技術(shù)與工程應(yīng)用25脫硝工藝的技術(shù)此較蘭國謙,劉建秋2,張江偉(1.河北省環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會,石家莊050090:2.河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,石家莊050091)摘要:對包括SCR和SNCR在內(nèi)的各種脫硝技術(shù)進(jìn)行了比較,分析了各種脫硝方法的使用條件和特點,同時對未來脫硝技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了預(yù)估,得出了優(yōu)先選擇SCR和SNCR,并發(fā)展各種脫硝技術(shù)的結(jié)論,為脫硝技術(shù)的選擇與使用提供了技術(shù)參考關(guān)鍵詞:氮氧化物;治理技術(shù);選擇性催化還原技術(shù);選擇性非催化還原技術(shù)中圖分類號:X101文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1006-5377(2014)07-0025041氮氧化物治理的必要性2主流脫硝技術(shù)SCR與SNCR氮氧化物是造成酸雨的主要酸性物質(zhì)之一,是形成控制減少NO排放,采取的措施包括煙氣脫硝、使用區(qū)域微細(xì)顆粒物污染和灰霾的重要原因,也是形成光化可再生能源、建造核電項目和控制汽車尾氣排放等。其學(xué)煙霧的主要污染物,會引起多種呼吸道疾病,是“十中煙氣脫硝是必要措施,選擇性催化還原(SCR)與選二五”期間重點控制的空氣污染物之一。據(jù)統(tǒng)計,200擇性非催化還原(SNCR)脫硝工藝是首選技術(shù)。年我國NO排放量約為1100萬噸,到2007年達(dá)到近1500萬2.1SCR與SNCR的選擇噸,由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和能耗的不斷增加,NO排按照《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》要求,低氮放量持續(xù)增加,如不加強(qiáng)控制,預(yù)計到2020年將會達(dá)到燃燒技術(shù)應(yīng)作為燃煤電廠氮氧化物控制的首選技術(shù),當(dāng)3000萬噸以上。我國目前已成為世界第一氮氧化物排放采用低氮燃燒技術(shù)后,氮氧化物排放濃度不達(dá)標(biāo)或不滿國,給大氣環(huán)境帶來巨大的威脅,控制和治理氮氧化物足總量控制要求時,應(yīng)建設(shè)煙氣脫硝設(shè)施。污染已迫在眉睫。煙氣脫硝技術(shù)目前主要有:選擇性催化還原技術(shù)十一五”期間,我國的顆粒物排放和二氧化硫排(SCR)、選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)、選擇性放基本得到控制,但隨著能源消費和機(jī)動車保有量的快非催化還原與選擇性催化還原聯(lián)合技術(shù)(SNCR-SCR)速增長,氮氧化物排放量迅速上升,氮氧化物造成的酸及其他煙氣脫硝技術(shù)。NO脫除的主要技術(shù)是選擇性雨所占的比例從20世紀(jì)80年代的1/10逐步上升到近年來催化還原法(SCR)和非催化選擇性還原法(SNCR)的1/3?！笆濉眹姨岢隽丝刂频趸镂廴镜囊?guī)法,其中新建、改建、擴(kuò)建燃煤機(jī)組宜選用SCR,小于劃和要求,繼SO2和COD之后,NO和NH2N列入約束性等于600MW時,也可選用 SNCR-SCR技術(shù);燃用無煙煤指標(biāo),減排幅度在8%~10%,此舉必將推進(jìn)氮氧化物控或貧煤且投運時的在沿機(jī)組宜選用SCR或制技術(shù)的快速發(fā)展。SNCR-SCR技術(shù)中國煤化工間不足20年的CNMHGCHINA ENVI RONMENTAL PROTECTION INDUSTRY 2014.726技術(shù)與工程應(yīng)用在役機(jī)組,宜選用SNCR或其他煙氣脫硝技術(shù)(400ng/m以上)降到中等水平(100~150mg/m3)的場22SCR與SNCR的性能比較合,即使用在工業(yè)鍋爐、動力鍋爐和其他焚燒裝置上SCR是最早實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的氮氧化物脫除技術(shù),其但在低溫場合的應(yīng)用受到限制。兩種脫硝技術(shù)要避免脫硝原理是利用NH和催化劑(鐵、釩、鉻、鈷或鉬等堿金屬)投入過多的NH3,防止由于殘留的NH3與SO3、HO、HCl在00-450℃時將NO還原為N2。