华北东部、东北、华东和华南部分地区，氮当量贡献接近或超过硫的一半贡献接近或超过硫的一半CMA, 200918一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响 NOx污染控制的环境效益污

10、染控制的环境效益SO2NOXNH3VOC一次一次 PM一次污染一次污染酸沉降酸沉降地表地表O3细颗粒物细颗粒物富营养化富营养化19一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物减排措施与途径氮氧化物减排措施与途径 燃烧过程产生的燃烧过程产生的NOx燃料型燃料型NOx燃料中的固定氮燃料中的固定氮生成的生成的NOx热力型热力型NOx高温下高温下N2与与O2反应生成的反应生成的NOx瞬时瞬时NOx低温火焰下由于含碳低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的自由基的存在生成的NOx20一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物减排措施与途径氮氧化物减排措施与途

11、径 固定燃烧源氮氧化物排放控制技术固定燃烧源氮氧化物排放控制技术污染源污染源平均排放系数平均排放系数煤煤民用（包括商业）民用（包括商业）工业及电力工业及电力 4 kg/t煤煤7-18.5 kg/t煤煤燃料油燃料油民用（包括商业）民用（包括商业）工业工业电力电力 1.4-8.6 kg/1000升油升油8.7 kg/1000升油升油12.5 kg/1000升油升油天然气天然气民用（包括商业）民用（包括商业）工业工业电力电力 1.85 kg/1000m3天然气天然气3.4 kg/1000m3天然气天然气6.25 kg/1000m3天然气天然气未采取控制措施时的未采取控制措施时的NOX排放系数排放系数

12、21一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物减排措施与途径氮氧化物减排措施与途径 固定燃烧源固定燃烧源氮氧化物排放控制技术氮氧化物排放控制技术思考题：氮氧化物和硫氧化物在性质、来源、影响和控制上的异同？思考题：氮氧化物和硫氧化物在性质、来源、影响和控制上的异同？氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的性质、来源及影响低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术烟气脱硝技术烟气脱硝技术烟气同时脱硫脱硝技术烟气同时脱硫脱硝技术固定源氮氧化物控制技术评价固定源氮氧化物控制技术评价我国氮氧化物排放控制策略我国氮氧化物排放控制策略 22本章主要内容本章主要内容23二、低氮氧化物燃烧技术二

13、、低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术概述低氮氧化物燃烧技术概述传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术比较低氮氧化物燃烧技术比较 控制控制NOx形成的因素形成的因素24燃烧区温度及其分布燃烧区温度及其分布二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术概述低氮氧化物燃烧技术概述 控制控制NOx形成的因素形成的因素25二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术概述低氮氧化物燃烧技术概述燃烧区温度及其分布燃烧区温度及其分布氧浓度：空气燃料比氧浓度：空气燃料比反应时间：燃料及燃烧反应时间：燃料及燃烧

14、产物在火焰高温区和炉产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间膛内的停留时间后燃烧区的冷却程度后燃烧区的冷却程度 主要低主要低NOx燃烧技术燃烧技术26二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术概述低氮氧化物燃烧技术概述传统低传统低NOx燃烧技术燃烧技术先进低先进低NOx燃烧技术燃烧技术低氧燃烧低氧燃烧降低助燃空气预热温度降低助燃空气预热温度烟气循环燃烧烟气循环燃烧分段燃烧技术分段燃烧技术再燃技术再燃技术炉膛内整体空气分级炉膛内整体空气分级的低氮直流燃烧器的低氮直流燃烧器空气分级的低氮旋流空气分级的低氮旋流燃烧器燃烧器浓淡偏差型低氮燃烧浓淡偏差型低氮燃烧器器空气空气/燃料分级低氮燃

15、燃料分级低氮燃烧器烧器 与燃料种类、燃烧方式以及排渣方式有关与燃料种类、燃烧方式以及排渣方式有关 CO、HC、碳黑产生量增加、碳黑产生量增加27二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术低氧燃烧低氧燃烧传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术最小空气最小空气过剩系数过剩系数 燃烧空气由燃烧空气由27oC预热到预热到315oC，NO排放量增加排放量增加3倍倍 降低火焰区的温度峰值，适合燃气锅炉降低火焰区的温度峰值，适合燃气锅炉28二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术降低助燃空气预热温度降低助燃空气预热温度传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术 适合液态排渣炉、燃油和燃气锅炉适

