煙氣脫硫脫硝技術(shù)課件

1、燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù),1、煙氣脫硫技術(shù),2、煙氣脫硝技術(shù),3、聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù),一、煙氣脫硫技術(shù)FGD,Flue Gas Desulfurization,1、SO2的生成,煙氣中的硫以SO2為主 煙氣中SO3通常較少，0.55 過(guò)量空氣系數(shù)1.15，含硫量14%時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣中SO2的含量約為3.14310g/m3,2、煙氣脫硫工藝的類(lèi)型和主流工藝,脫硫反應(yīng)物干濕狀態(tài) 濕法：石灰石石灰石膏濕法氦洗滌脫硫和海水洗滌脫硫 干法：爐內(nèi)噴鈣、電子束輻照煙氣脫硫脫氮 半干法：噴霧干燥法、爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化法、煙氣循環(huán)流化床脫硫法,1）類(lèi)型,脫硫產(chǎn)物處理方式 回收法 脫硫劑的再生使用。 流程較復(fù)雜

2、，運(yùn)行難度較大，投資和運(yùn)行費(fèi)用均較高。 拋棄法 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，投資及運(yùn)行費(fèi)用較低。 廢渣需要占用場(chǎng)地堆放，容易造成二次污染。 當(dāng)煙氣中SO2濃度較低、脫硫產(chǎn)物無(wú)回收價(jià)值或投資有限，且大氣污染物排放控制嚴(yán)格時(shí)，多采用拋棄法,脫硫劑：鈣法（石灰石/石灰法）、氨法、鎂法、鈉法、堿鋁法、氧化銅/鋅法、活性炭法、磷銨法,凈化原理：吸收法、吸附法、催化氧化法、催化還原法,石灰石石膏濕法，80%以上 噴霧干燥法 爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化(LIFAC) 煙氣循環(huán)流化床法(CFDB) 電子束輻照煙氣脫硫脫氮凈化工藝 海水洗滌脫硫 氨洗滌,2）目前主要的脫硫工藝,FGD發(fā)展現(xiàn)狀,石灰/石灰石濕法工藝為主，占8

3、2% 噴霧干燥法，占11%，其余為氧化鎂法、氨法、CFB以及LIFAC 美國(guó)：石灰/石灰石濕法工藝，拋棄法占85%左右； 日本：石灰/石灰石濕法工藝，回收法占95%以上； 德國(guó)、瑞典、芬蘭等國(guó)，噴霧干燥法、LIFAC、CFB法應(yīng)用較廣 中國(guó)：技術(shù)引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)。基本掌握300MW以上的石灰石-石膏法，100-300MW容量的噴霧干燥法,4、脫硫劑的種類(lèi)與性質(zhì),鈣基脫硫劑 鈣基脫硫劑主要是石灰石、石灰和消石灰，具有資源豐富，開(kāi)采容易，價(jià)格相對(duì)低廉等特點(diǎn)。 (1)石灰石 石灰石的主要成分是CaCO3，石灰石在大自然中的儲(chǔ)量非常豐富。石灰石無(wú)毒、無(wú)害。在處置和使用過(guò)程中十分安全，是有效地吸收煙氣中S

4、O2的理想吸收劉，但石灰石不能有效地脫除SO3。石灰石做脫硫劑使用時(shí)，必須磨制成顆粒粉末，或者再制成漿液,主要類(lèi)型：鈣基脫琉劑、氨基脫硫劑和鈉基脫硫劑，還有其他堿性物質(zhì)、活性炭等,2)石灰 石灰的主要成分是CaO，自然界沒(méi)有天然的石灰資源。 氣脫硫使用的石灰都是將石灰石煅燒后而成的。 石灰的優(yōu)劣完全取決于燃燒過(guò)程中的質(zhì)量控制，否則會(huì)混有大量的欠燒或過(guò)燒的雜質(zhì)，影響脫硫效率和運(yùn)行費(fèi)用 由于煅燒過(guò)程是一吸熱反應(yīng)，因此，要消耗一定量燃料，同則會(huì)產(chǎn)生SO2等有害氣體。 石灰有很強(qiáng)的吸濕性，遇水后會(huì)發(fā)生劇烈的水合反應(yīng)，對(duì)人體皮膚、眼睛有強(qiáng)烈的燒灼和刺激作用，應(yīng)采取措施防止在石灰的處理過(guò)程中產(chǎn)生的危害和對(duì)

5、環(huán)境的不良影響,石灰作為吸收劑，比石灰心具有更高的活性，其分子雖比石灰石幾乎小50，因此、單價(jià)質(zhì)量酌脫硫效率比石灰石高約一倍，是一種高效的吸收SO2，同時(shí)也能吸收SO3的脫硫劑。 石灰容易吸收空氣中的水分。在儲(chǔ)運(yùn)時(shí)應(yīng)注意防潮。 石灰主要用在石灰一石膏濕法脫硫、噴霧干燥半干法脫疏和循環(huán)流化風(fēng)煙氣脫硫工藝等,3)消石灰 消石灰是石灰加水經(jīng)消化反應(yīng)后的生成物，主要成分是Ca(OH)2在消化過(guò)程中石灰粉化成約10um粒徑的粉末狀，作為吸收劑無(wú)須再經(jīng)過(guò)磨粉工藝。 Ca(OH)2的分子量比CaO大，即單位質(zhì)量中Ca的含量比CaO少。 消石灰容易吸收空氣中的CO2，還原成活性低的CaCO3。 在溫度較低時(shí)具

