第5章 烟气脱硝 (张巍)

1、核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染1第第1 1节节 选择性催化还原法选择性催化还原法第第2 2节节 选择性非催化还原法选择性非催化还原法第第3 3节节 非选择性催化还原法非选择性催化还原法第第4 4节节 组合法组合法第第5 5节节 电子束照射法电子束照射法第第6 6节节 其它干法脱硝技术其它干法脱硝技术第第5 5章章 烟气脱硝烟气脱硝核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染21 1、SCRSCR脱硝系统脱硝系统3 3、氨与氨区、氨与氨区2 2、SCRSCR脱硝反应器脱硝反应器第第1 1节节 选择性催化还原法选择性催化还原法核动力装置

2、控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染3“一个中心，一个中心，两个基本点两个基本点” SCR SCR脱硝系统脱硝系统 锅炉锅炉 换热器换热器 空气空气 电除尘器电除尘器 SO2吸收塔吸收塔 SCR反应器反应器 催化剂催化剂 雾化器雾化器 氨氨/空气混合器空气混合器 氨储罐氨储罐高温高尘工艺流程高温高尘工艺流程一个中心：一个中心：脱硝反应器脱硝反应器两个基本点：两个基本点：催化剂催化剂还原剂还原剂3核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染 (1) 工艺布置工艺布置锅炉锅炉静电除尘器静电除尘器SCR反应器反应器空气预热器空气预热器NH3储罐蒸发器储罐

3、蒸发器去湿法烟气脱去湿法烟气脱硫系统硫系统NH3NH3NH3+空气空气高温高尘高温高尘优点优点烟气温度烟气温度(280-420)符符合催化剂的活性。合催化剂的活性。缺点缺点1. 催化剂中毒、磨损、催化剂中毒、磨损、通道堵塞；通道堵塞；2、NH3与与SO3生成生成(NH4)2SO4;3、SO2氧化成氧化成SO3;4、高温使催化剂烧结。、高温使催化剂烧结。4核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染锅炉锅炉静电除静电除尘器尘器SCR反应器反应器空气预热器空气预热器NH3储罐储罐蒸发器蒸发器NH3NH3+空气空气湿法烟湿法烟气脱硫气脱硫系统系统空气空气去烟囱去烟囱空气空气高

4、温低尘高温低尘优点优点粉尘浓度低可延长催化剂粉尘浓度低可延长催化剂寿命；寿命；不影响锅炉的运行；不影响锅炉的运行；1.氨泄漏量少；氨泄漏量少；缺点缺点含大量含大量SO2，部分氧化成，部分氧化成SO3，并可能生成，并可能生成(NH4)2SO4；300-400 的高温对除尘设的高温对除尘设备性能要求高；备性能要求高；1.国内缺少工程实例运用经国内缺少工程实例运用经验。验。5核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染锅炉锅炉静电除静电除尘器尘器SCR反应器反应器空气预热器空气预热器NH3储罐储罐蒸发器蒸发器NH3NH3+空气空气湿法烟湿法烟气脱硫气脱硫系统系统空气空气气气/

5、气加热器气加热器去烟囱去烟囱空气空气气气/油燃烧器油燃烧器或蒸汽换热器或蒸汽换热器低温低尘低温低尘优点优点空间速度大使得催化剂消耗量减少；空间速度大使得催化剂消耗量减少；氨逃逸量最少；氨逃逸量最少；1.无无SO3产生，防止二次污染；产生，防止二次污染；缺点缺点需要烟气再热系统，增加了投资和运行需要烟气再热系统，增加了投资和运行成本；成本；1.目前还未找到符合反应条件的催化剂。目前还未找到符合反应条件的催化剂。6核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染7a)新鲜催化剂新鲜催化剂b)NH3被吸附被吸附c)NO与与NH3反应反应d)活性恢复活性恢复 (2) 反应机理反应机

6、理4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O催化反应过程催化反应过程核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染8a) 主反应方程主反应方程4NO+4NH3+O24N2+6H2O6NO+4NH35N2+6H2O6NO2+8NH37N2+12H2O 2NO2+4NH3+O23N2+6H2Ob)b)副反应方程副反应方程4NH3+3O22N2+6H2O2NH3N2+3H2 2SO2+O22SO34NH3+5O24NO+6H2ONH3+SO2+H2ONH4HSO42NH3+SO2+H2O(NH4) 2SO4 SCR SCR法脱硝反应机理法脱硝反应机理核动力装置控制核动力装置控制燃

