脱硝-SNCR-SCR-简介

选选择择性性催催化化还还原原 选择性催化还原法 Selective Catalytic Reduction SCR 的原理是在催 化剂作用下 还原剂 NH3 在相对较低的温度下将 NO 和 NO2 还原成 N2 而几 乎不发生 NH3 的氧化反应 从而提高了 N2 的选择性 减少了 NH3 的消耗 其中主要反应如下 4NH3 6NO 5N2 6H2O 8NH3 6NO2 7N2 12H2O 4NH3 3O2 2N2 6H2O 4NH3 5O2 4NO 6H2O 2NH3 可逆生成 N2 3H2 SCR 系统由氨供应系统 氨气 空气喷射系统 催化反应系统以及控制系 统等组成 为避免 烟气再加热消耗能量 一般将 SCR 反应器置于省煤器后 空气预热器之前 即 高尘段布置 氨气在加入空气预热器前的水平管道上加 入 与烟气混合 催化反应系统是 SCR 工艺的核心 设有 NH3 的喷嘴和粉煤灰的吹扫装 置 烟气顺着烟道进入装载了催化剂的 SCR 反应器 在催化剂的表面发生 NH3 催化还原成 N2 催化剂是整个 SCR 系统关键 催化剂的设计和选择是由 烟气条件 组分来确定的 影响其设计的三个相互作用的因素是NOx 脱除 率 NH3 的逃逸率和催化剂体积 目前普遍使用的是 商用钒系催化剂 如 V2O5 TiO2 和 V2O5 WO3 TiO2 在形式上主要有板式 蜂窝式和波纹板式三 种 该工艺于 20 世纪 70 年代末首先在日本开发成功 80 年代以后 欧洲 和美国相继投入工业应用 在 NH3 NOx的摩尔比为 1 时 NOx的脱除率可达 90 NH3 的逃逸量控制在 5 mg L 以下 由于技术的成熟和高的脱硝率 SCR 法现已在世界范围内成为大型工业 锅炉烟气脱硝的主流工艺 截至 2010 年底 我国已投运的烟气脱硝机组容 量超过 2 亿 kW 约占煤电机组容量的 28 其中 SCR 机组占 95 柴油机所产生的微粒 PM 和氮氧化物 NOx 是排放中两种最主要的污染 物 从目前降低汽车尾气排放的技术途径来看 要达到欧 排放标准 一 般不再从发动机本身的结构方面采取措施 通常是采取排气后处理的方式来 降低污染物的排放量 而尿素 SCR 选择性催化还原法是最具现实意义的方 法 它能把发动机尾气中的 NOx 减少 50 以上 SCR 技术的优点 增加升功率 降低热损耗 Low heat rejection 对比欧三产品 发动机结构没有改变 对比欧三产品 燃油经济性得到改善 机油更换周期更长 Low soot 尿素的成本低 升级至欧五的能力 SNCR SNCR 选择性非催化还原 英文名称 selective non catalytic reduction 选择性非催化还原是指无催化剂的作用下 在适合脱硝反应的 温度 窗口 内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水 该技术一 般采用炉内喷氨 尿素或氢氨 酸作为还原剂还原 NOx 还原剂只和烟气中 的 NOx 反应 一般不与氧反应 该技术不采用催化剂 所以这种方法被称为 选择性非催化还原法 SNCR 由于该工艺不用催化剂 因此必须在高温区 加入还原剂 还原剂喷入炉膛温度为 850 1100 的区域 迅速热分解 成 NH3 与烟气中的 NOx 反应生成 N2 和水 采用氨作为还原剂的 SNCR 称为 De NOx 法 尿素为还原剂的为 NOxOUT 法 采用 NH3 作为还原剂 在温度为 900 1 100 的范围内 还原 NOx 的 化学反应方程式主要为 4NH3 4NO O2 4N2 6H2O 4NH3 2NO 2O2 3N2 6H2O 8NH3 6NO2 7N2 12H2O 而采用尿素作为还原剂还原 NOx 的主要化学反应为 NH4 2CO 2NH2 CO NH2 NO N2 H2O CO NO N2 CO2 SNCR 常用于锅炉炉膛 将 NOx 排放量降至大约 200mg Nm3 用炉内 SNCR 系统的还原剂制备 稀释 喷射 控制系统的基础上 加装烟气尾部脱 硝装置 SCR 组成 SNCR SCR 联合脱硝工艺 氮氧化物排放标准氮氧化物排放标准 吨熟料氮氧化物排放多少千克才是控制氮氧化物的关键 在国家经济和环保发展需要的前提下 结合水泥工业与其他重化工业的国 情 适当考虑不同地区经济发展程度 环境允许容量和水泥企业剩余服役期限 的差异 通过科学综合的方法 有关领域充分研讨协调 寻求最佳的 可操作 的 分阶段的实施方案 建立在线检测 第三者核查 奖惩分明的长效机制 显然 