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锅炉脱硝中用到的脱硝技术——催化还原工艺介绍

发布者:河北诚誉环境工程有限公司发表时间:2018-04-23

  脱硝指的就是去除燃烧烟气中的氮氧化物的过程,尤其是火电行业,在发电过程中,用到的燃煤锅炉会排放出浓度很高的氮氧化物,因此,需要脱硝锅炉脱硝目前才用到工艺主要有scr和sncr两种,下面咱们来了解一下这两种脱硝技术的区别:

  催化还原工艺是一种广泛用于低温等离子脱硫脱硝的成功的技术。
  1、选择性催化还原法SCR(Selective Catalytic Reduction)。该法因其脱除NOx的效率高,一般为80%~90%,还原剂用量少,得到最广泛应用。这种方法是以氨(NH3)作为还原剂喷入废气,在较低温度和催化剂的作用下,将NOx还原成N2和H2O。所谓选择性是指NH3具有选择性,它只与NOx进行反应,而不与氧发生反应。基本的放热还原主反应如下:
  8NH3+6NO2→7N2+12H2O
  4NH3+6NO→5N2+6H2O
  2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O

  sncr脱硝工程工艺

  影响催化脱硝的因素有:
  1)反应温度。采用某种催化剂,如铜铬催化剂,当上述反应的温度改变时,可能发生一些不利于NOx还原的副反应,尤其当温度较高时。例如,发生 NH3分解为N2和H2的反应,使还原剂减少,或者NH3被O2氧化为NO的反应。这些反应发生在350℃以上,超过450℃变得激烈,温度再高,还能再生成NO2,从而使NOx的还原率下降。而在200~350℃之间,NH3与O2只生成N2和H2O,NOx的还原率随着反应温度的升高而增大。研究表明,温度低于200℃,可能生成硝酸铵(NH4 NO3)和有爆炸危险的亚硝酸铵(NH4 NO2),严重时会堵塞管道。可见,温度对SCR工艺极为重要,应实施严格控制。SCR的最佳温度为300~400℃,这时仅有主反应能够进行。
  2)催化剂。上述反应如果没有催化剂的作用,只有在很窄的高温范围内(989℃左右)进行,而采用催化剂时,其反应温度可以大幅度降低。显然,不同的催化剂具有不同的活性,因而反应温度和脱硝效果也有差异。催化剂活性强意味着选择性弱,不希望的反应如SO 2氧化为SO3的反应就强。应选择合适的催化剂和控制反应温度,使主反应速度大大超过副反应的速度,则有利于NO2的脱除。目前,大都采用非贵金属作催化剂,如Al2O3为载体的铜铬催化剂、TiO2为载体的钒钨和亚铬酸铜催化剂、氧化铁载体催化剂等,贵金属催化剂多采用铂。
  3)还原剂用量。还原剂NH3的用量一般用NH3与NO2的摩尔比来衡量,不同的催化剂有不同的NH3/NOx范围。当这个比值过小时,反应不完全,NOx脱除率低。在一定范围内,脱除率随NH3/NOx值增大而上升。但NH3/NOx值过大则对脱除率无明显影响,且增加未反应氨的泄漏或排放,造成二次污染,也使还原剂耗量增加。
  4)空间速度。空速标志废气在反应器内的停留时间,一般由实验确定。空速过小,催化剂和设备利用率低,空速过大,气体和催化剂的接触时间短,反应不充分,则NOx脱除率下降。
  废气中氧含量以及NOx浓度对脱除率没有明显的影响。
  SCR装置用于锅炉烟气脱硝有不同的布置方式,各有优缺点:(a)高灰装置,按SCR-空气预热器-电除尘器-FGD次序布置,烟气温度(300~400℃)满足反应要求, 但催化剂处于高尘烟气中,易污染中毒或失效;(b)低灰装置,按电除尘器一SCR-空气预热器一FGD次序布置,反应温度合适,但高温高效除尘困难;(c)尾部装置,按空气预热器一电除尘器-FGD-SCR次序布置,催化剂活性和利用率高、寿命长,且可自由控制反应温度,但烟气进入SCR之前需要再加热,能耗增加。
  2、非选择性催化还原法NSCR。该法是在贵金属铂、钯等催化剂作用下,反应温度为550~800℃时,用H2、CH4、CO或由它们组成的燃料气作为还原剂,将废气中的NOx还原为N2,同时,还原剂发生氧化反应生成CO2和H2O。该法NOx脱除率可达90%,但还原剂耗量大,需采用贵金属催化剂和装设热回收装置,费用高,以及还原剂发生氧化反应时导致催化剂层温度急剧升高,工艺操作复杂,因此逐渐被淘汰,多改用选择性催化还原法。
  3、选择性非催化还原法SNCR。该法是在无催化剂作用下,利用NH 3或尿素((NH 2) 2 CO) 等氨基还原剂,在950~1050℃这一狭窄的温度范围内,可选择性地还原烟气中的NOx,而基本上不与烟气中O 2 反应。SNCR技术的关键是对温度的控制。温度过高,NH3氧化为NO的量增加,导致NOx排放浓度增大,低于900℃时,NH3的反应不完全,还原剂耗量增加。烟气中O2、CO浓度增加,最佳反应温度向低温移动,且范围变窄,而S02浓度增加时,反应温度则向高温移动且范围变宽。此外,要注意NOx还原不完全时会产生有毒的N2O。
  在锅炉中的相应温度区喷入还原剂,并保证与烟气良好混合,否则未充分反应的NH3遇到SO 3会生成(NH 4) 2SO 4,易造成空气预热器堵塞,并有腐蚀危险。SNCR法不需要催化剂,还原剂不与O 2反应,使催化床温度较低,避免了NSCR法的一些技术问题,但还原剂耗量大,NOx脱除率低,一般为30%~50%,有报道达60%~80%。
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