7、烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染9 SCR SCR脱硝反应器脱硝反应器烟气NOx、NH3催化剂层脱硝 洁净气体 遵循遵循“三从（层）四德（的）三从（层）四德（的）”三层：三层：两层催化层，一层备用层两层催化层，一层备用层四的：四的：均匀的：均匀的：喷氨混合均匀喷氨混合均匀低尘的：低尘的：保持含尘量低保持含尘量低低阻的：低阻的：保证阻力较小保证阻力较小达标的：达标的：保证排放达标保证排放达标核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染10 (1) SCR反应器的结构反应器的结构核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染11 (2) SCR脱

8、硝催化剂脱硝催化剂催化剂的选择标准催化剂的选择标准nNOX去除率高（达到去除率高（达到90%以上）以上）n SO2抵抗力强抵抗力强n SO2/SO3转化率低（低于转化率低（低于1%）n 对灰分及热冲击力的抵抗力强对灰分及热冲击力的抵抗力强n 压力损失（阻力）低压力损失（阻力）低核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染12 催化剂的成分催化剂的成分类类 别别活性成分活性成分载载 体体还原剂还原剂特特 点点第一类第一类催化剂催化剂Pt-Rh和和PdAl2O3整体整体式陶瓷式陶瓷NH3缺点是对缺点是对NH3有一定有一定的氧化作用的氧化作用第二类第二类催化剂催化剂V2O5、

9、V2O5-WO3、V2O5-MoO3TiO2NH3、氨水或氨水或尿素尿素催化剂载体的主要作催化剂载体的主要作用是提供大比表面的用是提供大比表面的微孔结构，并在反应微孔结构，并在反应中活性极小，铁基比中活性极小，铁基比钛基催化剂活性要低钛基催化剂活性要低40%CrOx、Al2O3、ZrO2、SiO2、微量、微量MNOx、CaOFe2O3第三类第三类催化剂催化剂Y-沸石、沸石、ZSM系列、系列、MFI、MOR沸石分子沸石分子筛筛NH3、氨水或氨水或尿素尿素具有活性的温度区间具有活性的温度区间可以达到可以达到600核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染13 催化剂的结构

10、形式催化剂的结构形式项目项目催化剂类型催化剂类型蜂窝状蜂窝状波纹板式波纹板式板式板式加工工艺加工工艺均匀挤出式均匀挤出式覆涂式覆涂式覆涂式覆涂式比表面积比表面积大大小小中等中等体积比体积比100%153%176%130%压损压损1.2411.48核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染14抗中毒能力抗中毒能力强强中等中等中等中等安全性安全性不助燃不助燃助燃助燃不助燃不助燃持久性持久性最好最好较差较差较差较差磨损磨损更好更好较差较差更好更好可靠性可靠性更好更好一般一般较差较差催化剂成本催化剂成本更好更好( (能再生利用能再生利用) )一般一般一般一般结论结论最好最好一

11、般一般一般一般核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染蜂窝式催化剂的型式蜂窝式催化剂的型式核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染催化剂吹灰系统催化剂吹灰系统 蒸汽吹灰系统蒸汽吹灰系统 声波吹灰器声波吹灰器核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染典型的催化剂更换安排典型的催化剂更换安排核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染18 催化剂的重要参数催化剂的重要参数a) 脱硝效率脱硝效率100%XXinXoutNOXinNONONOb) 氨逃逸率氨逃逸率氨逃逸率是指反应器出口烟气中的氨浓度（氨逃逸率是指反应

12、器出口烟气中的氨浓度（ppm），），转换成转换成6%氧量、标态、干基的数值。氧量、标态、干基的数值。NH3+SO2转化转化NH4HSO3 (黏黏)NH3进入进入大气大气 (污染污染)要求：要求：5ppm核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染19c) 空间速度空间速度Sv（h-1）Sv是指烟气体积流量（标准状态下的湿烟气）与是指烟气体积流量（标准状态下的湿烟气）与SCR反应塔中催化剂体积的比值，反映烟气在反应塔中催化剂体积的比值，反映烟气在SCR反应塔内停反应塔内停留时间的长短。留时间的长短。catalystvQSVSv T停留停留NOX+NH3反应不充分反应不充分

13、XNO氨逃逸率氨逃逸率Sv u烟气烟气设备不能充分利用设备不能充分利用核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染20d) 催化剂运行寿命催化剂运行寿命催化剂活性自投运开始能够满足脱硝设计性能的时间。催化剂活性自投运开始能够满足脱硝设计性能的时间。通常通常24000he) SO2/SO3转化率转化率222010SOSOTSOnnnT空气预热器空气预热器电除尘器电除尘器（腐蚀）（腐蚀）要求：要求：1%f) SO2/SO3转化率转化率通常通常1kPa核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染21 催化剂失活原理及防治催化剂失活原理及防治a)灰分引起