6、有很高的與SO2及SO3反應(yīng)活性，在脫除SO2的同時(shí)，幾乎能夠脫除煙氣中全部的SO3。 消石灰一般應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)噴霧干燥、爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化、煙氣循環(huán)流化床脫硫等工藝，也可作為管道噴射脫硫工藝的吸收劑,氨基脫硫劑 氨一般以氨水或液氨的形式作為脫硫的吸收劑，主要用于氨洗滌工藝和電子束輻照脫硫工藝。 氨基脫硫劑的活性很好，因此，在同樣條件下，用量要比其他脫硫劑少。 采用氨基脫硫劑的脫硫工藝的副產(chǎn)品為硫酸銨可用做農(nóng)用化肥。 氨成品的價(jià)格較高，來(lái)源受限，并存在氨的泄露會(huì)造成環(huán)境污染等問(wèn)題,鈉基脫硫劑 用作脫硫劑的鈉基化合物包括Na2SO3，Na2CO3、NaHCO3等 應(yīng)用于濕法洗滌煙氣脫硫工藝和用于

7、爐內(nèi)噴射與管道噴射等工藝的脫硫吸收劑，脫硫效果好，并且兼有一定的脫氮作用。 鈉基脫硫劑可以再生，以循環(huán)利用。 使用鈉基脫硫劑的主要問(wèn)題是脫硫劑的來(lái)源困難，價(jià)格相對(duì)較高；另外，脫硫產(chǎn)物中鈉鹽易溶于水，造成灰場(chǎng)水體的污染,活性炭吸附劑 活性炭是一種具有優(yōu)異吸附和解吸性能的含碳物質(zhì)，具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能。 活性炭孔隙結(jié)構(gòu)優(yōu)良，比表面積大，吸附其他物質(zhì)的容量大，且具有催化作用，一方面能使被吸附的物質(zhì)在其孔隙內(nèi)積聚；另一方面又能夠在一定的條件下將其解吸出來(lái)，并保持碳及其基團(tuán)的反應(yīng)能力，使活性炭得到再生。 活性炭可單獨(dú)用來(lái)脫硫或脫氮(借助于氨)，或用來(lái)聯(lián)合脫硫脫氮，近年來(lái)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于火電廠的煙氣凈化,

8、其他脫硫吸收劑 某些脫硫工藝采用低廉的堿性物質(zhì)(如火電廠排放的廢棄物)作為脫硫劑，比如，利用飛灰中的堿性物質(zhì)(CaO，MgO)脫除SO2，當(dāng)飛灰中的堿性物質(zhì)的含量大于8時(shí)，可以取得比較有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的脫硫效率(大于50)。 采用電廠沖灰水進(jìn)行簡(jiǎn)易煙氣脫硫。這類(lèi)脫硫方法的脫硫效率較低，但具有以廢治廢的優(yōu)越性。 其他被采用的堿性物質(zhì)還有：堿性硫酸鋁Al2(SO4)3Al2O3，某些金屬氧化物等,5、煙氣脫硫工藝的主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境指標(biāo),1）煙氣脫硫效率,脫硫效率是考核煙氣脫硫設(shè)備運(yùn)行狀況的重要指標(biāo)，是計(jì)算SO2排放量的基本參數(shù)。 對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的脫硫設(shè)備，入口SO2的濃度是隨時(shí)間變化的，而且變化幅度有

9、時(shí)很大。某一監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)設(shè)備的脫硫效率，應(yīng)取整個(gè)時(shí)段內(nèi)脫硫效率的平均值。 在計(jì)算脫硫效率時(shí)，只計(jì)入SO2的脫除率，而通常不考慮SO3的脫除率,2）鈣硫摩爾比(Ca/S) 理論上只要有一個(gè)鈣基吸收劑分子就可以吸收一個(gè)SO2分子，或者說(shuō)，脫除1mol的硫需要1mol的鈣。 在實(shí)際反應(yīng)設(shè)備中，反應(yīng)的條件并不處于理想狀態(tài)，需要增加脫硫劑的量來(lái)保證吸收過(guò)程的進(jìn)行。 鈣硫摩爾比表示達(dá)到一定脫硫效率時(shí)所需要鈣基吸收劑的過(guò)量程度，說(shuō)明在用鈣基吸收劑脫硫時(shí)鈣的有效利用率。 一般用鈣與硫的摩爾比值表示，即CaS比，所需的CaS越高，鈣的利用率則越低,濕法脫硫工藝的反應(yīng)是在氣相、液相和固相之間進(jìn)行的，反應(yīng)條件比較理想

