解析煙氣脫硝技術

知識 06-16

北極星火力發電網訊:氮氧化物(NO )是污染大氣的主要污染物之一，主要來自化石燃料的燃燒和硝酸、電鍍等工業廢氣以及汽車排放的尾氣，其特點是量大面廣。難以治理。含有氮氧化物的廢氣排放，會給生態環境和人類生活、生產帶來嚴重的危害。根據國家環境保護總局有關研究的初步估算，2000年中國NO 的排放量約為1500萬t，其中近7O%來自於煤炭的直接燃燒，固定源是NO 的主要來源。鑒於中國今後的能源消耗量將隨著經濟的發展而不斷增長，因此，NO 的排放量也將持續增加。據估算，到2010年，中國NO 排放量將達到2194萬t。如果不加強控制，NO 將會對大氣環境造成更為嚴重的污染。目前，處理氮氧化物廢氣的方法主要有液體吸收法、固體吸附法、等離子活化法、催化還原法、催化分解法、生物法等，近年來隨著世界環境問題的日益突出工業釋放的廢氣所造成的空氣污染受到廣泛的關注。本文介紹幾種比較有價值的煙氣脫硝技術。

1、干法煙氣脫硝技術

干法脫硝技術主要有：選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、聯合脫硝法、電子束照射法和活性炭聯合脫硫脫硝法。

選擇性催化還原法是目前商業應用最為廣泛的煙氣脫硝技術。其原理是在催化劑存在的情況下，通過向反應器內噴入氨或者尿素等脫硝反應劑，將一氧化氮還原為氮氣，脫硝效率可達90%以上，主要由脫硝反應劑製備系統、反應器本體和還原劑噴淋裝置組成。

選擇性非催化還原法工藝原理是在高溫條件下，由氨或其他還原劑與氮氧化物反應生成氮氣和水。該工藝存在的問題是：由於溫度隨鍋爐負荷和運行周期變化及鍋爐中氮氧化物濃度的不規則性，使該工藝應用時變得較複雜。

聯合煙氣脫硝技術結合了選擇性和非選擇性還原法的優勢，但是使用的氨存在潛在分布不均，目前沒有好的解決辦法。

活性炭法是利用活性炭特有的大表面積、多空隙進行脫硝。煙氣經除塵器後在90~150℃下進入炭床(熱煙氣需噴水冷卻)進行吸附。優點是吸附容量大，吸附和催化過程動力學過程快，可再生，機械穩定性高。缺點是易形成熱點和著火問題，且設備的體積大。

1.1 選擇性催化還原法f SCR)

SCR法是採用NH3作為還原劑，將NO 還原成N 。NH，選擇性地只與NO反應，而不與煙氣中的O 反應，02又能促進NH，與NO的反應。氨和煙氣一起通過催化劑床，在那裡，氨與NO 反應生成N 和水蒸汽。通過使用恰當的催化劑，上述反應可以在250～450oC範圍內進行，在NH /NO摩爾比為1的條件下，脫硝率可達80%～90% 。SCR技術是目前國際上應用最為廣泛的煙氣脫硝技術，與其他技術相比，SCR技術沒有副產物、不形成二次污染、裝置結構簡單、技術成熟、脫硝效率高、運行可靠、便於維護，是工程上應用最多的煙氣脫硝技術，脫硝效率可達90%。催化劑失效和尾氣中殘留NH，是SCR系統存在的兩大關鍵問題，因此.探究更好的催化劑是今後研究的重點。

1.2 催化直接分解N0 法

從凈化NO 的觀點來看，最好的方法是將NO 直接分解成N 和0 ，這在熱力學上是可行的。迄今為止，得到廣泛研究的催化體系有：貴金屬、金屬氧化物、鈣鈦礦型複合氧化物以及金屬離子交換分子篩等。有些催化劑的分解效率高但不能持久，主要是因為NO 分解後產生的氧不易從載體上脫除造成催化劑中毒。因此，尋找一種適合技術、經濟要求的催化劑還需做大量的研究工作。

2 、濕法煙氣脫硝技術

濕法煙氣脫硝技術按吸收劑的種類可分為：水氧化吸收法、酸吸

收法、鹼液吸收法、氧化吸收法、液相還原吸收法、液相絡合吸收法、液膜法等。吸收法是中小型企業廣泛採用的N0 處理技術。這幾種濕法

脫硝雖然效率很高，但系統複雜，而且用水量大並會產生水污染.

此，在燃煤鍋爐上很少被採用。濕法中只有絡合吸收法比較適合於燃

煤煙氣脫NO ，然而這種方法還處於試驗階段，距大型工業應用還有

一定的距離。濕式絡合吸收法濕式絡合吸收法的原理是利用一些金屬螯合物，像Fe(E)&dot;EDTA等可與溶解的NO 迅速發生反應形成絡合物。因此，在傳統的在濕法工藝中加入金屬螯合物作為添加劑，使其在吸收SO：的同時，也能吸收NO 。濕式絡合吸收法目前仍處於試驗階段，S0z和NOx的脫除率較高。但螯合物的循環利用比較困難，在反應中螯合物會有損失，利用率低，造成運行費用很高。

3 、微生物法

微生物法的原理是：適宜的脫氮菌在有外加碳源的情況下，以NO 為氮源，將其還原為無害的N ，而脫氮菌本身得到繁殖。與一般的有機廢氣處理不同.用生物法直接處理煙氣中的NO ，存在明顯的缺點。主要原因是：由於煙氣量很大，且煙氣中N0 主要以NO的形式存在，而NO又基本不溶於水，無法進人到液相介質中，難以被微生物轉化：另外.微生物的表面吸附能力較差，使得NO 的實際凈化率很低。因此.直接用生物法處理煙氣中NO 很難有實際應用前景。採用生物法吸收處理NO 是近年來研究的熱點之一，但這種方法目前還不成熟.要用於工業實踐還需做大量的研究工作。

4 、煙氣同時脫硫、脫硝技術

目前，煙氣同時脫硫、脫硝技術可以分為兩大類：爐內燃燒過程的

同時脫除技術和燃燒後煙氣中的同時脫除技術。其中燃燒後煙氣脫

硫、脫硝是今後進行大規模工業應用的重點[41。燃燒後煙氣脫硫、脫硝

典型工藝有干法和濕法兩種：乾式工藝包括鹼性噴霧乾燥法、固相吸

收和再生法以及吸收劑噴射法、高能化學輻射法等;濕式工藝主要是

氧化，吸收法和鐵的整合物吸收法等。

4.1 濕法FGD加金屬螯合物技術

傳統的濕法煙氣脫硫效率在90%以上，在電廠的應用比較成熟。

由於NO 在水中的溶解度很小，在濕法中很難除去。有學者研究發現，

一些金屬螫合物(如Fe((EDTA)和Fe(NTA))能吸收NO形成亞硝

醯亞鐵螯合物，配位的NO再與溶解的SO 和O 反應生成N 、N 0、硫