14、催化剂堵塞灰分破坏催化剂表面结构灰分引起催化剂堵塞灰分破坏催化剂表面结构解决方法：解决方法： 使用表面涂料使催使用表面涂料使催化剂表面磨损降到最化剂表面磨损降到最低；低； 选择合理的催化剂选择合理的催化剂间隔，解决催化堵塞间隔，解决催化堵塞问题。问题。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染22b)热烧结引起催化剂失活热烧结引起催化剂失活新催化剂新催化剂烧结后的烧结后的催化剂催化剂解决方法：解决方法： 在催化剂中加入在催化剂中加入WO3； 增加催化剂的耐热性。增加催化剂的耐热性。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染23c)碱金属中毒碱

15、金属中毒(Ca, Na, K)解决方法：解决方法：减少启动和停机的次数减少启动和停机的次数;尽可能保持尽可能保持SCR 系统处于干燥、温度适宜的环境系统处于干燥、温度适宜的环境;当系统不运行时，保证系统通道门始终关闭。当系统不运行时，保证系统通道门始终关闭。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染24d)催化剂砷中毒催化剂砷中毒As2O3O2未中毒的催化剂结构未中毒的催化剂结构砷中毒的催化剂结构砷中毒的催化剂结构解决方法：解决方法：TiO2/ MoO3 配方是公认的可以使催化剂具有抵抗配方是公认的可以使催化剂具有抵抗砷中毒能力的成分组合砷中毒能力的成分组合; MoO

16、3 可以同砷元素形成稳定的化合物可以同砷元素形成稳定的化合物, 从而使从而使V2O5 免于中毒。免于中毒。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染25e) NH3与与SO3反应生成硫酸氢氨和硫酸氨反应生成硫酸氢氨和硫酸氨问题一：盐碱的形成导致催化剂的堵塞问题一：盐碱的形成导致催化剂的堵塞CaO+SO3 CaSO4问题二：硫酸氨和硫酸氢氨的形成导致催化剂活性问题二：硫酸氨和硫酸氢氨的形成导致催化剂活性部位的堵塞部位的堵塞SO3 +NH3+H2ONH4HSO4 (强粘性强粘性)SO3 +2NH3+H2O(NH4)2SO4解决方法：解决方法：控制较低的控制较低的SO2/S

17、O3转化率转化率;提高运行温度；提高运行温度；控制较低的氨逃逸量。控制较低的氨逃逸量。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染26 氨及氨区氨及氨区“储储”、 “ “解解”、 “ “喷喷” ” 、“混混”核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染27 1、还原剂原料的选择、还原剂原料的选择 液氨液氨无色、刺激性恶臭味，加压储存，合格品含量大于无色、刺激性恶臭味，加压储存，合格品含量大于99.6%，转化为气态时膨胀转化为气态时膨胀850倍，空气中浓度为倍，空气中浓度为15%28%时时易燃烧易燃烧和和爆炸爆炸。 氨水氨水呈弱碱性，对人体有害，浓

18、度为呈弱碱性，对人体有害，浓度为20%30%时相对较安全，时相对较安全，但运输的体积较大，运输的成本相对较高，在空气中达到一但运输的体积较大，运输的成本相对较高，在空气中达到一定浓度时定浓度时也可爆炸也可爆炸。 尿素尿素需要水解或热解，转化为氨气时有需要水解或热解，转化为氨气时有H2O与与CO2产生，工艺产生，工艺复杂，设备与运行成本较高。复杂，设备与运行成本较高。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染28 2、尿素制备氨气工艺、尿素制备氨气工艺 水解法氨气供应系统水解法氨气供应系统核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染29 热解法氨

19、气供应系统热解法氨气供应系统核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染30 3、喷氨格栅、喷氨格栅核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染第第2 2节节 选择性非催化还原法选择性非催化还原法化学原理化学原理各种影响因素各种影响因素31*核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染321.1. 化学原理化学原理（1 1）SNCRSNCR工艺工艺它由它由还原剂贮槽还原剂贮槽、还原剂多层喷入装置还原剂多层喷入装置和和与之配套的控制仪与之配套的控制仪表表组成。还原剂贮运组成。还原剂贮运和操作系统与和操作系统与SCR系系统的相