10、，因此，在脫硫效率為90以上時(shí)，其鈣硫摩爾比略大于1，一般為1.11.2，最佳狀態(tài)可達(dá)1.0l1.02。 半干法在脫硫率為85時(shí)，鈣硫摩爾比為1.51.6。 干法在脫硫效率為70時(shí)鈣硫摩爾比可達(dá)22.5。 濕法脫硫上藝的脫硫劑利用率最高，達(dá)90以上，干法脫硫工藝最低，為30左右,3) 脫硫裝置的出力 工程上采用脫硫裝置在設(shè)計(jì)的脫硫率和鈣硫比下所能連續(xù)穩(wěn)定處理的煙氣量來(lái)表示其出力。 通常用折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每小時(shí)處理的煙氣量，即采用m3h來(lái)表示,主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 1) 工程總投資和單位容量造價(jià) 2) 年運(yùn)行費(fèi)用 3）脫除每噸SO2的成本 4）售電電價(jià)增加,環(huán)境評(píng)估 脫硫系統(tǒng)可能產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題主要是廢水

11、和廢渣等。某些脫硫工藝在吸收劑制備過(guò)程中還產(chǎn)生噪聲和粉塵等。 1）廢水 幾乎所有的濕法脫硫工藝均會(huì)產(chǎn)生廢水 濕法脫硫產(chǎn)物的脫水和漿液槽罐等設(shè)備的沖洗水等廢水。 脫硫廢水的主要超標(biāo)項(xiàng)目是pH值、COD、懸浮物及汞、銅、鎳、鋅、砷、氯、氟等 在整體工藝中需考慮相應(yīng)的廢水處理措施。 2) 固體廢棄物 脫硫副產(chǎn)品采用拋棄堆放等處理方式 對(duì)堆放場(chǎng)的底部進(jìn)行防滲處理，以防污染地下水 對(duì)表面進(jìn)行固化處理，以防揚(yáng)塵,1、濕法煙氣脫硫技術(shù),煙氣與含有脫硫劑溶液接觸，發(fā)生脫硫反應(yīng)，其脫硫生成物的生成和處理均在濕態(tài)下進(jìn)行,優(yōu)點(diǎn) 氣液反應(yīng)，脫硫速度快； 煤種適應(yīng)性好 脫硫效率和脫硫劑利用率高，Ca/S1時(shí)，脫硫率可達(dá)

12、90 缺點(diǎn) 脫硫后煙氣溫度低（一般低于露點(diǎn)），需進(jìn)行煙氣再熱 廢水二次污染,1）石灰石石膏濕法脫硫,鈣基濕法脫硫工藝(石灰石/石灰洗滌法) -是應(yīng)用最廣、技術(shù)最為成熟且運(yùn)行最為可靠的FGD工藝 回收法：通過(guò)強(qiáng)制氧化使CaSO3轉(zhuǎn)化為石膏CaSO4進(jìn)行 回收 拋棄法,石灰石石膏脫硫基本原理 煙氣在吸收塔內(nèi)同石灰石漿料進(jìn)行反應(yīng)，生成亞硫酸鈣，再用空氣強(qiáng)制氧化得到石膏，石膏經(jīng)過(guò)脫濕后作為副產(chǎn)品回收利用,五個(gè)組成部分 石灰石漿液制備 煙氣凈化再熱 吸收和氧化 石膏回收和儲(chǔ)備 污水處理,石灰石漿液洗滌脫硫系統(tǒng)工藝流程,化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,SO2、SO3和HCl的吸收,煙氣中的SO2和SO3溶于石灰石漿液的液滴

13、中，SO2被水吸收后生成亞硫酸，亞硫酸電離成H+和HSO3，一部分HSO3被煙氣中的氧氧化成H2SO4 ；SO3溶于水生成H2SO4 ；HCl也極容易溶于水,溶于漿液液滴中的SO2、SO3和HCl與漿液中的石灰石的反應(yīng)，此步反應(yīng)的關(guān)鍵是Ca2+的生成,2、與石灰石的反應(yīng),再進(jìn)一步反應(yīng),在吸收塔下部是裝有攪拌反應(yīng)器的再循環(huán)漿液池，向循環(huán)漿液中鼓入空氣，使亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣，同時(shí)將生成的CO2排出,3、氧化反應(yīng),由于漿液在反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，可以促成硫酸鈣晶體CaSO4 2H2O的增長(zhǎng)。漿液中所有殘余的HSO3被空氣氧化生成H2SO4后，再被漿液中的中和形成CaSO4 2H2O,4、 Ca