16、合液态排渣炉、燃油和燃气锅炉29降低氧浓度和燃烧区温度降低氧浓度和燃烧区温度主要减少热力型主要减少热力型NOx再循环风机再循环风机去引风机去引风机送风机送风机空气烟气空气烟气混合器混合器空气预热器空气预热器锅炉锅炉二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术烟气循环燃烧烟气循环燃烧传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术 不适于固态排渣炉不适于固态排渣炉30二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术烟气循环燃烧烟气循环燃烧传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术 第一段：氧气不足，烟气温度低，抑制燃料型和热力型第一段：氧气不足，烟气温度低，抑制燃料型和热力型NOx生成生成 第二段：二

17、次空气，第二段：二次空气，CO、HC完全燃烧，烟气温度低，完全燃烧，烟气温度低，动力学上限制了动力学上限制了NOx的生成的生成31燃尽风喷口燃尽风喷口一次风、煤粉一次风、煤粉和二次风和二次风低氧燃烧低氧燃烧抑制抑制NOx生成生成保证完全保证完全燃烧燃烧燃尽风风量：燃尽风风量：5%30%喷嘴位置喷嘴位置二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术分段燃烧技术分段燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术32二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术分段燃烧技术分段燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术 在炉膛的特定区域内注入在炉膛的特定区域内注入再燃燃料再燃燃料(占燃料

18、总量的占燃料总量的10%-30%) 再燃燃料：天然气；微细再燃燃料：天然气；微细的煤粉的煤粉(停留时间长停留时间长) 与燃尽风配合使用可减少与燃尽风配合使用可减少60%的氮排放的氮排放33二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术再燃技术再燃技术传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术34二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术再燃技术再燃技术传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术35 燃尽风量：燃尽风量：5-30%，燃煤炉，燃煤炉20% 减少减少NOx排放排放20%-60%二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术炉膛整体空气分级的低炉膛整体空气分级的低NOx燃烧器燃烧器先

19、进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术四角切圆燃烧器四角切圆燃烧器36二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 改造案例改造案例炉膛整体空气分级的低炉膛整体空气分级的低NOx燃烧器燃烧器先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术思考题：设计炉膛整体空气分级的直流低思考题：设计炉膛整体空气分级的直流低NOxNOx燃烧器关键是什么？燃烧器关键是什么？37与燃尽风结合可减与燃尽风结合可减少少50%以上以上NOx二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 一次火焰区：富燃，一次火焰区：富燃，N组分析出但难以转化组分析出但难以转化 二次火焰区：燃尽二次火焰区：燃尽CO、HC等等空气分级的低空

20、气分级的低NOx旋流燃烧器旋流燃烧器(燃烧器分级燃烧燃烧器分级燃烧)先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术 富粉流的空气量少，抑制燃料型富粉流的空气量少，抑制燃料型NOx的生成；的生成； 贫粉流因空气量多，燃料型贫粉流因空气量多，燃料型NOx生成增多，但因温度低，生成增多，但因温度低，热力型热力型NOx减少减少38二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术浓淡偏差型低浓淡偏差型低NOx燃烧器燃烧器先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术 接近理论空燃比的空气和燃料形成稳定的一次火焰接近理论空燃比的空气和燃料形成稳定的一次火焰 一次火焰区下游形成低氧还原区，还原已生成的一次火焰区下游

21、形成低氧还原区，还原已生成的NOx 通入分级空气，控制氧的浓度，减少通入分级空气，控制氧的浓度，减少NOx的发生的发生39还原燃料比还原燃料比例例2030%二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术空气空气/燃料分级的低燃料分级的低NOx燃烧器燃烧器先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术40直流燃烧器三级燃烧技术直流燃烧器三级燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术空气空气/燃料分级的低燃料分级的低NOx燃烧器燃烧器先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术41燃料分级燃烧时炉内燃料分级燃烧时炉内NOX浓度沿燃烧室长度分布浓度沿燃烧室长度分布二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮

22、氧化物燃烧技术空气空气/燃料分级的低燃料分级的低NOx燃烧器燃烧器先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术各种低各种低NOx燃烧技术的运行效果燃烧技术的运行效果42燃烧器布燃烧器布置形式置形式煤种煤种一次控制技术一次控制技术NOx去除效去除效率范围，率范围，%NOx平均去除平均去除效率，效率，%锅炉锅炉数量数量墙式墙式烟煤烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器8.670.139.262墙式墙式烟煤烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器+燃尽风燃尽风32.771.953.316墙式墙式亚烟煤亚烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器19.480.345.516墙式墙式亚烟煤亚烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器+燃尽风燃尽风40.080.963.