20、似，但所需的统的相似，但所需的还原剂量比还原剂量比SCR工艺工艺的多；的多；核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染33（2 2）氨逃逸的原因）氨逃逸的原因p 因喷入点温度低影响氨与因喷入点温度低影响氨与NOx的反应；的反应；p 另一种是喷入的还原剂过量，导致还原剂不均匀分布。另一种是喷入的还原剂过量，导致还原剂不均匀分布。由于不可能及时得到有效喷入还原剂的反馈信息，所以控制由于不可能及时得到有效喷入还原剂的反馈信息，所以控制SNCR体系中氨的逸出是相当困难的，但通过在出口设置体系中氨的逸出是相当困难的，但通过在出口设置NH3、检、检测仪可以得到改善。测仪可以得到改

21、善。（3 3）还原剂喷入点的设置）还原剂喷入点的设置还原剂喷入系统必须将还原剂喷到炉膛内还原剂喷入系统必须将还原剂喷到炉膛内最有效的部位最有效的部位，因为，因为NOx的分布在炉膛对流断曲上是经常变化的，如果喷入控制点太少的分布在炉膛对流断曲上是经常变化的，如果喷入控制点太少或锅护整个断面上喷氨不均勾，则会出现较高氨逸出量。或锅护整个断面上喷氨不均勾，则会出现较高氨逸出量。 SNCR法的喷氨点应选择在锅炉炉膛上部相应的位置，并保证法的喷氨点应选择在锅炉炉膛上部相应的位置，并保证与烟气良好混合。若喷入的为尿素溶液，其质量分数宜为与烟气良好混合。若喷入的为尿素溶液，其质量分数宜为50%左右。左右。核

22、动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染34（4 4）还原剂分布）还原剂分布对于大型燃煤锅炉，还原剂的分布更加固难。多层投料同单层投对于大型燃煤锅炉，还原剂的分布更加固难。多层投料同单层投料一样在每个喷入的水平切面上通常都要料一样在每个喷入的水平切面上通常都要遵循锅炉负荷改变引起温度遵循锅炉负荷改变引起温度变化的原则变化的原则。由于由于喷入量喷入量和和喷入区域喷入区域非常复杂，要做到很好的调节也是困难的。非常复杂，要做到很好的调节也是困难的。为保证脱硝反应能以最少的喷为保证脱硝反应能以最少的喷NH3量达到最好的还原效果，必须设法量达到最好的还原效果，必须设法使使NH3

23、与烟气良好地混合；若喷入的与烟气良好地混合；若喷入的NH3不充分反应，则泄漏的不充分反应，则泄漏的NH3不仅会使烟气中的飞灰沉积在锅炉尾部的受热面上，而且遇到不仅会使烟气中的飞灰沉积在锅炉尾部的受热面上，而且遇到SO3会会生成铵盐，可能造成生成铵盐，可能造成空气预热器堵塞和腐蚀空气预热器堵塞和腐蚀。（5 5）SNCRSNCR反应温度反应温度SNCR法的化学基础是在炉膛法的化学基础是在炉膛9001100温度区域内、在温度区域内、在无催无催化剂化剂条件下，条件下，NH3或尿素等氨基还原剂或尿素等氨基还原剂可以选择性地还原烟气中的可以选择性地还原烟气中的NOx，基本上不与烟气中的，基本上不与烟气中的

24、O2发生作用。发生作用。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染35（6 6）SNCRSNCR反应原理反应原理p 当温度较高时，当温度较高时，NH3会被氧化为会被氧化为NO，导致，导致NOx排放浓度增大。如温排放浓度增大。如温度过高还会促使度过高还会促使NH3发生热分解，均为不利；发生热分解，均为不利；p 当温度低于当温度低于900时，时，NH3的反应不完全，会造成的反应不完全，会造成“氨穿透氨穿透”。因此，。因此，SNCR法温度。法温度。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染362.2. 各种影响因素各种影响因素（1 1）温度对脱硝效

25、率的影响）温度对脱硝效率的影响反应温度在反应温度在1000左右曲线存在拐左右曲线存在拐点。点。p 高于高于1000时，时，NOx脱除率由于氨脱除率由于氨的热分解而降低。的热分解而降低。p 温度低于温度低于1000时，由于脱硝反时，由于脱硝反应不充分使氨的逸出量增加。应不充分使氨的逸出量增加。研究表明，以尿素为还原剂时，温研究表明，以尿素为还原剂时，温度的影响有相同的趋势，但最佳温度约度的影响有相同的趋势，但最佳温度约为为900 。能准确表达还原剂喷入区域。能准确表达还原剂喷入区域内的温度纵剖面图是必要的，还原剂在内的温度纵剖面图是必要的，还原剂在最佳温度窗口停留的时间长，则脱硝的最佳温度窗口停