14、SO4晶體生成,吸收反應(yīng),氧化反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)方程式,中和反應(yīng),由于濕法脫硫工藝的全部化學(xué)反府均是在脫硫塔(包括下部漿池)中的噴淋洗滌過(guò)程中進(jìn)行的，加上脫硫漿液的循環(huán)和強(qiáng)烈的攪拌，而且脫硫過(guò)程的反應(yīng)溫度均低于露點(diǎn)，溫度適中，具有氣、液、固三相反應(yīng)的特點(diǎn)，并有足夠的停留時(shí)間，因此，脫硫反應(yīng)速度快，脫硫效率高，鈣的利用率高。在CaS略大于1時(shí)，脫硫效率可達(dá)如90以上。 該工藝易于大型化，適合于大型電站鍋爐的煙氣脫硫。 由脫硫過(guò)程的反應(yīng)溫度均低于露點(diǎn)即均在濕態(tài)下進(jìn)行，所以，鍋爐來(lái)的煙氣一般需要冷卻降溫，脫硫后的煙氣需經(jīng)再加熱后才能從煙囪排出，否則將會(huì)造成下游設(shè)備的腐蝕和影響煙氣抬升高度。 有廢水處理問(wèn)

15、題,化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn),石灰石石膏脫硫系統(tǒng)主要由以下各子系統(tǒng)組成： 石灰石漿液制備系統(tǒng) 煙氣輸送和熱交換系統(tǒng) SO2吸收系統(tǒng)(包括漿液循環(huán)及氧化) 石膏處理系統(tǒng) 廢水處理系統(tǒng),石灰石石膏脫硫系統(tǒng)的組成,2）氨法AMASOX工藝,以氨水或液氨的形式用于氨式濕法和電子束氨法脫硫工藝,氨亞銨法,氨硫氨法,氨法工藝特點(diǎn) 活性高，脫硫率高，對(duì)煙氣條件變化的適應(yīng)性強(qiáng) 脫硫產(chǎn)物為0.20.6mm的硫酸銨晶體，可作農(nóng)用肥料 不產(chǎn)生廢水、廢渣，能耗低 氨的價(jià)格高，且氨氣有毒，會(huì)引起環(huán)境問(wèn)題,3）鈉法,鈉堿吸收法 鈉基堿性化合物（NaOH、Na2CO3、 NaHCO3 ）對(duì)SO2親和力超過(guò)鈣基脫硫劑。 Na2SO3和

16、NaHSO3適于吸收和再生循環(huán)，并且不產(chǎn)生固體殘?jiān)?，避免結(jié)垢和堵塞。 亞鈉循環(huán)法 利用Na2SO3溶液的吸收和再生循環(huán)過(guò)程脫除SO2的技術(shù),吸收反應(yīng),加熱再生反應(yīng),亞鈉循環(huán)工藝特點(diǎn) 循環(huán)吸收液無(wú)腐蝕性 吸收劑再生和脫硫渣的沉淀在吸收塔外進(jìn)行，減少塔內(nèi)結(jié)垢 系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高 再生費(fèi)用較高,4）海水脫硫法,天然海水中含有大量可溶性鹽（主要為氯化鈉和硫酸鹽），且海水通常呈堿性，具有吸收SO2的能力。 系統(tǒng)包括：煙氣系統(tǒng)、供排海水系統(tǒng)、海水恢復(fù)系統(tǒng)（曝氣池）。 典型工藝：挪威ABB的FlaktHydro和Bechtel工藝 1998年，深圳西部電廠引進(jìn)FlaktHydro工藝 特點(diǎn) 工藝簡(jiǎn)單，

17、投資和運(yùn)行費(fèi)用低 無(wú)需廢物和廢水處理系統(tǒng) 研究表明，硫酸鹽對(duì)海洋環(huán)境影響小,2、干法/半干法煙氣脫硫技術(shù),脫硫產(chǎn)物為干態(tài)。 -脫硫劑 -干態(tài)：爐內(nèi)噴鈣法；CFB煙氣脫硫法；干式催化脫硫 -濕態(tài)：噴霧干燥法；爐內(nèi)噴鈣尾部增濕法（LIFAC） -特點(diǎn) -脫硫過(guò)程以干態(tài)為主 -煙氣溫度降低較少，無(wú)需除霧和再熱,優(yōu)點(diǎn) 投資費(fèi)用低 設(shè)備不易腐蝕、結(jié)垢和堵塞 耗能低 缺點(diǎn) 脫硫劑利用率,1）噴霧干燥法脫硫技術(shù),基本原理 將脫硫劑漿液在吸收塔內(nèi)進(jìn)行霧化，然后與煙氣中SO2反應(yīng)，同時(shí)發(fā)生傳熱反應(yīng)，使霧化液滴不斷蒸發(fā)干燥，最后脫硫產(chǎn)物以干態(tài)沉在塔底或隨煙氣離開(kāi)。 工藝流程：脫硫劑漿液制備、漿液霧化、SO2吸收和