23、44切圆切圆烟煤烟煤强耦合强耦合燃尽风燃尽风17.265.435.026切圆切圆烟煤烟煤分离分离燃尽风燃尽风23.370.836.615切圆切圆烟煤烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器+燃尽风燃尽风38.172.254.919切圆切圆亚烟煤亚烟煤强耦合燃尽风强耦合燃尽风11.374.445.418切圆切圆亚烟煤亚烟煤分离分离燃尽风燃尽风33.965.445.63切圆切圆亚烟煤亚烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器+燃尽风燃尽风48.277.260.523二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术比较低氮氧化物燃烧技术比较不同低不同低NOX燃烧技术的燃烧技术的NOX排放值比较排放值比较43二、低氮氧

24、化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术比较低氮氧化物燃烧技术比较低氮燃烧技术小结低氮燃烧技术小结44技术名称技术名称效果效果优点优点缺点缺点低氧燃烧低氧燃烧最多降低最多降低20%投资最少投资最少有运行经验有运行经验导致飞灰含碳量增加导致飞灰含碳量增加烟气再循环烟气再循环（FGR） 最多最多20%能改善混合和燃烧能改善混合和燃烧中等投资中等投资增加再循环风机增加再循环风机空气分级燃烧空气分级燃烧（OFA）最多最多30%投资低投资低有运行经验有运行经验并不是对所有炉膛都适用，有并不是对所有炉膛都适用，有可能引起炉内腐蚀和结渣，并可能引起炉内腐蚀和结渣，并降低燃烧效率降低燃烧效率燃料分

25、级燃烧燃料分级燃烧（再燃）（再燃）达到达到50%适用于新的和改造的适用于新的和改造的锅炉；可减少已形成锅炉；可减少已形成的的NOx；中等投资；中等投资可能需要第二种燃料，可能导可能需要第二种燃料，可能导致飞灰含碳量增加致飞灰含碳量增加低低NOx燃烧器燃烧器与空气分级燃烧与空气分级燃烧合用时超过合用时超过60%适用于新的和改造的适用于新的和改造的锅炉，中等投资锅炉，中等投资有运行经验有运行经验结构比常规燃烧器复杂，有可结构比常规燃烧器复杂，有可能引起炉膛结渣和腐蚀，并降能引起炉膛结渣和腐蚀，并降低燃烧效率低燃烧效率二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术比较低氮氧化物燃烧技

26、术比较氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的性质、来源及影响低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术烟气脱硝技术烟气脱硝技术烟气同时脱硫脱硝技术烟气同时脱硫脱硝技术固定源氮氧化物控制技术评价固定源氮氧化物控制技术评价我国氮氧化物排放控制策略我国氮氧化物排放控制策略 45本章主要内容本章主要内容46三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术概述选择性非催化还原技术选择性非催化还原技术选择性催化还原技术选择性催化还原技术吸收法烟气脱硝技术吸收法烟气脱硝技术吸附法烟气脱硝技术吸附法烟气脱硝技术47选择性催化还原选择性催化还原(Selective catalytic reduction,

27、SCR)吸收法吸收法脱硝技术的难点脱硝技术的难点:处理烟气体积大处理烟气体积大NOx浓度相当低浓度相当低NOx的总量相对较大的总量相对较大硝酸盐可溶硝酸盐可溶选择性非催化还原选择性非催化还原(Selective noncatalytic reduction, SNCR)吸附法吸附法三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术在美国火电厂的应用烟气脱硝技术在美国火电厂的应用48三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术在中国火电厂的应用烟气脱硝技术在中国火电厂的应用49十二五：单机容量十二五：单机容量30万千瓦以上（含）的燃煤机组

28、全部加装脱硝设施万千瓦以上（含）的燃煤机组全部加装脱硝设施三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术概述尿素和氨基化合物作为还原剂，较高反应温度尿素和氨基化合物作为还原剂，较高反应温度选择性非催化还原技术选择性非催化还原技术(SNCR)509301090三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术SNCR的化学反应原理的化学反应原理51三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)还还原原反反应应NH3/尿素尿素清洁烟气清洁烟气 主化学反应主化学反应 需要控制温度避免潜在氧化反应发生需要控制温度避免潜在氧化反应发生 还可能生成还可能生成N2O，NOx