26、留的时间长，则脱硝的效果好。停留时间超过效果好。停留时间超过1s则可以获得最则可以获得最大脱硝率。大脱硝率。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染37（2 2）NHNH3 3/NO/NOx x摩尔比对脱硝效率的影响摩尔比对脱硝效率的影响SNCR系统的系统的化学计量比化学计量比要比要比SCR的大，因为反应温度高。必然的大，因为反应温度高。必然有不少的有不少的还原剂被热分解，还原剂被热分解，因此还因此还原剂的有效利用率较低。原剂的有效利用率较低。虽然在反应区，虽然在反应区，生成按盐的副生成按盐的副反应不存在反应不存在，但是，烟气中原有的，但是，烟气中原有的SO3在空气

27、预热器的表面仍在空气预热器的表面仍有可能有可能生成按盐生成按盐，也造成，也造成NH3的消耗。的消耗。SNCR系统，当喷入尿素时，系统，当喷入尿素时，可能产生较多的可能产生较多的N2O，而且它随着，而且它随着NOx的脱除率的增加而增加，这表的脱除率的增加而增加，这表明相当部分脱除的明相当部分脱除的NOx(约约1025)被转化成了被转化成了N2O，结果陡然增加，结果陡然增加还原剂的消耗，使化学计量比增大。还原剂的消耗，使化学计量比增大。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染38（3 3）添加剂的作用）添加剂的作用许多研究都证明，许多研究都证明，SNCR系统以尿素为还原

28、剂，同时掺入系统以尿素为还原剂，同时掺入某些添加剂能取得良好效果。这些添加剂本身亦可作为某些添加剂能取得良好效果。这些添加剂本身亦可作为NOx的还原剂，对还原过程起着的还原剂，对还原过程起着辅助辅助、促进促进和和强化强化作用，可能作用，可能使使反应温度和逸出反应温度和逸出NH3的浓度降低的浓度降低，还可能，还可能减少空气预热器上的减少空气预热器上的沉积物和沉积物和N2O的产生的产生，此类添加剂，或称，此类添加剂，或称促进剂促进剂，或称，或称强化剂强化剂，有烃类、胺类、酚类、毗啶、有机按盐、醇类、糖类以及纤有烃类、胺类、酚类、毗啶、有机按盐、醇类、糖类以及纤维有机酸等。工业生产中有不少此类废物完

29、全可以加以利用。维有机酸等。工业生产中有不少此类废物完全可以加以利用。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染39第第3 3节节 非选择性催化还原法非选择性催化还原法化学原理化学原理各种影响因素各种影响因素核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染401.1. 化学原理化学原理在一定温度和催化剂作用下，还原剂不仅与在一定温度和催化剂作用下，还原剂不仅与NOx反应生成反应生成N2，而且还与烟气中的而且还与烟气中的O2，作用生成，作用生成CO和和H2O用作还原剂的有用作还原剂的有H2、CO和和CH4一类低碳烃以及各种燃料气，催化剂一般采用一类低

30、碳烃以及各种燃料气，催化剂一般采用Pt和贵稀和贵稀金属金属，以，以A12O3为载体为载体。为了提高耐热性能，可在载体上涂以钍。为了提高耐热性能，可在载体上涂以钍(Th)和锆和锆(Zr)的氧化物。的氧化物。工艺流程：是废气经工艺流程：是废气经预热预热后，加入还原剂混合均匀，送进后，加入还原剂混合均匀，送进NSCR反应器进行反应，净处后的气体经余热回收装置，然后排放。反应器进行反应，净处后的气体经余热回收装置，然后排放。操作条件：操作条件：反应温度反应温度为为550800；空间速度空间速度为为11.127.8s-1(决定于催化剂和反应温度决定于催化剂和反应温度)；反应器；反应器出口出口NOx浓度浓

31、度可控制在可控制在410mgm3(以以NOx计计)以下。以下。（1 1）NSCRNSCR工艺工艺核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染41（2 2）化学反应过程）化学反应过程核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染422.2. 各种影响因素各种影响因素还原剂的用量必须充足，根据烟气中还原剂的用量必须充足，根据烟气中NOx和和O2的浓度计算确定。的浓度计算确定。实际加入的实际加入的还原剂量还原剂量与与理论计算量理论计算量之比称为之比称为“燃料比燃料比”。当燃料比当燃料比大于大于100时，脱硝率可达时，脱硝率可达92以上以上；当燃料比；当燃