18、液滴的干燥、灰渣再循環(huán)和捕集,2）爐內(nèi)噴鈣尾部增濕技術(shù)LIFAC,基本原理 保留爐內(nèi)噴鈣的脫硫系統(tǒng)，在尾部煙道增設(shè)一個(gè)獨(dú)立的活化反應(yīng)器，將爐內(nèi)未反應(yīng)完的CaO通過(guò)霧化水進(jìn)行活化后再次脫出煙氣中的SO2,增濕脫硫反應(yīng),3）煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù),基本原理 以流化床為原理，通過(guò)物料在反應(yīng)塔內(nèi)的內(nèi)循環(huán)和高倍率的外循環(huán)，形成含固量很高的煙氣流化床，從而強(qiáng)化脫硫劑和氣體之間的接觸與傳熱傳質(zhì)，延長(zhǎng)脫硫劑停留時(shí)間，提高脫硫劑的利用率和脫硫效率。 Ca/S為1.11.5時(shí)，系統(tǒng)脫硫率90%，與石灰石石膏法相當(dāng),4）干法催化煙氣脫硫技術(shù),基本原理 在催化劑作用下，通過(guò)將煙氣中SO2氧化為SO3，從而回收硫酸或還

19、原為H2S，通過(guò)克勞斯法回收流的工藝。 催化氧化、催化還原法,催化氧化法,催化還原法,煙氣脫氮是用反應(yīng)吸收劑與煙氣接觸，以除去或減少煙氣中的NOx的工藝過(guò)程，亦稱(chēng)為煙氣脫硝。 無(wú)論從技術(shù)的難度、系統(tǒng)的復(fù)雜程度，還是投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等方面，煙氣脫氮均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煙氣脫硫，使煙氣脫氮技術(shù)在燃煤電站鍋?zhàn)o(hù)煙氣凈化上的應(yīng)用和推廣受到很大的影響和限制，加之世界各國(guó)對(duì)NOx的排放限制尚不如對(duì)SO2的排放限制得那么嚴(yán)格，因此，目前煙氣脫氮裝置在火電廠的應(yīng)用也少得多，技術(shù)和裝置也欠成熟，設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用居高不下。 目前，已經(jīng)研制和開(kāi)發(fā)的煙氣脫氮工藝有50余種，大致可歸納為干法煙氣脫氮和濕法煙氣脫氮兩大類(lèi),2、

20、煙氣脫硝（氮）技術(shù),特征：用氣態(tài)反應(yīng)劑使煙氣中的NOx還原為N2和H2O。 主要有選擇性催化還原法、非選擇性催化還原法和選擇性無(wú)催化還原法，其中選擇性催化還原法被采用的較多。其他干法脫氮技術(shù)還有氧化銅法、活性炭法等。 特點(diǎn)：反應(yīng)物質(zhì)是干態(tài)，多數(shù)工藝需要采用催化劑，并要求在較高溫度下進(jìn)行。該類(lèi)煙氣處理工藝不會(huì)引起煙氣溫度的顯著下降，無(wú)須煙氣再加熱系統(tǒng),干法煙氣脫氮技術(shù),1）選擇性催化還原法(SCR法,用氨(NH3)作為還原劑，在催化劑的存在下將煙氣中的NOx還原成N2，脫氮率可達(dá)90以上 根據(jù)所采用的催化劑的不同，其適宜的反應(yīng)溫度范圍也不同，一般為300340。由于所采用的還原劑NH3只與煙氣中

21、的NOx發(fā)生反應(yīng)，而一般不與煙氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，所以，將這類(lèi)有選擇性的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為選擇性催化還原法,基本原理 又稱(chēng)噴氨法，向爐膛噴氨基還原劑（氨或尿素等），在一定條件下將NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O，降低NOx的排放,氨法,尿素法,用甲烷CH4、CO或H2等作為還原劑，在煙溫550800范圍內(nèi)及催化劑的作用下，將NOx還原成N2。 但是這類(lèi)還原劑除了與煙氣中的NOx反應(yīng)以外，還與煙氣中的殘余氧反應(yīng)，生成水或二氧化碳，因此，還原劑的消耗量比選樣性催化還原法高出45倍。另外，該反應(yīng)要放出熱量使煙氣溫度上升。 這兩種還原NOx的方法均以催化反應(yīng)為主要特征，因此，都需要在煙道的合適位置設(shè)置催化反應(yīng)器，系統(tǒng)

22、比較復(fù)雜,2）非選擇性催化還原法(NSCR法,在不采用催化劑的條件下，將氨作為還原劑還原NOx的反應(yīng)只能在9501100這一溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，因此，需將氨氣噴射注入爐膛出口區(qū)域相應(yīng)溫度范圍內(nèi)的煙氣中，將NOx還原為N2利H2O。也稱(chēng)為高溫非催化還原法或爐膛噴氨脫氮法。 如果加入添加劑(比如氫)，可以擴(kuò)大其反應(yīng)溫度的范圍。當(dāng)以尿素(H4N2CO)為還原劑時(shí)，脫氮效果與氨相當(dāng)，但其運(yùn)輸和使用比NH3安全方便。 但是采用尿素作還原劑時(shí)，可能會(huì)有N2O生成,3）選擇性非催化還原法(SNCR法,這類(lèi)脫氮方法的脫氮效率為4060，而且對(duì)反應(yīng)所處的溫度范圍很敏感，高于1100時(shí)，NH3會(huì)與O2反應(yīng)生成NO，反