29、脱除效率越高，脱除效率越高，N2O的生成量的生成量也随之增加也随之增加SNCR的化学反应原理的化学反应原理52三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)OH6N4ONO4NH42223OH2CON2O5 . 0NO2)NH(CO222222OH6NO4O5NH4223OH6N2O3NH42223氨氨尿素尿素温度温度53三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术SNCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)氨氮摩尔比氨氮摩尔比54NSR=(NH3/NOx的实际摩尔比的实际摩尔比)/(NH3/NOx的化学计量摩尔比的

30、化学计量摩尔比)三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术SNCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)55三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)氨氮摩尔比氨氮摩尔比SNCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素 增加传给液滴的能量；增加传给液滴的能量； 增加喷嘴的个数；增加喷嘴的个数； 增加喷射区的数量；增加喷射区的数量； 改进雾化喷嘴的设计以改进雾化喷嘴的设计以改善液滴的大小、分布改善液滴的大小、分布、喷雾角度和方向、喷雾角度和方向56三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术混合程度混合程度SNCR脱硝效率的影响因

31、素脱硝效率的影响因素选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)57三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术停留时间停留时间(0.5s)SNCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)使用使用NH3的的NOx脱除率比使用尿素的高脱除率比使用尿素的高1020%58三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术还原剂的种类和浓度还原剂的种类和浓度SNCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)59三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术烟气中初始烟气中初始NOx浓度浓度SNCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素选择性非催化

32、还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)（1）技术成熟可靠）技术成熟可靠（2）初次投资低）初次投资低（4）系统运行稳定）系统运行稳定（5）设备模块化，占地小）设备模块化，占地小（6）无副产品）无副产品问题：还原剂利用率低、脱硝效率低、氨逃逸问题：还原剂利用率低、脱硝效率低、氨逃逸60三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术SNCR脱硝技术特点脱硝技术特点选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)61三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术概述选择性非催化还原技术选择性非催化还原技术选择性催化还原技术选择性催化还原技术吸收法烟气脱硝技术吸收法烟气脱硝技术吸附法烟气脱硝技术吸

33、附法烟气脱硝技术 温度：温度：290430 还原剂：氨、尿素还原剂：氨、尿素 催化剂：贵金属、金催化剂：贵金属、金属氧化物、炭基催化属氧化物、炭基催化剂、分子筛剂、分子筛 主反应主反应 潜在副反应潜在副反应OH12N7NO6NH8OH6N4ONO4NH422232223223H3NNH2(450)322SO2OSO2三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化反应原理催化反应原理选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)OH6NO4O5NH4223OH6N2O3NH4222362ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-

34、Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me

35、-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH

36、3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生快反应快反应慢反应慢反应B酸中心酸中心新催化剂新催化剂三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化反应原

37、理催化反应原理选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Ac

38、tive SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHN

39、HH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Activ

40、e Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生OH6N4ONO4NH4222363 催化剂载体催化剂载体TiO2 活性组分活性组分V2O5；V2O5-WO3；V2O5-MoO3 类型类型WO3MoO3类型类型WO3MoO3SiO25.13.4Na2O0.010.01Al2O30.653.9K2O0.020.02Fe2O30.010.14SeO21.13.4TiO279.773.3P2O50.010.01CaO0.790.01V2O50.591.6MgO0.010.01MoO312.9BaO0.010.01WO311.0三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的化学组

41、成催化剂的化学组成选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)64板式板式蜂窝式蜂窝式说明说明抗飞灰磨损能力抗飞灰磨损能力优优一般一般板式不锈钢作为基料板式不锈钢作为基料抗堵塞能力抗堵塞能力优优一般一般板式几何形状弯角较少板式几何形状弯角较少烟气阻力烟气阻力良良一般一般蜂窝式与烟气接触面积大蜂窝式与烟气接触面积大催化剂体积催化剂体积一般一般优优蜂窝式比表面积大，体积小蜂窝式比表面积大，体积小机械强度机械强度优优一般一般抗热冲击能力抗热冲击能力一般一般优优板式多层结构板式多层结构催化剂可再生性催化剂可再生性差差优优一般组合成一般组合成211m3的模块，其比表面积的模块，其比表面积为为50010