32、料比减小到减小到90时，脱硝率降至时，脱硝率降至7080；一般燃料比采用；一般燃料比采用110120。（1 1）还原剂）还原剂为了防止催化剂发生失活和中毒现象，要求为了防止催化剂发生失活和中毒现象，要求预先去除废气中的粉预先去除废气中的粉尘和尘和SO2等。因此烟气在进入反应器之前，先经除尘和洗涤脱硫，向等。因此烟气在进入反应器之前，先经除尘和洗涤脱硫，向时在反应器内设置定时时在反应器内设置定时吹灰装置吹灰装置。由此可见。由此可见NSCR宜置于除尘脱硫系宜置于除尘脱硫系统之后。统之后。（2 2）催化剂防失活）催化剂防失活核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染43第第

33、4 4节节 组合法组合法SCR/SNCRSCR/SNCR法原理法原理工艺特点工艺特点核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染441.1. SCR/SNCR法原理法原理SNCR/SCR组合工艺组合工艺是是SNCR的还原剂直喷炉的还原剂直喷炉膛技术同膛技术同SCR利用逸出氨利用逸出氨进行催化反应结合起来，进行催化反应结合起来，从们进行两级脱硝。它是从们进行两级脱硝。它是把把SNCR工艺的工艺的低费用低费用特特点同点同SCR工艺的工艺的高脱硝率高脱硝率及及低的氨逸出率低的氨逸出率有效结合；有效结合；理论上，理论上，SNCR在脱除部在脱除部分分NOx的同时也为后面的的同时也

34、为后面的SCR脱除更多的脱除更多的NOx提供提供了所需的氨。了所需的氨。（1 1）SCR/SNCRSCR/SNCR布置布置核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染45（2 2）技术关键）技术关键在组合工艺中，至关重要的问题是使在组合工艺中，至关重要的问题是使氨与烟气充分混合氨与烟气充分混合。控制氨的分布以适应控制氨的分布以适应NOx分布的变化是非常困难的。并且分布的变化是非常困难的。并且锅锅炉越大，这种分布就越差炉越大，这种分布就越差。如果如果SCR催化剂上的氨催化剂上的氨得不到充足的得不到充足的NOx，那么，那么，一部一部分氨没发生反应就通过了催化剂；分氨没发生反

35、应就通过了催化剂；如果局部高浓度如果局部高浓度NOx烟气中烟气中没有充足的氨没有充足的氨，则在这些催，则在这些催化区域没有化区域没有NOx还原反应发生，结果是还原反应发生，结果是脱硝率下降脱硝率下降和和排气逃排气逃逸氨增加逸氨增加。为了消减这种分布不均匀的影响，在组合上艺的设计中为了消减这种分布不均匀的影响，在组合上艺的设计中应在标准应在标准SCR反应器上安装一个辅助氨喷射系统，准确调节反应器上安装一个辅助氨喷射系统，准确调节辅助氨喷射量可以避免产生催化剂的缺氨区域。辅助氨喷射量可以避免产生催化剂的缺氨区域。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染462.2. 工艺

36、特点工艺特点 组合工艺脱硝率组合工艺脱硝率是是SNCR工艺特性工艺特性、氨的喷入量氨的喷入量及及扩散速率扩散速率和和SCR催化剂体积催化剂体积的函数。要达到的函数。要达到90以上脱硝率以上脱硝率和和氨逃逸浓氨逃逸浓度在度在3.8mg/m3以下以下的要求，采用本工艺在技术上是可行的。的要求，采用本工艺在技术上是可行的。不过，脱硝率还必须不过，脱硝率还必须遵循遵循同同还原剂的消耗量还原剂的消耗量和和所需催化剂体所需催化剂体积积相匹配和均衡的设计思路，本工艺的运行特性直接决定进入催相匹配和均衡的设计思路，本工艺的运行特性直接决定进入催化剂的化剂的NH3和和NOx的分布状况，的分布状况，分布偏差大分布

37、偏差大将影响催化剂的运行将影响催化剂的运行适应能力，这些在设计时一定要考虑周密。适应能力，这些在设计时一定要考虑周密。 组合工艺也可以用组合工艺也可以用尿素尿素作还原剂，但要注意尿素喷入点的温作还原剂，但要注意尿素喷入点的温度应低于度应低于SNCR脱除脱除NOx所需的最佳温度，因为此温度有利于所需的最佳温度，因为此温度有利于NH3的生成，能有效地为催化反应提供足够的氨，但是的生成，能有效地为催化反应提供足够的氨，但是SNCR的的脱硝率只有脱硝率只有30%，典型的组合装置的脱硝率能达到，典型的组合装置的脱硝率能达到84。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染47第第

