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 大气污染治理-脱硝技术

        从目前的脱硝技术、脱硝工艺和脱硝设备的情况来看,脱硝工艺主要有以下几种:LNB(低氮燃烧技术)、SNCR(选择性 非催化还原法)、SCR(选择性催化还原法)以及氧化法脱硝这几种技术的组合。



SNCR脱硝


       选择性非催化还原法(Selective Non-Catalytic Reduction)脱硝工艺(以下称SNCR),是在没有催化剂存在条件下,利用还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水的一种脱硝方法。SNCR脱硝技术是将NH3、尿素等还原剂喷入锅炉炉内与NOx进行选择性反应,不用催化剂,因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850~1100℃的区域,迅速热分解成NH3,与烟气中的NOx反应生成N2和H2O。该技术以炉膛为反应器。

4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O         2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

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SNCR技术原则性示意图




SCR脱硝


 选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction)脱硝工艺(以下称SCR),还原剂(氨水、尿素溶液等)在催化剂的作用下,选择性的与NOx反应生成氮气和水,反应温度要求在300-420度范围。


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SCR脱硝工艺的基本化学反应式如下:

4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

典型的SCR反应原理示意图如下:

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低氮燃烧技术

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低氮燃烧技术一直是应用最广泛、经济实用的措施,它是通过改变燃烧设备的燃烧条件来降低NOx的形成,具体来说,是通过调节燃烧温度、烟气中的氧的浓度、烟气在高温区的停留时间等方法来抑制NOx的生成或破坏已生成的NOx。

低氮燃烧技术的方法很多,这里用通俗的文字介绍二种常用的方法:

(1)烟气再循环法:利用一部分温度较低的烟气直接返回燃烧区或与一次风或二次风混合送入炉内,因含氧量较低,从而降低燃烧区的温度和氧浓度,从而抑制氮氧化物的生成。

(2)分段燃烧法:该法是目前应用最广泛的分段燃烧技术,将燃料的燃烧过程分阶段来完成。第一阶段燃烧中,只将总燃烧空气量的70%-75%(理论空气量的80%洪入炉膛,使燃料在先在缺氧的富燃料条件下燃烧,由于富燃料缺氧,该区的燃料只能部分燃烧(含氧量不足),降低了燃烧区内的湍流速度和温度水平,能抑制NOx的生成;第二阶段通过足量的空气,使剩余燃料燃尽,此段中氧气过量,但温度低,生成的NOx也较少。



联合脱硝技术


LNB+SNCR        SNCR+SCR      LNB+SNCR+SCR

      联合脱硝技术(LNB+SNCR/SNCR+SCR/LNB+SNCR+SCR)是一个分两个或三个模块实施的多污染综合治理技术,由LNB、SCR和SNCR其中两个模块或三个模块组成。


      运用LNB技术在炉内形成空气分级燃烧,烟气与二次风形成强烈的湍流混合,从而改进锅炉的燃烧并达到脱硝的效果,单独脱硝效率可达30~50%左右。

      SNCR是在通过喷入还原剂(氨水或尿素进行脱硝,通过利用烟气和高速气流的充分混合,脱硝剂可均匀地分布在烟气中。本阶段要通过调节来适应锅炉负荷和温度的变化,并将脱硝剂喷入到炉膛中最适宜脱除污染物的温度区域,以提高吸附剂的反应效率,从而减少吸收剂的消耗量,并减少吸收剂的动力传递,LNB+SNCR的脱硝效率可达到70%~80%。若需要进一步降低NOX的排放浓度,可在LNB、CNCR后面加上烟道内置式选择性催化还原系统(SCR)。由于LNB、SNCR已经脱除了大部分氮氧化物,所以SCR系统的体积可以比常规的SCR系统小,同时可以利用控制前期SNCR多余的氨逃逸量,不再设置喷氨设施,以减少成本投资。




氧化法脱硝

臭氧脱硝法:

    SCR脱硝技术反应适合温度320~400℃,由于部分锅炉尾气排出来的温度低于300℃,同时尾气温度有时波动很大,造成脱硝效果很低,达不到预期效果,需另外对尾气进行加温,改造起来不但困难,而且还在增加运行成本。针对此情况,应天环保开发研究出一种低温组合臭氧脱硝技术,臭氧氧化的温度区间为50-200℃,组合氧化法脱硝效率达到70-95%。组合臭氧脱硝原理:组合氧化法脱硝主要是利用臭氧和双氧水的强氧化性,将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物,然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收,达到脱除的目的,臭氧的氧化能力极强,臭氧的氧化还原电位仅次于氟,比过氧化氢、高锰酸钾等都高。此外,臭氧的反应产物是氧气,所以它是一种高效清洁的强氧化剂。