氮氧化物是一种主要的大气污染物,按照脱硝工艺所作用的顺序,目前的氮氧化物控制技术可分为燃烧前脱硝,燃烧中脱硝和燃烧后脱硝三种方法。燃烧前脱硝工艺主要是通过煤的洗选、加氢脱硝和配煤技术等方法手段将燃料进行初步的预处理,减少燃烧过程中NOx的生成,进而达到NOx减排的目的,但是这些方法要求比较高,工艺不成熟,投资和运行成本高,脱硝效率低,因此没能进行大规模工业化应用。燃烧过程中脱硝工艺主要是通过低温燃烧、低氧燃烧、采用低NOx燃烧器、煤粉浓淡分离等技术改变燃料的燃烧方式或燃烧条件来控制NOx的产生以及减少燃料中N向NOx的转化,从而达到降低NOx生成量的目的,但是这些方法会降低燃料的燃烧效率,而且脱硝效率也不高,难以满足日益严格的排放要求,所以只能作为其他脱硝技术的辅助手段,不能单独使用。燃烧前脱硝工艺和燃烧中脱硝工艺本质上是减少燃料燃烧过程中NOx的生成量,但是这两种方法NOx的脱除率较低,一般不超过60%,在实际应用过程中存在局限性。
燃烧后脱硝技术又称为烟气脱硝,是利用氧化还原的方法把燃烧后烟气中的NOx氧化为盐类或还原为氮气,从而降低NOx排放的方法。由于烟气脱硝技术脱硝效率高、成本低廉,实际实施难度小,又不会影响燃料的燃烧效率,所以目前国内外普遍采用烟气脱硝技术降低NOx的排放。目前烟气脱硝技术中SCR和SNCR是烟气脱硝领域广泛使用的技术。
选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)
SCR脱硝技术是目前世界上技术最成熟、应用最广泛且最有成效的一种烟气脱硝技术。SCR烟气脱硝技术主要是将NH3、H2、CO和烃类等还原剂和烟气中的NOx混合,在适当的催化剂和温度条件下发生催化还原反应,NOx被催化还原成N2和H2O,从而减少烟气中NOx的排放。目前国内外最常用的还原剂是NH3,最常见的催化剂主要有Pt-Rh、Pd、CuO、V2O5、Fe2O3等贵金属催化剂和金属氧化物催化剂,但是由于贵金属催化剂价格昂贵,副反应比较明显,所以目前工业上基本不采用贵金属催化剂,而是选择具有较好脱硝效果的金属氧化物类催化剂。
SCR脱硫塔装车发货
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SCR烟气脱硝技术的优点在于:首先是脱硝效率高,NOx的脱除效率一般可达80%~90%;其次是工艺技术成熟,设备运行稳定可靠;最后是SCR工艺处理烟气量大、选择性好,能适应不同氮氧化物浓度的烟气。但SCR烟气脱硝技术也存在一些不足之处,主要包括:占地面积大,投资费用较高;催化剂价格高而且用量比较大,导致运行成本高;烟气中含有的一些杂质会使催化剂中毒和失活;还原剂的消耗量大且容易发生泄漏造成二次污染。SCR工艺还会产生大量的危险废物—废气弃催化剂。
选择性非催化还原烟气脱硝技术(SNCR)
SNCR烟气脱硝技术的原理与SCR烟气脱硝技术类似,主要是将NH3、CH4、H2、CO和其他碳氢化合物等还原剂喷入含NOx的烟气中,然后在900℃~1200℃的高温条件下发生还原反应,NOx被还原成N2和H2O,从而减少烟气中NOx的排放。目前国内外最常用的还原剂是氨和尿素。
SNCR烟气脱硝技术的优点在于:SNCR工艺占地面积小、工艺设备简单,投资费用较低,不需要使用催化剂,运行成本低,可以通过对现有设备和设施的改造来实现烟气脱硝,建设周期短、综合投资少,可以通过较低的成本实现较好的脱硝效果。但SNCR烟气脱硝技术也存在一些不足之处,主要包括:首先是NOx脱除效率不高,脱硝效率一般在30%~40%之间;其次是SNCR烟气脱硝技术由于没有催化剂的作用,需要较高的反应温度,能耗比较大,对工业设备和管道的要求比较高;最后一方面是氨的消耗量比SCR烟气脱硝技术多,并且NH3有毒、腐蚀性较强,不易存储和运输,容易泄露造成二次污染。
由于SNCR烟气脱硝技术脱硝效率较低,单独使用SNCR工艺作为工业上脱硝装置时,排放的烟气不能达到国家规定的标准,所以目前SNCR烟气脱硝技术在国内很少单独使用,大多与SCR烟气脱除技术联合使用。当SNCR和SCR烟气脱硝技术联合使用时,SNCR系统中多余的氨可当作SCR系统需要的还原剂来使用,不仅可以防止SNCR系统中的氨逃逸到大气中造成环境污染,而且还能减少SCR系统中氨的使用量,不仅降低了脱硝的成本,而且提高了脱硝系统的安全性,能收到更好的脱硝效果。