38、5 5节电子束照射法节电子束照射法辐照反应原理辐照反应原理反应条件反应条件核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染481.1.辐照反应原理辐照反应原理（1 1）NHNH3 3的作用的作用电子束辐照法电子束辐照法(EBA)实际上属于干式氨法脱硝技术，但此处的实际上属于干式氨法脱硝技术，但此处的氨不足还原剂而是中和剂。氨不足还原剂而是中和剂。（2 2）幅照反应途径）幅照反应途径在电子束辐照下，烟气中的在电子束辐照下，烟气中的O2和和H2O首先被高能电子激发产首先被高能电子激发产生强氧化性的活性基团生强氧化性的活性基团O、OH和和HO2，烟气中的，烟气中的NOx被这些活性

39、被这些活性基团迅速氧化成基团迅速氧化成NO2，并与，并与H2O作用生成作用生成HNO3。 HNO3与喷入烟与喷入烟气中的气中的NH3发生化学反应，产生硝铵。发生化学反应，产生硝铵。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染492.2.反应条件反应条件（1 1）温度）温度在温度在温度70左右曲左右曲线 出 现 拐 点 。 低 于线 出 现 拐 点 。 低 于70，脱硝率随温度，脱硝率随温度降 低 而 降 低 ， 高 于降 低 而 降 低 ， 高 于70。脱硝率随温度。脱硝率随温度升高而降低；因此脱硝升高而降低；因此脱硝反应的最佳温度应为反应的最佳温度应为70左右；左右；

40、核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染50（2 2）化学计量比）化学计量比喷入的氨量决定于化学计喷入的氨量决定于化学计量比，当计量比为量比，当计量比为1时，脱硝时，脱硝率达到率达到80，提高喷氨量，提高喷氨量，即计量比大于即计量比大于1，脱硝率变化，脱硝率变化不大，略有下降，此时排气中不大，略有下降，此时排气中逸出氨量将大增。逸出氨量将大增。 NOx去除去除率与添加率与添加NH3和逸出氛的关系和逸出氛的关系见图见图5-17。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染51（3 3）轴照剂量）轴照剂量通常脱硝率随电子束剂通常脱硝率随电子束剂量

41、的增加而增加，逸出氨随量的增加而增加，逸出氨随剂量增大而减少。当剂量在剂量增大而减少。当剂量在1820kGy时即可达时即可达80的的脱硝率。脱硝率与辐照剂量脱硝率。脱硝率与辐照剂量的关系见图的关系见图5-18。电子束辐照法脱硝常与脱硫同时使用，电子束辐照法脱硝常与脱硫同时使用，能达到能达到90以上的脱硫率和以上的脱硫率和80的脱硝率，的脱硝率，实属一举三得，减排了实属一举三得，减排了SO2和和NOx，还副产，还副产附加值较高的硫硝铵化肥。附加值较高的硫硝铵化肥。不过，目前的情景是电子束发生装置似不过，目前的情景是电子束发生装置似乎还处于乎还处于“曲高和寡曲高和寡”阶段，投资利运行费阶段，投资利

42、运行费偏高，所以至今还不易推广应用。偏高，所以至今还不易推广应用。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染52第第6 6节节 其它干法脱硝技术其它干法脱硝技术分子筛法分子筛法活性炭法活性炭法碳热还原法碳热还原法核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染531.1.分子筛法分子筛法（1 1）分子筛）分子筛分子筛是一种人工合成的分子筛是一种人工合成的泡沸石泡沸石，是具有微孔的立方晶体，是具有微孔的立方晶体硅酸盐，通式为硅酸盐，通式为Mex/n(Al2O3)x(SiO2)y mH2O (Me为金属阳离为金属阳离子，子，x/n为为n价金属阳离子数，

43、价金属阳离子数，m为结晶水的分子数为结晶水的分子数)；分子筛的；分子筛的微孔丰富，吸附容量大，孔径均一，又是离子型吸附剂，有较微孔丰富，吸附容量大，孔径均一，又是离子型吸附剂，有较强的吸附选择性，对强的吸附选择性，对些极性分子在较高温度和较低分压下也些极性分子在较高温度和较低分压下也有很强的吸附能力有很强的吸附能力。分子筛是优良的吸附刘。常用品种很多，有分子筛是优良的吸附刘。常用品种很多，有氢型丝光沸石氢型丝光沸石、电沸石电沸石、脱铝丝光沸石脱铝丝光沸石和和13x型分子筛型分子筛等。等。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染54（2 2）分子筛脱硝原理）分子筛脱硝