42、00 m2/m3三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的结构形式催化剂的结构形式选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)65三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的烧结、中毒和结垢催化剂的烧结、中毒和结垢选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR) 催化剂烧结：通过加入钨解决催化剂烧结：通过加入钨解决PRIMARYPARTICLE OFTIO2SECONDARYPARTICLE OFTIO2FRESH CATALYST HEAT SINTERED CATALYST 新催化剂热烧结的催化剂TiO2二级颗粒TiO2一级颗粒PRIMARYPARTICLE OFTIO2SECO

43、NDARYPARTICLE OFTIO2FRESH CATALYST HEAT SINTERED CATALYST 新催化剂热烧结的催化剂TiO2二级颗粒TiO2一级颗粒66三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的烧结催化剂的烧结、中毒和结垢中毒和结垢选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR) 碱金属中毒：要求灰分中碱金属中毒：要求灰分中Na2O1.0%, K2O3.0% HOO-Me-O- -Me-FRESH CATALYSTNa (K)OO-Me-O- -Me-AKALINE DETERIORATIONNa+ (K=)新催化剂失活的催化剂 HOO-Me-O- -Me-FRESH

44、 CATALYSTNa (K)OO-Me-O- -Me-AKALINE DETERIORATIONNa+ (K=)新催化剂失活的催化剂FRESHGASEOUS ARSENIC DETERIORATUION-Me-O-Me-O-Me-OOOH-Me-O-Me-O-Me-OOO-As-O-As-O - As-OOOAs2O3 O2HoneycombCatalystAs2O5Active MaterialSupport (Ti-W)PrimaryParticleOf Catalyst蜂窝型催化剂载体（Ti-W）活性材料催化剂砷中毒新催化剂FRESHGASEOUS ARSENIC DETERIORAT

45、UION-Me-O-Me-O-Me-OOOH-Me-O-Me-O-Me-OOO-As-O-As-O - As-OOOAs2O3 O2HoneycombCatalystAs2O5Active MaterialSupport (Ti-W)PrimaryParticleOf Catalyst蜂窝型催化剂载体（Ti-W）活性材料催化剂砷中毒新催化剂 砷中毒：要求煤中砷浓度低于砷中毒：要求煤中砷浓度低于5mg/kg67三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的烧结催化剂的烧结、中毒和结垢中毒和结垢选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR) 结垢：非金属氧化物的沉积结垢：非金属氧化物的沉积2NH

46、3 +SO3 +H2O (NH4)2SO4 FRESHCALCIUM DETERIORATIONCaSO4CaSO4新催化剂结垢的催化剂 FRESHCALCIUM DETERIORATIONCaSO4CaSO4新催化剂结垢的催化剂68三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的烧结催化剂的烧结、中毒和结垢中毒和结垢选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)锅炉类型锅炉类型湿式排渣湿式排渣干式排渣干式排渣烧结烧结可忽略可忽略可忽略可忽略碱金属碱金属小小小小非金属氧化物非金属氧化物大大大大氧化砷氧化砷飞灰再循环的情况下较大飞灰再循环的情况下较大中等中等积灰积灰小小小小腐蚀腐蚀小小小小煤中微

47、量元素最高允许含量煤中微量元素最高允许含量元素元素FClAsCuPbZnCrCdNiHg允许含量，允许含量，mg/kg6210005.626820501210.3各种因素对催化剂活性的影响各种因素对催化剂活性的影响69温度温度70铂、钯等贵金属：铂、钯等贵金属：175290金属氧化物：金属氧化物：260450沸石：沸石：345590活性炭：活性炭：100150三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 影响影响SCR脱硝效率的主要工艺参数脱硝效率的主要工艺参数选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)71三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术NH3/NOx摩尔比摩尔比 影响影响SCR脱硝效率的主要工艺参数

48、脱硝效率的主要工艺参数选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)72三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术停留时间停留时间 影响影响SCR脱硝效率的主要工艺参数脱硝效率的主要工艺参数选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)当停留时间当停留时间 t 较短时，较短时，NOx去除效率去除效率 随随 t 增加而增加，当增加而增加，当 t 大于大于200ms， 逐渐下降逐渐下降73三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱硝工艺：高温高尘布置脱硝工艺：高温高尘布置选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)370烟气温度满足催烟气温度满足催化剂运行条件化剂运行条件催化剂应防中毒催化剂应防中毒和堵塞

