第四节烟气脱硝技术

第四节烟气脱硝技术第1页，课件共20页，创作于2023年2月NOx减排面临的挑战NOx减排过程存在问题：

1、燃烧不稳定

2、结焦与腐蚀严重

3、燃烬程度差，未燃烬炭与CO高

4、炉内传热分配改变，影响汽温、壁温

5、烟气脱硝系统存在堵塞、腐蚀、催化剂中毒、以及影响后续设备运行等第2页，课件共20页，创作于2023年2月传统低氮氧化物排放技术一般使用低氮氧化物燃烧器＋火上风燃烬技术。其脱硝率一般低于50％。燃料再燃技术—利用燃料再燃，可以有效控制NOx的排放。但可操作性上存在一定的问题（脱硝稳定性和可操作性）。其它传统措施（湿法吸收），都存在着一定问题。第3页，课件共20页，创作于2023年2月第四节烟气脱硝技术一、脱硝工艺可以分为湿法和干法两大类。

1）湿法，是指反应剂为液态的工艺技术。包括臭氧氧化吸收法和ClO2气相氧化吸收法，然后用水或碱性溶液吸收脱硝。

2）干法，是指反应剂为气态的工艺技术。包括氨催化还原法和非催化还原法。无论是干法还是湿法，依据脱硝反应的化学机理，又可以分为还原法、分解法、吸附法、等离子体活化法和生化法等。二、气相氧化液相吸收法包括三类：

1）电子束照射法；

2）选择性催化还原、非选择性催化还原和炽热炭还原法

3）低温常压等离子体分解法。第4页，课件共20页，创作于2023年2月2.选择性非催化还原法（SNCR）实质为向炉膛喷射某种物质，可在一定温度条件下还原已生成的NO，以降低的排放量。包括喷水法、二次燃烧法、喷氨法。1、喷水法\：但NO氧化较困难，需喷入臭氧或高锰酸钾，不现实。2、喷二次燃料：即前述燃料分级燃烧，但二次燃料不会仅选择NO反应，它还会与氧气反应，使烟气温度上升。3、喷氨法（尿素等氨基还原剂）第5页，课件共20页，创作于2023年2月选择性非催化脱硝法(SNCR)炉墙上多层氨喷口位置示意图喷入氨/尿素燃烧器烟气1050oC-950oC第6页，课件共20页，创作于2023年2月4．炉膛喷射脱硝实质为向炉膛喷射某种物质，可在一定温度条件下还原已生成的一氧化氮，以降低的排放量。包括喷水法、二次燃烧法、喷氨法。4.1喷水法反应为：但一氧化氮氧化较困难，需喷入臭氧或高锰酸钾，不现实。4.2喷二次燃料：即前述燃料分级燃烧，但二次燃料不会仅选择NO反应，它还会与氧气反应，使烟气温度上升。第7页，课件共20页，创作于2023年2月4.3喷氨法（尿素等氨基还原剂）由于氨只和烟气中反应，而一般不和氧反应，这种方法亦称选择性非催化剂吸收（SNCR）法。但不用催化剂，氨还原NO仅在950－1050这一狭窄范围内进行，故喷氨点应选择在炉膛上部对应位置。采用炉膛喷射脱硝，喷射点必须在950－1050℃之间。喷入的氨与烟气良好混合是保证脱硝还原反应充分进行、使用最少量氨达到最好效果的重要条件。第8页，课件共20页，创作于2023年2月若喷入的氨未充分反应，则泄漏的氨会到锅炉炉尾部受热面，不仅使烟气飞灰容易沉积在受热面，且烟气中氨遇到三氧化硫会生成硫酸氨（粘性，易堵塞空气预热器，并有腐蚀危险）。总之，SNCR喷氨法投资少，费用低，但适用范围窄，要有良好的混合及反应空间、时间条件。当要求较高的脱除率时，会造成氨泄漏过大。第9页，课件共20页，创作于2023年2月SNCR工艺原理SNCR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。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。该技术以炉膛为反应器。SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～60%，受锅炉结构尺寸影响很大，多用作低NOx燃烧技术的补充处理手段。采用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。在850～1100℃范围内，NH3或尿素还原NOx的主要反应为：第10页，课件共20页，创作于2023年2月过程化学NH3为还原剂：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O尿素为还原剂：(NH2)2CO→2NH2+CONH2+NO→N2+H2O2CO+2NO→N2+2CO2当温度更高时，NH3则会被氧化为NO，即：4NH3+5O2→4NO+6H2O实验证明，低于900℃时，NH3的反应不完全，会造成所谓的“氨穿透”；而温度过高，NH3氧化低于NO的量增加，导致NOx排放浓度增大。第11页，课件共20页，创作于2023年2月SNCR技术特点SNCR不需要使用催化剂，设备投资少，不会出现催化剂堵塞设备等问题。但存在以下不足，如反应中生成的(NH4)2SO4和NH4HSO4会腐蚀和堵塞设备；烟气中增加了NH3的排放量，NH3的利用效率低；反应过程中形成的N2O排放到大气中会导致二次污染；NOx脱除效率较低。因此，SNCR未能得到广泛的工业应用。总之，SNCR喷氨法投资少，费用低，但适用范围窄，要有良好的混合及反应空间、时间条件。当要求较高的脱除率时，会造成氨泄漏过大。第12页，课件共20页，创作于2023年2月选择性催化还原法（SCR)选择性催化还原（SCR）是通过还原剂（如NH3）在适当温度并有催化剂存在的条件下，将烟气中的NO还原为无害的N2和H2O的一种脱硝方法。与SNCR不同，这种工艺称为选择性，是因为烟气中的NH3优先与烟气中的NO反应，而不是被烟气中的O2氧化。烟气中的O2存在能够促进反应，是反应系统中不可缺少的部分。第13页，课件共20页，创作于2023年2月SCR技术中的化学反应原理NH3