23、而造成NOx的排放量增加；低于700，則反應(yīng)速率下降，會(huì)造成未反應(yīng)的氨氣隨煙氣進(jìn)入下游煙道，這部分氨氣會(huì)與煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銨。在較高溫度下，硫酸銨呈酸性，很容易造成空氣預(yù)熱器的堵塞并存在腐蝕現(xiàn)象，另外，也使排入大氣中的氨量顯著增加，造成環(huán)境污染。 為了適應(yīng)電站鍋爐的負(fù)荷變化而造成爐膛內(nèi)煙氣溫度的變化，需要在爐膛上部沿高度開(kāi)設(shè)多層氨氣噴射口，以使氨氣在不同的負(fù)荷工況下均能?chē)娙胨蟮臏囟确秶臒煔庵小?該法的主要特點(diǎn)是無(wú)需采用催化反應(yīng)器，系統(tǒng)簡(jiǎn)單,催化劑一般使用TiO2為載體的V2O5/WO3及MoO3等金屬氧化物。 載體：TiO2 、活性炭或沸石等多孔介質(zhì)。 布置位置：除塵器前、

24、除塵器后 發(fā)展方向 改善反應(yīng)器的反應(yīng)條件：控制NH3濃度與泄漏 完善催化劑性能 尋找中低溫工況下具有高活性的催化劑,選擇性催化還原NOx工藝,目前，已經(jīng)在火力發(fā)電廠采用的煙氣脫氮技術(shù)主要是前述的三種干法脫氮技術(shù)，其中采用最多的主流工藝是選擇性催化還原法。該法脫氮效率高，無(wú)需排水處理，無(wú)副產(chǎn)品，但脫氮裝置的運(yùn)行成本很高，系統(tǒng)復(fù)雜，煙氣側(cè)的阻力會(huì)增加,化學(xué)反應(yīng)原理,以上各個(gè)反應(yīng)均需在催化條件下才能達(dá)到所要求的反應(yīng)速度,2）選擇性催化還原法的系統(tǒng)組成和布置,主要由催化反應(yīng)器、催化組件和氨儲(chǔ)存及噴射系統(tǒng)組成。 當(dāng)采用不同的催化劑來(lái)催化NH3和NOx的還原反應(yīng)時(shí)，其適應(yīng)的反應(yīng)溫度范圍也不同。在應(yīng)用于電站

25、鍋爐時(shí)，為了適應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的最佳煙溫范圍，催化反應(yīng)器需布置在鍋爐尾部的不同位置,NOx選擇性催化還原反應(yīng)器,A、 350的溫度區(qū)間（省煤器出口和空氣預(yù)熱器進(jìn)口之間,這一布置方案的溫度范圍適合于多數(shù)催化劑的反應(yīng)溫度，因此，被采用得較為廣泛。 主要問(wèn)題：存在煙氣中的飛灰對(duì)催比劑的污染、腐蝕、磨損和堵塞，需要選擇高活性的催化劑，合理布置催化元件，減輕腐蝕和磨損。 另一個(gè)問(wèn)題是煙氣中SO2的存在對(duì)脫氮設(shè)備的運(yùn)行所產(chǎn)生的不利影響。 省煤器出口煙氣中的SO2的濃度，對(duì)選擇性催化還原工藝的運(yùn)行存在一個(gè)溫度下限，在這一溫度以下，氨與煙氣中的SO2將形成酸性硫酸銨、這一反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)對(duì)催化劑造成堵塞，使其失效。 這一

26、溫度下限隨采用的催化劑的不同而不同，采用鉑作為催化劑時(shí)，溫度下限為225250，采用銅、鉻等催化劑時(shí)為350以下,在這種布置方式下，脫氮裝置的催化劑基本是在無(wú)塵、無(wú)SO2的干凈煙氣條件下工作，可以防止催化劑的中毒和避免催化反應(yīng)器的堵塞、腐蝕，基本不存在催化劑的污染和失效，催化劑的工作壽命可以大大增加。 但是，由于脫硫后的煙氣溫度僅為50左右，因此，在煙氣進(jìn)入脫氮催化反應(yīng)器之的必須采取利用外來(lái)熱源加熱煙氣的方法，將煙溫提升到所需的反應(yīng)溫度。顯然，這將使系統(tǒng)更加復(fù)雜，并影響系統(tǒng)的綜合效率,B、布置在煙氣脫硫裝置后,3)催化劑和催化反應(yīng)器的形式,選擇性催化還原法使用的催化劑是用Al2O3，或鈦?zhàn)鳛檩d

27、體，通常制成板狀、蜂窩狀的催化元件，在其表面上沉積鉑、鈀、銠等貴重金屬(約占催化元件總質(zhì)量的0.5)，再將催化元件制成催化劑組件，組件排列在催化反應(yīng)器的框架內(nèi)，構(gòu)成催化劑層。 銅、釩、鉻、錳、鋅、鐵、鈰等金屬氧化物也可作為催化劑，這類(lèi)催化劑的反應(yīng)溫度為300400，但活性比鉑、鈀、銠等貴重金屬低。 催化劑還可以制成顆粒狀等，以顆粒固定床形式充填在催化反應(yīng)容器中使用。 活性炭也可作為催化劑，其所需的反應(yīng)溫度為100150。采用活性炭時(shí)，需預(yù)失對(duì)煙氣進(jìn)行嚴(yán)格的除塵和脫硫。 如上所述，當(dāng)煙氣中存在飛灰、二氧化硫等物質(zhì)時(shí)，會(huì)使催化劑受到污染而失效，導(dǎo)致脫氮效率下降。在干凈煙氣的條件下，催化劑的工作壽命