49、和堵塞二氧化二氧化硫氧化硫氧化37037015037074热端电除尘器去除灰分，并有较适宜的催化温度热端电除尘器去除灰分，并有较适宜的催化温度ESP在高温下很难正常运行，因此工业应用不多在高温下很难正常运行，因此工业应用不多二氧化硫氧化二氧化硫氧化三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱硝工艺：高温低尘布置脱硝工艺：高温低尘布置选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)753701509060340370370三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱硝工艺：低温低尘布置脱硝工艺：低温低尘布置选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)对催化剂材料没有要求对催化剂材料没有要求催化剂使用

50、寿命长催化剂使用寿命长不存在三氧化硫问题不存在三氧化硫问题需要配备需要配备GGH，将烟气加热到一定，将烟气加热到一定温度，以满足催化剂的运行要求温度，以满足催化剂的运行要求投资和运行成本高于高尘布置方式投资和运行成本高于高尘布置方式适合于老厂改造适合于老厂改造76三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱硝工艺构成脱硝工艺构成选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)去去ESP /FGD77三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱硝反应器脱硝反应器选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)78三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱硝反应器脱硝反应器选择性催化还原选择性催化还原技术

51、技术(SCR)氨氨/空气混合气体喷射系统：空气混合气体喷射系统：79三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱硝反应器脱硝反应器选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)涡流混合器：在烟道内部选择适当的直管段，布置几个涡流混合器：在烟道内部选择适当的直管段，布置几个圆形或其他形状的扰流板，并倾斜一定的角度，在背向圆形或其他形状的扰流板，并倾斜一定的角度，在背向烟气流动方向的适当位置安装氨气喷嘴，这样在烟气流烟气流动方向的适当位置安装氨气喷嘴，这样在烟气流动的作用下，就会在扰流板的背面形成涡流区动的作用下，就会在扰流板的背面形成涡流区星形混合器星形混合器三角翼三角翼混合器混合器80三、烟气脱

52、硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱硝反应器脱硝反应器选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)吹灰器吹灰器蒸汽吹灰器：蒸汽吹灰器：蒸汽压力：蒸汽压力：0.6-1.0MPa温度：高于饱和温度温度：高于饱和温度50-100度度吹扫频率根据积灰吹扫频率根据积灰情况定；情况定；各层吹扫时间错开各层吹扫时间错开81三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱硝反应器脱硝反应器选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)吹灰器吹灰器声波吹灰器：气流冲击钛合金膜片而产生声波声波吹灰器：气流冲击钛合金膜片而产生声波, 声波通过喇叭导管放声波通过喇叭导管放大大,产生共振清除设备上的堆积灰尘产生共振清除设备上的

53、堆积灰尘, 再通过重力或气流将灰尘带走再通过重力或气流将灰尘带走吹灰器名称吹灰器名称蒸汽吹灰器蒸汽吹灰器声波吹灰器声波吹灰器吹灰介质吹灰介质蒸汽蒸汽压缩空气压缩空气使用范围使用范围 结渣、松散性灰及粘性灰结渣、松散性灰及粘性灰松散性灰松散性灰运行方式运行方式每隔每隔8h吹灰一次吹灰一次每隔每隔10min吹吹10s 优缺点优缺点设备系统较为可靠。设备系统较为可靠。系统复杂，吹灰有死角，运行系统复杂，吹灰有死角，运行费用高。费用高。 每使用每使用12年需更换年需更换部件，装置占地面积大部件，装置占地面积大设备系统简单，使用安设备系统简单，使用安全，维护量较小，成本全，维护量较小，成本低。能量低，通

54、常钛合低。能量低，通常钛合金膜片的寿命为金膜片的寿命为5年年 噪音噪音噪音小噪音小噪音大，需做隔音处理噪音大，需做隔音处理有效吹灰半径有效吹灰半径010m 010m 运行费用比较运行费用比较基数为基数为1 204082三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱硝反应器脱硝反应器选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)吹灰器吹灰器83还原剂还原剂液氨液氨氨水氨水尿素尿素脱硝剂成本脱硝剂成本便宜便宜(1)贵（贵（1.5）最贵（最贵（1.8）生成生成1kg氨气需氨气需要原料要原料1.01kg(99%氨氨)4kg（25%氨）氨） 1.76kg运输成本运输成本贵贵贵贵便宜便宜安全性安全性有毒、危险

