隨著我國(guó)工業(yè)的也在增加，氮氧化物的排放量也在急速增加。如果不采取有效的控制措施，中國(guó)大氣污染的性質(zhì)會(huì)發(fā)生根本性的變化，引起一系列城市和地區(qū)環(huán)境問(wèn)題，威脅人體健康和生態(tài)環(huán)境。我國(guó)是煤炭大國(guó)，目前集中供熱熱源還是以煤炭鍋爐房、煤炭熱發(fā)電廠為主，燃燒產(chǎn)品中氮氧化物含量高，應(yīng)采取有效脫硝措施。本文將討論選擇性非催化還原脫硝-選擇性催化還原脫硝聯(lián)合脫硝技術(shù)的工程應(yīng)用。

1脫硝工藝的特點(diǎn)

表1各種脫硝工藝的特點(diǎn)

液體吸收法主要包括吸水法、酸性吸收法、堿中和吸收法等，我國(guó)化工行業(yè)廢氣處理常采用此法，不太適合以一氧化氮排放為主的燃煤煙氣處理。微生物法具有工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗和處理費(fèi)用低、效率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但目前仍處于研究階段，工業(yè)應(yīng)用尚未報(bào)道。

活性炭吸附法不僅可以吸附煙氣中的氮氧化物，對(duì)二氧化硫也有很強(qiáng)的吸附作用，但該工藝對(duì)二氧化硫的脫除反應(yīng)優(yōu)先于氮氧化物，系統(tǒng)復(fù)雜，活性炭再生頻繁。電子束法是干法處理過(guò)程，不產(chǎn)生廢水廢渣，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝，效率高，但設(shè)備成本高，電子加速器維護(hù)困難，副產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)值低。

SCR脫硝工藝以技術(shù)成熟、脫硝效率高的優(yōu)勢(shì)，成為火力發(fā)電廠脫硝的主流技術(shù)。在SNCR脫硝技術(shù)低運(yùn)行費(fèi)用特征的基礎(chǔ)上，SNCR-SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)綜合了SCR脫硝技術(shù)高脫硝效率和低氨溢出率的特征，SNCR-SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)具有高脫硝效率、低運(yùn)行費(fèi)用、適度成本的特征。

2、SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝機(jī)理

SNCR脫硝工藝是將還原劑(氨、尿素、尿素作為還原劑時(shí)，爐膛內(nèi)需通過(guò)熱分解得到氨)噴入爐膛溫度800~1100℃的區(qū)域，還原劑和煙霧中的氮氧化物進(jìn)行非催化還原反應(yīng)。該技術(shù)以爐膛為反應(yīng)器，通過(guò)改造爐膛實(shí)現(xiàn)。SNCR脫硝工藝的反應(yīng)物儲(chǔ)存和操作與SCR脫硝工藝類(lèi)似，但前者需要的還原劑量比后者多。SCR脫硝技術(shù)是指在金屬催化劑的作用下，用氨將煙中的氮氧化物還原為N2、H2O。

3工程應(yīng)用

3.1工程概況

某燃煤鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)模為2臺(tái)熱功率為116MW的鏈爐排熱水鍋爐，2臺(tái)蒸發(fā)量為100t/h的鏈爐排蒸汽鍋爐，燃煤低位發(fā)熱量為22.11MJ/kg，燃煤中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)要求煙中氮氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得大于200mg/m3。本文以其中一臺(tái)100t/h鏈條爐排蒸汽鍋爐為例，介紹排煙脫硝方案。

3.2氮氧化物排放量計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，鍋爐煙氣一氧化氮排放量為28099.4mg/s。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的情況下，鍋爐排煙量為21×104m3/h，可計(jì)算，排煙中一氧化氮的質(zhì)量濃度為481.7mg/m3，比環(huán)境保護(hù)部門(mén)要求的200mg/m3高281.7mg/m3。因此，脫硝裝置要求的最低脫硝效率為58.5%。

3.3催化劑與還原劑的選擇

①化劑

用于SCR脫硝工藝的催化劑有貴金屬催化劑和普通金屬催化劑，由于貴金屬催化劑易與硫發(fā)生反應(yīng)，而且價(jià)格昂貴，因此工程中極少采用；普通金屬催化劑的效率要稍微低一些，要求煙氣有較高的溫度（300~420℃）。考慮到實(shí)際應(yīng)用，該工程采用普通金屬催化劑(V2O5-TiO2)。在V2O5-TiO2催化劑中，V2O5是最重要的活性成分，具有較高的脫硝效率，但同時(shí)也促進(jìn)SO2向SO3轉(zhuǎn)換，TiO2具有較高的活性和抗SO2性能，作為催化劑載體。

②還原劑

表2液氨、氨水和尿素的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較

罐車(chē)通過(guò)氣力輸送將尿素送入材料倉(cāng)庫(kù)保管，干尿素從材料倉(cāng)庫(kù)排出材料進(jìn)入溶解罐。為了保證尿素的溶解度，在溶解罐上安裝攪拌和伴熱設(shè)備。尿素溶液通過(guò)溶液泵送到爐膛噴嘴，高壓尿素溶液通過(guò)壓縮空氣引出，霧化后噴入爐膛中的800~1100℃的空間，尿素溶液在此進(jìn)行熱分解，熱分解的氨和煙中的氮氧化物進(jìn)行恢復(fù)反應(yīng)。

3.4脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1SNCR-SCR1SNCR-SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)的系統(tǒng)流程

②空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)

在煙霧脫硝過(guò)程中，總是有一部分氨逃跑，煙霧中的SO2在富裕的O2作用下，少部分氧化成SO3(V2O5也促進(jìn)SO2轉(zhuǎn)換成SO3)，逃跑的氨和煙霧中的SO3反應(yīng)，硫酸氫和硫酸

3.5環(huán)境效益

該工程采用的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝設(shè)計(jì)脫硫效率為80%，考慮到煙參數(shù)波動(dòng)和催化劑老化的影響，實(shí)際運(yùn)行效率約為75%。煙氣經(jīng)脫硝處理后，尾部煙氣中氮氧化物質(zhì)濃度為120.4mg/m3，低于當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)部門(mén)對(duì)煙氣中氮氧化物質(zhì)濃度上限的要求。

4結(jié)語(yǔ)

火力發(fā)電廠等大型企業(yè)最早建立煙氣脫硝系統(tǒng)，但燃煤鍋爐室與火力發(fā)電廠等大型企業(yè)具有不同的運(yùn)行模式和特點(diǎn)，不同的脫硝技術(shù)也具有自己的特點(diǎn)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，不能照搬火電廠的建設(shè)模式，應(yīng)綜合考慮脫硝效率、系統(tǒng)成本、運(yùn)行成本等多種因素。

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