28、可達(dá)35年,由于鍋爐排煙中的NOx主要是NO，而NO極難溶干水，所以，采用濕法脫除煙氣中的NOx時(shí)，不能像脫除SO2那樣采用簡(jiǎn)單的直接洗滌方法進(jìn)行吸收，必須先將NO氧化為NO2，然后再用水或其他吸收劑進(jìn)行吸收脫除，因此，濕法脫氮的工藝過(guò)程要比濕法脫硫復(fù)雜得多。 濕法脫氮的工藝過(guò)程包括氧化和吸收，并反應(yīng)生成可以利用或無(wú)害的物質(zhì)，因此，必須設(shè)置煙氣氧化、洗滌和吸收裝置，工藝系統(tǒng)比較復(fù)雜。濕法脫氮大多具有同時(shí)脫硫的效果。 濕法的主要特點(diǎn)是，脫氮反應(yīng)的局部或全部過(guò)程在濕態(tài)下進(jìn)行，需使煙氣增濕、降溫，因此，一般需將脫氮后的煙氣除濕和再加熱后經(jīng)煙囪排放至大氣。主要有氣相氧化液相吸收法、液相氧化吸收法等,濕

29、法煙氣脫氮技術(shù),1、氣相氧化液相吸收法,向煙氣中加入強(qiáng)氧化劑(ClO2、O2等)，將NO氧化成容易被吸收的NO2和N2O5等，然后用吸收劑(堿、水或酸等液態(tài)吸收劑)吸收，脫氮效率可達(dá)90以上,2、液相氧化吸收法,用KMnO4-KOH溶液洗滌煙氣。KMnO4將NO氧化成易被KOH吸收的組分，生成KNO3和MnO2沉淀，MnO2沉淀經(jīng)再生處理，生成KMnO4重復(fù)使用。 濕法脫氮的效率雖然很高但系統(tǒng)復(fù)雜，氧化和吸收劑費(fèi)用較高，而且用水量大，并會(huì)產(chǎn)生水的污染問(wèn)題，因此，在燃煤鍋爐上很少采用,3、煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù),煙氣聯(lián)合脫硫、脫氮是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外競(jìng)相研制和開(kāi)發(fā)的新型煙氣凈化工藝，它的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性明顯

30、優(yōu)于單獨(dú)脫硫和單獨(dú)脫氮技術(shù)，因此，是一種更有發(fā)展前途和推廣價(jià)值的新一代煙氣凈化技術(shù)。 聯(lián)合脫硫、脫氮技術(shù)仍處于試驗(yàn)研究或工業(yè)裝置示范階段，世界上只有很少的聯(lián)合脫硫、脫氮裝置投入商業(yè)化運(yùn)行， 工藝系統(tǒng)復(fù)雜和運(yùn)行費(fèi)用昂貴。在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)僅要求煙氣脫硫的狀況下，通常這種聯(lián)合脫除工藝與常規(guī)單一脫除工藝相比沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力，但是，當(dāng)火電廠煙氣SO2NOx排放立法均要求更嚴(yán)格時(shí)，聯(lián)合脫硫、脫氮工藝的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)將相當(dāng)顯著。 目前，大部分聯(lián)合脫疏、脫氮技術(shù)是在工藝流程上將脫硫和脫氮這兩種工藝串聯(lián)起來(lái)，是在不同的反應(yīng)器中分別實(shí)現(xiàn)脫硫和脫氮過(guò)程，所以，并非本質(zhì)上的聯(lián)合脫硫、脫氮工藝,分類(lèi) 煙氣脫硫、脫硝工藝的結(jié)合，在同

31、一反應(yīng)器內(nèi)聯(lián)合脫除煙氣中SO2NOx的工藝。比如，電子束煙氣輻照脫硫、脫氮工藝。 ； 特定條件下，吸收劑（含吸附劑）實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝； 將SO2和NOx進(jìn)行氧化或生成螯合物，再同時(shí)脫除,一、電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氮工藝,核心電子束法、脈沖電暈法。 這類(lèi)技術(shù)基于物理和化學(xué)相結(jié)合的原理，在煙氣中同時(shí)脫硫、脫氮，兩種方法進(jìn)行煙氣脫硫、脫氮的原理是相同的。 脈沖電暈放電技術(shù)是利用脈沖放電在極間產(chǎn)生活化電子，而電子束技術(shù)是利用電子加速器來(lái)產(chǎn)生高能電子。目前，已經(jīng)達(dá)到工業(yè)示范階段的主要是電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氮工藝。 電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氮技術(shù)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用均較高，但仍低于石灰石石膏濕法