4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2ONO+NO2+2NH3 3N2+3H2OCatalyst160–590℃Catalyst160-590℃Catalyst160-590℃第14页，课件共20页，创作于2023年2月SCR技术综合评价SCR系统的引入会使发电效率约降低0.9%，单位发电量CO2排放增加了1.68%环境指标上NOx排放减少约99%。SCR法采用不同的配置的催化剂寿命和成本不同，带来的附加成本也会有所不同。SCR法可以控制90%的NOx排放。在目前所有可行燃煤电站脱硝技术中，SCR法是唯一可以使NOx排放低于50mg/Nm3的技术。第15页，课件共20页，创作于2023年2月对烟气脱硝SCR法应用研究重点不断改善SCR反应器的反应条件，严格控制NH3的浓度，减少泄漏，以避免二次污染。完善SCR催化剂的性能。由于许多SCR催化剂本身都有毒性，同时制造成本较高，阻碍了大规模的工业应用。因此应不断提高SCR催化剂的效率及扩大其工作温度范围，以降低成本及延长使用寿命。寻找可以在中低温工况下具有高SCR活性的催化剂。第16页，课件共20页，创作于2023年2月SCR烟气脱硝技术应用前景常规的氮氧化物控制方法的优点是成本低，改造简便，但问题在于其无法达到严格的氮氧化物排放标准。而当前能够达到严格氮氧化物排放标准而可行的技术还是SCR方法。SCR技术的成本考虑。目前国内商业SCR催化剂已能批量生产，具备大规模应用的条件。随着GB13223-2011的颁布，其未来应用前景将十分广阔。第17页，课件共20页，创作于2023年2月SCR与SNCR的比较项目SNCRNH3-SCR基本原理氨气与NO在高温下反应生成N2氨气选择性催化脱除NO工作温度区间800~1100℃200~500℃NOx脱除效率30~60%70~90%NH3/NOx摩尔比0.8～2.50.4～1.0氨泄漏（ppm）5～20<3初始投资费用低高（是SNCR的两倍）氨气的消耗高低第18页，课件共20页，创作于2023年2月硫化物,硝化物和粉