NH3具有選擇性,只與等反應(yīng),生成( NHAHSO、(NHL2SO4、NHC,產(chǎn)生固體NO發(fā)生反應(yīng),基本上不與O,反應(yīng),其過程要求嚴(yán)格控制顆粒,形成白煙,影響治理效果HNO比率。與SCR工藝相比,SNCR不用催化劑,只是向煙氣流中連續(xù)噴入NH或CONH22(尿素),以使3等離子體活化脫硝技術(shù)NO轉(zhuǎn)變成N2和H2O。采用NH作還原劑時,用空氣或蒸等離子體活化脫硝原理是利用高能輻射激發(fā)煙氣的氣攜帶NH3,在溫度適當(dāng)?shù)膮^(qū)域注入煙氣中,在煙道氣各種氣體分子,使之產(chǎn)生自由電子和活性基團(tuán),從而與中產(chǎn)生氨自由基與NO反應(yīng),以去除NOsO,及NO反應(yīng)達(dá)到脫硫脫硝目的。根據(jù)高能電子的來源sCR與SNCR脫硝技術(shù)在溫度控制、催化劑選擇、可分為電子束法和脈沖電暈等離子法。兩種脫硝技術(shù)的操作條件控制等方面各有不同,兩種方法的對比情況見比較見表2。表1表2電子束法脫硝與脈沖電暈脫硝的比較表1SCR與SNCR的性能比較性能參數(shù)SCR法加入少量氨氣、水蒸氣或甲烷用脈沖電暈照射水和氨,在強(qiáng)催化劑使用使用不使用氣,利用電子加速器或電暈放電場作用下產(chǎn)生電離,成為高能1)鉑基催化劑溫度范圍230℃~285℃:1)一般控制在900℃電產(chǎn)生的高能電子流,直接照電子,激活、裂解、電離其他煙溫度控制2)釩/鈦催化劑溫度范圍290℃~1200℃:2)注入H或射被處理氣體,產(chǎn)生多種活性氣分子,產(chǎn)生,(0、,等多100℃:3.酸鹽催化劑溫度范圍455℃~化學(xué)強(qiáng)化劑,溫度可降種活性粒子和自由基;在反應(yīng)低到700℃左右作用于氧化煙氣中的S02和MO器中,煙氣中的SO2、MO被活性粒子和自由基氧化為S0、1)煙氣中S02或S0吸附在催化劑活性生成NO和S0,與加入的出再0M反應(yīng)生成H)s0表面出現(xiàn)選擇性中毒:2)灰塵、煙反應(yīng)生成NHNO2和(NH)2504NNO0催化劑的中灰,油霧和磷在表面形成聚合種面不存在該問題電子加速器一產(chǎn)生電子束關(guān)鍵設(shè)備電子束反應(yīng)器一促發(fā)高能反脈沖電暈設(shè)備:反應(yīng)器申化合物和重金屬化合物,腐蝕或與催化劑反應(yīng)生成低活性材料,導(dǎo)致反應(yīng),脫除S02和應(yīng)性催化劑中毒投資NHNO,比例脫硫率(%)般采用NHL/O摩爾比=1脫硝率(%)NH殘留量NHL殘留量<4mg/mN殘留量控制<4mg/mNH, ) SO, /NH, NO脫除效果以上兩種方法均不產(chǎn)生廢水,回收的副產(chǎn)物硝酸銨23SCR與SNCR的應(yīng)用特點可作氮肥利用,能同時脫除SO,和NO,具有較高的脫除sCR脫硝與SNCR脫硝各有優(yōu)勢及不足。SCR要求嚴(yán)率。但都存在價格昂貴、能量利用率低、電耗較高、設(shè)格控制NH3八NO比率,脫硝率能達(dá)到90%以上。目前該備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝置運行可靠性差等缺點。技術(shù)已在日本、德國、北歐等國家和地區(qū)的燃煤電廠廠泛應(yīng)用。德國電廠配備SCR系統(tǒng)的大約占95%,我國的4吸收法大型電廠也推薦選擇該技術(shù)。SCR工藝操作的關(guān)鍵是避傳統(tǒng)的液體吸收技術(shù)工藝過程簡單、投資較少,尤免存在灰塵、SO2、重金屬等雜質(zhì),或?qū)⑵淇刂圃诒ｋU其對于處理量不大的情況下便于實施。吸收法凈化廢氣范圍之內(nèi),以減輕催化劑中毒,延長催化劑使用壽命。中NO,依所選用吸收劑的不同,可以分為堿吸收法SNCR工藝較SCR法投資小,但氨液消耗量大,酸吸收法、氧個服收注籃多種工藝。各適用溫度較高,NO脫除率低。用于把NO.從較高水平種方法的比較YHa中國煤化工CNMHG中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)2014.7技術(shù)與工程應(yīng)用27表3各種吸收法脫硝的性能比較放出的SO,可吸收利用,吸附劑脫附吸收法脫硝技術(shù)技術(shù)原理工藝特點后重復(fù)使用。該工藝具有成本低反應(yīng)快,凈化效果好,操作等同于其液吸收法平用30的10液1015的0他吸收法,關(guān)鍵操作點是保正氣液充不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點,但存在再分接觸生工藝復(fù)雜、成本較高、吸附劑用酸吸收法用濃硫酸吸收生成亞硝基硫酸,稀硝酸吸收液易得到,吸收后使于處理,凈量多、消耗大、設(shè)備體積龐大等缺吸收NO是利用其在稀硝酸中溶解度較高?；蔬_(dá)90%以上可同時腴除M、SO.