55、有毒、危险有毒、危险有毒、危险无害无害储存储存高压高压常压常压常压、干态常压、干态储存方式储存方式储罐储罐储罐储罐料仓料仓初始投资初始投资便宜便宜贵贵贵贵运行费用运行费用便宜，用热蒸发便宜，用热蒸发贵，汽提贵，汽提贵，水解或热解贵，水解或热解三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 还原剂系统还原剂系统选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)还原剂的比较还原剂的比较84三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱硝的特点脱硝的特点选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)优点：优点： （1）NOX削减率可以达到削减率可以达到90-95以上以上 （2）氨泄漏量低，）氨泄漏量低，0-5ppm （3

56、）工艺成熟，广泛应用于日本、欧洲的燃气、）工艺成熟，广泛应用于日本、欧洲的燃气、燃油和燃煤锅炉燃油和燃煤锅炉问题：投资及运行费用高、催化剂中毒、氨储存问题：投资及运行费用高、催化剂中毒、氨储存85三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR-SNCR联合脱硝技术联合脱硝技术选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)前段前段:8501100后后段段:3204002222222221)(2COOHNONHCONOOHNNHNONOOHNNHNOOHNONHNO22322232222332212786644486三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR/SNCR脱硝技术比较脱硝技术比较选择性催化还原

57、选择性催化还原技术技术(SCR)87三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR/SNCR脱硝技术比较脱硝技术比较选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)88三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 水吸收法水吸收法 浓硫酸吸收法浓硫酸吸收法 碱液吸收碱液吸收吸收法烟气脱硝技术吸收法烟气脱硝技术OHNO2HNO2HNO3HNOHNOOHNO22322322OHNOHSO2SOH2NONO24422)NH( ,Mg,Ca,Na,KMCONaNO2CONaNONOCONaNO2CONaNO2OHMNO2MOH2NONOOHMNOMNOMOH2NO242222322223222222232 必须首先将必须

58、首先将NO氧化为氧化为NO2，NO/NO21效果最佳效果最佳 适用于适用于NOx浓度较高且以浓度较高且以NO2为主的化工行业废气处理为主的化工行业废气处理89三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤化学原理化学原理影响因素影响因素吸附法烟气脱硝技术吸附法烟气脱硝技术活性炭不仅能吸附活性炭不仅能吸附NO2，还能促进，还能促进NO氧化成氧化成NO2，特制活性炭，特制活性炭还可使还可使NOX还原成还原成N22NO+C=N2+CO22NO2+2C=N2+2CO2活性炭定期用碱液再生处理活性炭定期用碱液再生处理2NO2+2NaOH =N

59、aNO3+NaNO2+H2O含氧量：含氧量：NOx尾气中含氧量越大，则净化效率越高尾气中含氧量越大，则净化效率越高水分：水分有利于活性炭对水分：水分有利于活性炭对NOx的吸附的吸附吸附温度：吸附是放热过程，低温有利于吸附吸附温度：吸附是放热过程，低温有利于吸附接触时间和空塔速度：接触时间长，空塔速度低，吸附效率高接触时间和空塔速度：接触时间长，空塔速度低，吸附效率高氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的性质、来源及影响低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术烟气脱硝技术烟气脱硝技术烟气同时脱硫脱硝技术烟气同时脱硫脱硝技术固定源氮氧化物控制技术评价固定源氮氧化物控制技术评价我国氮氧化物排放控制策略我国

60、氮氧化物排放控制策略 90本章主要内容本章主要内容91四、烟气同时脱硫脱硝技术四、烟气同时脱硫脱硝技术电子束辐射法电子束辐射法湿法同时脱硫脱硝技术湿法同时脱硫脱硝技术干法同时脱硫脱硝技术干法同时脱硫脱硝技术电子束辐射同时脱硫脱氮工艺电子束辐射同时脱硫脱氮工艺9265-70度度四、烟气同时脱硫脱硝技术四、烟气同时脱硫脱硝技术 工艺流程工艺流程电子束辐射同时脱硫脱氮工艺电子束辐射同时脱硫脱氮工艺93四、烟气同时脱硫脱硝技术四、烟气同时脱硫脱硝技术 反应原理反应原理自由基生成：自由基生成：N2, O2, H2O + eOH*, O*, HO2*, N*SO2氧化并生成氧化并生成H2SO4：42OH3