微碳 · 湿法脱硝

1. 工业氮氧化物来源

       有机质及氮气在高温条件下产生的NO,被O2氧化后生成NO2,NO2排放到大气中与H2O结合生成硝酸,最终形成酸雨。NOx的生成机理:
       在燃烧过程中,NOx生成的途径有3条:

 

       (1)空气中氮在高温下氧化产生,称为热力型NOx

       (2)由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基和空气中氮气反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOx,称为快速型NOx

       (3)燃料中含氮化合物在燃烧中氧化生成NOx,称为燃料型NOx

 

       关于热力NOx的生成机理是高温下空气的N2氧化形成NO,其主成速度与燃烧温度有很大关系,当燃烧温度低于1400℃时热力NOX生成速度较慢,当温度高于1400℃反应明显加快,根据阿累尼乌斯定律,反应速度按指数规律增加。
       2013年,全国氮氧化物排放量2227.4万吨,工业氮氧化物排放量1545.6万吨,占全国氮氧化物排放总量的69.4%。

2. 氮氧化物危害

       当NO进入大气中,被大气中O2氧化成NO2,在与H2O结合,最终会转化成硝酸和硝酸盐,硝酸是酸雨的成因之一;它与其他污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染。酸雨危害是多方面的,包括对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。因此,必须在NOx排入大气前,对其进行脱硝处理。

       2013年,氮氧化物排放量超过100万吨的省份依次为河北、山东、河南、内蒙古、江苏、广东和山西,7个省份氮氧化物排放量占全国氮氧化物排放总量的44.7%。工业氮氧化物排放量最大的是山东,城镇生活氮氧化物排放量最大的是黑龙江,机动车氮氧化物排放量最大的是河北,集中式污染治理设施氮氧化物排放量最大的是广东。

3. 常规脱硝工艺

       (1)低温燃烧法

       采取低温燃烧、低氧燃烧、FBC燃烧技术、采用低NOx燃烧器、煤粉浓淡分离、烟气再循环技术,减少氮氧化物生成。

 

 

       (2)选择性非催化还原脱硝(SNCR)

       SNCR法是指无催化剂的作用下,在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原NOx。还原剂只和烟气中的NOx反应,一般不与氧反应,该技术不采用催化剂,所以这种方法被称为选择性非催化还原法(SNCR)。由于该工艺不用催化剂,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和水。

 

 

       (3)选择性催化还原脱硝(SCR)

       SCR法是指在催化剂(商用催化剂基本都是以TiO2为基材,以V2O5为主要活性成份,以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份。催化剂型式可分为三种:板式、蜂窝式和波纹板式)的作用下,利用还原剂(如NH3、液氨、尿素)来“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。其反应温度要求在120-420℃之间。

 

 

图  各地区氮氧化物排放情况

图  微碳脱硝工艺

       (4)活性氨脱硝特点

        ①系统先进:不需要改变现有窑炉设备装置,而只是需要在现有设施的基础上,增加活性氨法脱硝装置和相应自控系统
        ②脱硝效率高:活性氨法脱硝率可在30%-80%之间,根据脱硝需要进行调节
        ③投资小:活性氨法投资费用比SNCR略低,是SCR投资的10%左右
        ④安全性高:活性氨法脱硝剂储运稳定,使用安全,无毒无腐蚀
        ⑤高效节能:活性氨法脱硝剂效率高,喷射量少,无需加水稀释,热损失量小

 

SCR、SNCR与活性氨法三种脱硝技术性能比较:

        微碳科技公司通过与高校合作研发、技术引进的方式,采用根据SCR和SNCR法研究出来的活性氨烟气脱硝技术。
 

       (1)活性氨烟气脱硝原理

        活性氨烟气脱硝的原理是利用活性氨有比NH3高的反应活性,在既不需要催化剂,也不需要太高的反应温度的情况下能够与NOx发生氧化还原反应而达到脱硝目的。其与NOx反应温度在650-1100℃范围内。活性氨对氮氧化物还原反应过程中生成的水和二氧化碳等无害气体。故该脱硝技术无二次污染问题。
 

       (2)选择性非催化还原脱硝(SNCR)

        SNCR法是指无催化剂的作用下,在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原NOx。还原剂只和烟气中的NOx反应,一般不与氧反应,该技术不采用催化剂,所以这种方法被称为选择性非催化还原法(SNCR)。由于该工艺不用催化剂,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和水。
 

       (3)活性氨烟气脱硝工艺

        针对喷雾塔热风炉烟气脱硝,活性氨烟气脱硝工艺流程:

     

 

 

4. 微碳科技公司脱硝工艺

图  脱硝设备图