和微量金搖,不存點,所以應(yīng)用并不廣泛先用氯酸將煙氣中N0氧化成NO,再用做在催化劑中毒、失活、能力下降現(xiàn)象脫除率95%,工藝適用性強(qiáng),操作溫度52微生物法氯酸氧化法液吸收低,但產(chǎn)生酸性廢液,腐蝕性強(qiáng),投資微生物法的基本原理是使用合大,氯酸電解制備技術(shù)水平要求較高適的脫硝菌在外加碳源情況下,利黃磷首先與02反應(yīng)生成03,0選擇性地氧化煙氣中的N為NO,S02和NO被液態(tài)的堿NO去除率75%-90%,不存在氧化劑制備用NO作為氮源,將NO轉(zhuǎn)化為無害乳化氧化法|件吸收吸收生成硫的管和石|向題,但存在黃易燃、不穩(wěn)定和具有的N2,而脫硝菌本身獲得繁殖,凈化效率可達(dá)99%。常用的有生物洗F()m向堿性成中性溶液中加入絡(luò)合劑F(|(ⅡB價廉易,操作穩(wěn)定年滌、生物過濾和生物滴濾等形式。合吸收法抗氧劑或還原劑,不斷再生和補(bǔ)充。但微生物法目前尚處于實驗階在中性或堿性條件下,半胱氨酸亞鐵段,存在著明顯的缺點,例如填料Fe(Cys)2與NO,發(fā)生反應(yīng),形成二亞硝酞半胱氨酸通過濃鹽酸水解毛發(fā)提取的胱半胱氨酸亞鐵絡(luò)絡(luò)合物,隨后半膚氨酸被氧化成胱氨酸,氨酸還原獲得,具有以廢治廢優(yōu)點。塔的空塔氣速、煙氣溫度、反硝化吸收法NO被還原成N2。胱氨酸能被煙氣中的S02但生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜,經(jīng)濟(jì)成本比較快速還原成半胱氨酸。再生的半胱氨酸又高,存在絡(luò)合劑恢復(fù)再生和需不斷補(bǔ)充菌的培養(yǎng)、細(xì)菌的生長速度和填料可用于煙氣NO吸收,使脫硫脫硝反應(yīng)得等問題的堵塞等問題都有待進(jìn)一步解決以循環(huán)進(jìn)行微波法采用0含量一6的Cu0/A1Q作吸收劑,Cu0以新型多孔介質(zhì)為載體,SO2、NO的在300℃~450℃范圍內(nèi),與煙氣中0發(fā)生反脫除率可達(dá)90%和70%:不產(chǎn)生二次污染廢氣中除SO,和NO外,還有大應(yīng),生成CuS0,同時,Cu0催化還原NO,得物,副產(chǎn)品可回收利用,處理后的煙氣Cu0吸收法到脫硝效果。吸收得到的CuS0,用H或CH還無需再熱,脫硫劑可再生循環(huán)利用,成量的N2、H2O、CO2和O2,這些物質(zhì)原,釋放的S0可制酸,還原得到的金屬銅本較低。但伴隨吸收還原和氧化過程能被5~20eV之間的電子能電離和激或Cu2S再用煙氣或空氣還原生成Cu,重新催化性能逐步下降,載體A1202也會逐漸回用于系統(tǒng)失活,但后處理過程復(fù)雜、成本偏高。發(fā),形成活性基。利用微波具有的在省煤器后布袋除塵器前的管道內(nèi)噴入鈣基或鈉基吸收劑吸收S0,并利用布袋捕象/同時脫硫脫硝,a的脫除率為70%-90.MO高能性,激發(fā)和電離N2、H2O、CO2s0N0BOxX生成的顆粒物:在氣體進(jìn)布袋除塵器前噴的脫除率為90%工藝反應(yīng)溫度高,需控制和O2形成活性基和自由電子,氧化NRB)法MH1,在布袋除塵器的濾袋中懸浮SCR催在300℃~500℃:收塵需要采用特殊的耐高SO2和NO生成SO3和NO2,再進(jìn)行后化劑,采用SCR將NO,用氨氣還原為氮氣溫陶瓷纖維編織袋過濾,成本高:操作復(fù)再用高溫脈沖噴射布袋除塵器去除煙塵雜,操作要求高續(xù)的吸收、吸附處理。微波脫硝法采用易吸收微波的活性炭作為吸附劑兼還原劑,不需要另加催化劑,不存5其他脫硝技術(shù)在二次污染、催化劑失活或中毒等問題,裝置簡單,投5.1吸附法資成本低,使用壽命長,但實現(xiàn)工業(yè)化還有一些技術(shù)問吸附法是一種成熟的工業(yè)分離技術(shù),基本原理是利題有待解決用大比表面的吸附劑對NO進(jìn)行吸附,通過周期性地改變操作溫度或壓力進(jìn)行NO的吸附和解吸,使NO從煙6結(jié)論氣中分離出來,從而達(dá)到凈化和富集的目的。常用的吸目前,煙氣脫硝在我國已開始大范圍鋪開,近期的附劑有硅膠、分子篩、活性炭、活性焦、天然沸石及泥重點是200MW及以上熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組,通過以上脫硝技術(shù)煤等的比較和分析,得出以下結(jié)論同時吸附脫硫脫硝技術(shù)是采用負(fù)載于A12O的NaCO3(1)SNCR-SCR將是優(yōu)先選擇作為吸附劑,當(dāng)煙道氣通過裝有吸附劑的反應(yīng)器后,煙選擇性催化還原技術(shù)(SCR)、選擇性非催化還原氣中的NO和O2與吸附劑發(fā)生反應(yīng)而得以脫除。