44、原理在分子筛中，最常用的是在分子筛中，最常用的是丝光沸石丝光沸石。丝光沸石的比表面积为。丝光沸石的比表面积为5001000m2/g。内晶表面丰富内晶表面丰富且高度极化，微孔单一、均匀，且高度极化，微孔单一、均匀，大大小接近一般分子小接近一般分子。当。当NO2通过筛床时，由于通过筛床时，由于H2O和和NO2分子的极性分子的极性较强，就选择性地被吸附在表面上生成较强，就选择性地被吸附在表面上生成HNO3，放出，放出NO放出的放出的NO与废气中的与废气中的O2作用生成作用生成NO2，再被上层筛床吸附，再被上层筛床吸附，如此反复进行。吸附剂达到饱和吸附后，即可用如此反复进行。吸附剂达到饱和吸附后，即可

45、用蒸汽加热再生处蒸汽加热再生处理理；解吸后得到高浓度；解吸后得到高浓度NOx可回收利用，分子筛则重复使用，吸可回收利用，分子筛则重复使用，吸附与再生切换操作通常采用附与再生切换操作通常采用二塔并联二塔并联。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染55（3 3）分子筛脱硝工艺）分子筛脱硝工艺核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染56（4 4）吸附过程）吸附过程根据吸附力的性质，吸附过根据吸附力的性质，吸附过程有程有物理吸附物理吸附和和化学吸附化学吸附之分，之分，物理吸附主要是靠引分子问的物理吸附主要是靠引分子问的范德华引力范德华引力产生的

46、，它可以是产生的，它可以是单分子层吸附，也对以是多层单分子层吸附，也对以是多层吸附，而化学吸附是靠吸附剂吸附，而化学吸附是靠吸附剂与吸附质之问的与吸附质之问的化学键力化学键力产生产生的，只能单层吸附。的，只能单层吸附。同一物质在较低温度下可能发生的是物理吸附，而在较高温度下所同一物质在较低温度下可能发生的是物理吸附，而在较高温度下所经历的往往又是化学吸附。物理吸附常发生在化学吸附之前，当吸附剂经历的往往又是化学吸附。物理吸附常发生在化学吸附之前，当吸附剂逐渐具备足够高的活化能用才发生化学吸附，亦可能两种吸附同时发生。逐渐具备足够高的活化能用才发生化学吸附，亦可能两种吸附同时发生。核动力装置控制

47、核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染572.2.活性炭活性炭法法（1 1）活性炭脱硝过程）活性炭脱硝过程活性炭对活性炭对NOx的吸附能力的吸附能力高于分子筛和硅胶高于分子筛和硅胶，可用于，可用于硝酸尾硝酸尾气处理气处理，回收，回收NOx，活性炭再生后循环使用。采用某种特殊的活，活性炭再生后循环使用。采用某种特殊的活性炭作为吸附剂时，一部分碳直接参与还原反应，生成性炭作为吸附剂时，一部分碳直接参与还原反应，生成N2（2 2）活性炭特点）活性炭特点由于活性炭在由于活性炭在300以上以上有有自燃自燃的可能，再生处理比较困难。的可能，再生处理比较困难。活性炭是由活性炭是由石墨微晶石墨

48、微晶和和无定形碳无定形碳组成的固体，是一种环境友好材组成的固体，是一种环境友好材料，拥有发达的料，拥有发达的微孔结构微孔结构和和丰富的表面积丰富的表面积及及表面基团表面基团，还具有，还具有优优良的负载良的负载和和还原性能力还原性能力，利用活性炭作为催化剂的载体，利用活性炭作为催化剂的载体可降低反可降低反应温度应温度和和替代替代NH3起还原剂的作用起还原剂的作用。活性炭的微孔约占总表面积。活性炭的微孔约占总表面积的的95，是决定吸附性能高低的主要因素。，是决定吸附性能高低的主要因素。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染58（3 3）活性炭的活性位）活性炭的活性位活性炭的内、外表面原子的活性炭的内、外表面原子的不饱和性不饱和性，往往与环境中的，往往与环境中的氢氢、氧氧元素作用形成元素作用形成含氧基团含氧基团，从而决定其表面的，从而决定其表面的酸碱性酸碱性和和亲疏程度亲疏程度；酸性基团酸性基团是是NH3的吸附活性位，的吸附活性位，碱性基团碱性基团是是NOx的吸附活性位。的吸附活性位。活性炭应用于烟气脱硝，主要是通过活性炭应用于烟气脱硝，主要是通过催化还原催化还原和和催化氧化催化氧化两个两个途径实现的。途径实现的。活性炭能在较低温度下完成催化还原反应，但活性不