32、煙氣脫硫，如果考慮聯(lián)合脫硫、脫氮的效果以及產(chǎn)品的價(jià)值，其經(jīng)濟(jì)性還是比較好的,電子束輻照氨法煙氣脫疏、脫氮技術(shù)是一種無(wú)排水型干式排煙處理技術(shù)，始于20世紀(jì)70年代。 該技術(shù)通過(guò)向鍋爐排煙照射電子束和噴人氨氣，能夠同時(shí)除去排煙中含有的硫氧化物(SO2)、氮氧比物(NOx)，可分別達(dá)到90和80的脫除效率。 能直接回收有用的氮肥(硫酸銨及硝酸銨混合物)，無(wú)二次污染產(chǎn)生,1、電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氮工藝流程,組成： 煙氣預(yù)除塵 煙氣加濕冷卻 噴氨 電子束照射 副產(chǎn)品收集 副產(chǎn)品處置,電子束輻照煙氣示意圖,2、電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氮的反應(yīng)機(jī)理,煙氣在電子加速器產(chǎn)生的電子束輻照下將呈現(xiàn)非平衡等離

33、子體狀態(tài)，煙氣中的H2O和O2被裂解成強(qiáng)氧化性的過(guò)氧化物(HO，HO2)和原子態(tài)氧(O)等活性自由基 SO2及NOx在這些自由基的作用下，在極短的時(shí)間內(nèi)被氧化，并與水生成中間產(chǎn)物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3) 硫酸與硝酸和共存的氨進(jìn)行中和反應(yīng)，生成粉狀微粒，即硫酸銨(NH4)2SO4，和硝酸銨(NH4NO3)的混合粉體,A、自由基(或稱(chēng)活性基團(tuán))的生成,煤等燃料的燃燒產(chǎn)物由氮(N2)，氧(O2)，水蒸氣(H2O)，二氧化碳(CO2)等主要成分及SO2，NOx等有害氣體組成。當(dāng)電子束照射煙氣時(shí)，被加速的電子與煙氣中N2、O2、H2O等分子碰撞，這些分子獲得電子的能量、生成氧化反應(yīng)力極強(qiáng)的活

34、性自由基團(tuán)(OH基，O原子，HO2基)； 其反應(yīng)式為,B、SO2及NOx的氧化,煙氣中的SO2和NOx與電子束照射生成的OH基、O原子、HO2基在極短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行氧化反應(yīng)，并與水化合分別生成為硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。 其反應(yīng)式為,C、硫酸銨和硝酸銨的生成,前一階段生成的硫酸、硝酸與電子束照射以前充入的氣態(tài)氨(NH3)進(jìn)行中和反應(yīng)，分別生成硫酸銨(NH4)2SO4和硝酸銨(NH4NO3)的粉體微粒,3、電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氨技術(shù)的特點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)在一套煙氣處理裝置內(nèi)同時(shí)進(jìn)行脫硫、脫硝過(guò)程，并且反應(yīng)迅速，脫除效率高，適合處理高濃度SO2和NOx的煙氣，對(duì)煙氣條件的變化和鍋爐負(fù)荷變

35、動(dòng)的適應(yīng)性較強(qiáng)。 電子束輻照煙氣凈化是干式處理工藝，不需要排水處理裝置，不存在腐蝕問(wèn)題。 所產(chǎn)生的副產(chǎn)品可以直接作為化肥使用，不產(chǎn)生廢棄物。 廠用電率高，對(duì)于大型火電機(jī)組，煙氣凈化裝置運(yùn)行的電力消耗大致為機(jī)組發(fā)電功率的2.5左右。 電子束裝置運(yùn)行時(shí)需采取防護(hù)措施，以防止對(duì)人體造成損害,二、活性炭聯(lián)合脫硫、脫氮技術(shù),活性炭具有優(yōu)異吸附和解吸性能的含碳物質(zhì)，具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能。 活性炭孔隙結(jié)構(gòu)優(yōu)良，比表面積大，吸附其他物質(zhì)的容量大，且具有催化作用，一方面能使被吸附的物質(zhì)在其孔隙內(nèi)積聚；另一方面又能夠在一定的條件下將其解吸出來(lái)，并保持碳及其基團(tuán)的反應(yīng)能力，使活性炭得到再生。 活性炭可單獨(dú)用來(lái)脫硫或脫氮(借助于氨)，或用來(lái)聯(lián)合脫硫脫氮，近年來(lái)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于火電廠的煙氣凈化。在活性炭法聯(lián)合脫硫、脫氮工藝中，SO2的脫除率可以達(dá)到98%左右，NOx的脫除率在80%左右,活性炭聯(lián)合脫硫、脫氮的工藝原理,活性炭聯(lián)合脫硫、脫氮工藝主要由吸附、解吸與硫回收三部分組成。 由于活性炭可以直接吸收煙氣中的SO2，而脫除煙氣中的NOx則需要噴氨，氨對(duì)SO2同樣也有脫除作用，因此，SO2脫除反應(yīng)需在噴氨脫除NOx之前，以減少氨的消耗。所以，吸