吸附劑技術(shù)(SNCR)再生時,先加熱至600℃C,釋放出NO后再被CH還原,釋由于技術(shù)成熟Ha中國煤化工R-SCR),CNMHG化效果好,將CHINA ENVI RONMENTAL PROTECTION INDUSTRY 2014.728技術(shù)與工程版用是煙氣脫硝技術(shù)的優(yōu)先選擇。合現(xiàn)有實用技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),保證良好的脫除效果,并滿(2)發(fā)展多種脫硝技術(shù)足更高環(huán)境保護(hù)要求、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的脫硝技術(shù)對于小型NO污染源治理,可根據(jù)具體情況,有條研究開發(fā)將成為今后一段時期的熱點問題。件地選擇吸收法、等離子體活化法、吸附法,有針對性地采用無毒無害的微生物處理技術(shù)。(3)脫硝技術(shù)需要創(chuàng)新參考文獻(xiàn):結(jié)合目前的脫硫與脫硝并重,將來脫硝技術(shù)的創(chuàng)新1何海明煙氣脫氮技術(shù)現(xiàn)狀及展望廣東化工,2010,37(6):82-83占在于同時脫硫脫硝及利用現(xiàn)有脫硫裝置進(jìn)行脫硝。研杜冰,宗亍,羅一斌煙氣脫硫貌氮技術(shù)進(jìn)J化學(xué)工業(yè)與工程授術(shù),發(fā)的重點除在源頭控制上采用高效低氮燃燒技術(shù)外,可2008,29(2):26-303王偉能氨法煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)工藝肌能源環(huán)境保護(hù),2008,22(1)以進(jìn)行循環(huán)流化床鍋爐的脫硝技術(shù)開發(fā),高性能吸收劑、催化劑的開發(fā),脫除副產(chǎn)品的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)等。4]王謙,張勇,李大寧濕法煙氣同時說硫脫氮技術(shù)綜述lJ!環(huán)境科學(xué)導(dǎo)“十二五”將氮氧化物控制作為約束性指標(biāo),氮氧李文輝加熱爐煙氣院硫技術(shù)簡個石出化工設(shè)備技術(shù),209.30(1化物控制已經(jīng)成為繼除塵、脫硫后的又一控制重點。結(jié)3-43Technical Comparison of Denitration TechnologyLANGuo-qian, LIU Jian-qiu, ZHANG Jiang-wei(1. Hebei Association of Environmental Protection Industry, Shijiazhuang 0500902. Hebei College of Vocational Technology, Shijiazhuang 050091, China)Abstract: The paper makes a comparison between all kinds of denitration technology including SCR and SNCR, analyzesthe used conditions and characteristics of all kinds of denitration methods, makes a pre-evaluation of denitration technologydevelopment in the future. The paper comes to the conclusion: give priority to SCR and SNcr and develop all kinds of denitra-tion technology so as to provide the technical reference for the selection and use of denitration technologyKeywords: nitrogen oxides; treatment technology; SCR; SNCR聲明為適應(yīng)我國信息化建設(shè)需要,擴(kuò)大作者學(xué)術(shù)交流渠道,本刊已加入“中國期刊全文數(shù)據(jù)庫”中國學(xué)術(shù)期刊綜合評價數(shù)據(jù)庫”、“中文科技期刊數(shù)據(jù)庫”和“中國核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫”。作者著作權(quán)使用費與本刊稿醐一次性給付。如作者不同意將文章編亼以上數(shù)據(jù)庫,請在來稿時聲明,本刊將做適當(dāng)處理《中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)》編輯部中國煤化工CNMHG