这是一项涉及社会各方面因素的 较复杂的系统工程 需要精心组织和 领导 更需要决策层的视野和智慧 建议尽快组织修订水泥工业氮氧化物排放标准 要提出修订到什么程度 如何保障有效实施 体现全民的最大利益 促进各行业的共同合理发展等 供 主管部门最终决策 颁布实施 目前 有来自各界的各种想法和说法 各抒己见完全正常 但媒体报道不 应偏颇 比如 有报道称我国水泥厂的环保排放全都不合格 事实上 我国新 型干法水泥厂绝大多数均已全面符合现行国家排放标准 只是假设将现行氮氧 化物排放标准由 800mg m3 改为 300mg m3 那么现在的水泥厂在这一指标上就 可能全都不合格了 水泥行业虽然已在酝酿氮氧化物减排问题 但并未料到标准会如此严格 因而 直觉反映可能考虑行业运行成本和利润因素较多 修订标准本身就是一项科学的 综合协调权衡的课题 完全可以用科学精 神和方法来妥善解决问题 必要时肯定应该以大局为重 水泥工业付出一定的 代价也是履行社会责任必须承担的义务 义不容辞 理所当然 另一方面 国 家是否可以像对待火力发电厂氮氧化物减排一样给予水泥厂适当的脱硝激励政 策 引导各行业实现共同可持续发展 至于我国水泥工业氮氧化物排放标准修订到多少为宜 建议借鉴参考欧盟 和德日美发达国家的标准 欧盟 500mg m3 800mg m3 约吨熟料氮氧化物排放 0 8kg 1 28kg 德国 200mg m3 400mg m3 约吨熟料氮氧化物排放 0 32kg 0 64kg 日本 300mg m3 600mg m3 约吨熟料氮氧化物排放 0 48kg 0 96kg 美国 400mg m3 700mg m3 约吨熟料氮氧化物排放 0 64kg 1 12kg 酌情而定 分地区分阶段实施为宜 其实 在水泥生产中 吨熟料氮氧化物排放多少千克 这项限值才是 控制氮氧化物排放总量的关键所在 近日 环保部网站消息显示 副部长张力军在考察调研时表示 环保部正在 研究的水泥行业氮氧化物排放标准 将会很严格 看来 水泥行业氮氧化物减 排已势在必行 由于新的排放标准尚未出台 业界对此的猜测与分析一直就未 停止过 环保部污染物排放总量控制司司长刘炳江日前发表署名文章指出 2011 年 4 项主要污染物预计会出现 三降一升 其中氮氧化物排放量仍呈快速增长趋 势 与此同时 我国今年污染减排任务是 同去年相比 二氧化硫 化学需氧 量排放量分别减少 2 氨氮排放量减少 1 5 氮氧化物排放量为零增长 这意 味着 全年污染减排的任务依然艰巨 据了解 环保部在 2012 年将花更大力气抓好氨氮 氮氧化物两项新的指标 减排 丰富和完善减排政策 进一步完善脱硫电价 研究农业源和机动车减排 财政激励政策 同时 要加大考核问责力度 环保部数据显示 去年前三季度 化学需氧量 二氧化硫排放量继续下降 预计全年下降比例为 2 左右 超过减排 1 5 的目标 但是 氨氮排放量仅下降 0 9 氮氧化物排放量反而上升 7 2 而这两项的目标均为实现减排 1 5 如今 水泥行业在 十二五 第一年氮氧化物不降反升 在今年年初引起了 各方的的评论 然而 其中不少业内人士不仅关注了水泥行业该如何减排氮氧 化物 而且对于提高水泥行业氮氧化物排放新标准 可能会对水泥行业带来的 影响 进行了一些思考和分析 江苏科行集团常务副总经理陈学功在 数字水泥网 上表示 中国需要出 台一个较为严格的标准来应对国际上的环保压力 另外 在 PM2 5 中 污染气 体成分 如二氧化硫 氮氧化物 碳氢化合物等 中氮氧化物占的比重是很大的 所以脱硝就成了环保的关键问题 陈学功预测标准出台的时间 就在今年二季度末 另外由于国家向各地方 政府下达了减排任务 地方政府为了完成指标 只能向企业施压 目前各地方 标准也正在陆续出台 现在 广东省已规定 从今年 1 月 1 日起 珠三角 肇庆 惠州有部分区域 除外 新建生产线和现有生产线执行 500 毫克 标准立方米的标准 余下区域则 于 2014 年起开始实施新标准 陈学功还透露 杭州水泥企业的氮氧化物排放标 准为 150 毫克 标准立方米 不过 中国水泥协会秘书长孔祥忠表示 目前 环保部正在研究水泥行业 新的氮氧化物排放标准 研究方案包括 300 毫克 标准立方米和 400 毫克 标准 立方米两种 业内人士强调 当前国内新型干法水泥窑的氮氧化物排放标准普 遍在 800 毫克 标准立方米 新标准一旦确定 将意味着史上最严厉氮氧化物排 放标准出台 这将大幅削减水泥企业的利润水平 记者了解到 目前 国内每吨水泥的生产成本约 180 元 250 元 新的氮氧 化物排放标准修订后 加上水泥脱硝设备投入