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脱硝技术问答

文章出处:本站    人气:372    发表时间:2019-05-07 16:10:00

为减少环境污染,各地相继出台污染物排放控制标准,尤其是NOx排放标准愈加严格,因此各个行业脱硝势在必行。基于此,本文对硝技术相关内容进行了介绍,由于内容较多,分为基础原理篇、脱硝系统篇,并分为2期进行介绍。

1 什么是SCR烟气脱硝技术?

答:SCR脱硝技术即选择性催化还原技术(SelectiveCatalyticReduction,简称SCR),是向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂,利用催化剂(铁、钒、铬、钴或钼等碱金属)在温度为180-450℃(根据烟气温度合理选择催化剂类型)将烟气中的NOx转化为N2H2O。由于NH3具有选择性,只与NOx发生反应,基本不与O2反应,故称为选择性催化还原脱硝。

2 什么是SNCR烟气脱硝技术?

答:SNCR脱硝技术是一种不需要催化剂的选择性非催化还原技术(SelectiveNon-CatalyticReduction,简称SNCR)。该技术是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与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,该还原剂(尿素)迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2,该方法是以炉膛为反应器,在炉膛850~1100℃这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下,NH3或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx,基本上不与烟气中的O2作用,其主要反应为:

NH3为还原剂:4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

尿素为还原剂:NO+CO(NH2)2+1/2O2→2N2+CO2+H2O

当温度高于1100℃时,NH3则会被氧化为NO,即:4NH3+5O2→4NO+6H2O

SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为25%~50%,受锅炉结构尺寸影响很大,多用作低NOx燃烧技术的补充处理手段。

3 SCR法的优点有哪些?

答:SCR法是国际上应用最多、技术最成熟的一种烟气脱硝技术。该法的优点是:由于使用了催化剂,故反应温度较低净化率高,可高达85%以上工艺设备紧凑,运行可靠还原后的N2放空,无二次污染。

4 SCR法的缺点有哪些?

答:SCR法存在一些明显的缺点:烟气成分复杂,某些污染物可使催化剂中毒;高分散度的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面,使其活性下降系统中存在一些未反应的NH3和烟气中的SO2作用,生成易腐蚀和堵塞设备的(NH4)2SO4NH4HSO4同时还会降低氨的利用率投资与运行费用较高。

5 SCR系统里的NOx是如何被反应的?

SCR反应器内,NO通过以下反应被还原:

4NO+4 NH3+O2→4N2+6H2O

6NO+4NH3→5N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

6NO2+8NH3→7N2+12H2O

以上反应表明还原NO2比还原NO需要更多的氨。

6 SCR脱硝法的催化剂如何选择?

答:SCR法中催化剂的选取是关键因素,对催化剂的要求是活性高、寿命长、经济性好不产生二次污染。在以NH3为还原剂来还原NOx时,虽然过程容易进行,铜、铁、铬、锰等非贵金属都可起到有效的催化作用,但因烟气中含有SO2、尘粒和水雾,对催化反应和催化剂均不利,故采用铜、铁等金属作为催化剂的SCR法必须首先进行烟气除尘和脱硫或者是选用不易受肮脏烟气污染和腐蚀等影响的,同时要具有一定的活性和耐受一定温度的催化剂,如二氧化钛为基体的碱金属催化剂,其最佳反应温度为300-400℃;最近几年流行起来的、在非电力领域有着较高市场占有率的低温脱硝催化剂其反应最低温度可达180℃。

7 如何保证SCR系统NOx脱除效率?

答:SCR系统NOx脱除效率通常很高,喷入到烟气中的氨几乎完全和NOx反应。有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般新的催化剂,氨逃逸很低。但是,随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞,氨逃逸就会增加,为了维持需要的NOx脱除率,就必须增加反应器中NH3/NOx摩尔比。当不能保证预先设定的脱硝效率和()氨逃逸量的性能标准时,就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能。

8 SCR脱硝过程中铵盐(NH4HSO4(NH4)2SO4)的形成机理及危害。

答:约在320℃以下,SO3和逃逸的氨反应,形成NH4HSO4(NH4)2SO4

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4

这些物质从烟气中凝结并沉积,可以使催化剂失活造成SCR系统的下游设备沾污和腐蚀,增加空气预热器的压降并降低其传热性能使飞灰及脱硫装置副产物不适合于特定的用途。

9 影响SCR脱硝性能的因素有哪些?

答:影响SCR脱硝性能的几个关键因素有:反应温度、烟气速度、催化剂的类型、结构和表面积以及烟气/氨气的混合效果。

如果反应温度太高,则NH3容易被氧化,生成NOx的量增加,甚至会引起催化剂材料的相变,导致催化剂的活性退化。在相同的条件下,反应器中的催化剂表面积越大,NO的脱除效率越高,同时氨的逸出量也越少。

NH3输入量必须既保证SCR系统NOx的脱除效率,又保证较低的氨逃逸率。只有气流在反应器中速度分布均匀及流动方向调整得当,NOx转化率、氨逃逸率和催化剂的寿命才能得以保证。采用合理的喷嘴格栅,并为氨和烟气提供足够长的混合烟道,是使氨和烟气均匀混合的有效措施,可以避免由于氨和烟气的混合不均所引起的一系列问题。

10 运行中影响催化剂寿命的因素有哪些?

答:1) 烟气携带的飞灰中含有NaKCaSiAs等时,会使催化剂“中毒”或受污染,从而降低催化剂的效能。

2) 飞灰对催化剂反应器的磨损。

3) 飞灰使催化剂反应器通道堵塞。

4) 烟气温度降低,氨分子与SO3H2O反应生成NH4HSO4(NH4)2SO4,这是种有黏性的物质,会附着在催化剂表面,易引起污染积灰进而堵塞催化剂的通道和微孔。

5) 烟气温度过高会使催化剂烧结或失效。



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