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最新脱硝原理

【最新】脱硝原理

 详情介绍

SNCR脱硝原理：

   SNCR脱硝技术是将NH3、尿素等还原剂喷入锅炉炉内与NO_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NO_反应生成N2和水，该技术以炉膛为反应器。

SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～80%，受锅炉结构尺寸影响很大。

采用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。

1、技术原理

在850～1100℃范围内，NH3或尿素还原NO_的主要反应为：

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

2、系统组成

SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成：

接收和储存还原剂；在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂；还原剂的计量输出、与水混合稀释；还原剂与烟气混合进行脱硝反应。

3、技术特点

技术成熟可靠，还原剂有效利用率高系统运行稳定设备模块化，占地小，无副产品，无二次污染

4、脱硝系统基本流程和添加剂效果

基于纯氨、氨水和尿素的溶液（比如satamin和carbamin二次添加剂）目前在很大程度上比较流行。

通过选择性非催化还原法，氨基在800℃-1050℃时NO生成氮气和水蒸气：

NH2+NO_lt;=_gt;H2O+N2，当使用含氨化合物的水溶液时，化合物分解就会释放出氨气。

换言之，只有在雾化流体蒸发后氨气才可以从含氨化合物中挥发出来。

自由基之间的反应选择性并不是很强。

因此充足的脱除添加剂还是必要的。

5、流程设计和装置描述˙燃料添加剂贮存加料装置

Satamin添加剂是一种专利产品。

根据锅炉大小和每年的燃料消耗量，Satamin添加剂一般以每桶200，500和1000公升桶装形式供给。

对于大型装置，一般设置一个较大的储罐和加料控制器Satamin和Carbamin是低氨水溶液。

因而，在贮料箱的充料过程中，或万一贮料箱遭到破坏，在储存位置附近将不会有有毒气体逸出。

储罐中放置一个夹层箱或贮存箱足够使用。

如果设备放在室外，贮料箱要考虑伴热或保温，放液区要作防水处理。

在充料过程中必须关闭雨水排水阀。

罐车利用压缩气来卸液。

当往NO_脱除车间输送脱除添加剂时，需要使用磁耦合泵和潜液泵。

6、混合和分配系统

还原剂用水稀释。

可以使用自来水或井水来稀释Satamin和Carbamin还原剂。

下图箱体上安装有用来测量调节流量和监控压力的设备。

如果燃料中没有加入防止高低温腐蚀的添加剂，可以通过混合和分配系统加入

7、注入系统

稀释后还原剂的加料系统依赖于燃烧室的几何尺寸。

带有单相喷嘴的水冷喷枪在锅炉的应用中非常成功。

双相喷嘴使用压缩空气的喷枪适合于层燃锅炉。

8、二次排放

燃烧富硫燃料（_gt;0.5%的S），温度小于350℃时，烟气中高的NH3浓度能够形成硫酸氨。

和硫酸氢氨不一样，硫酸氨是一种无污染的副产物。

在温度小于160℃时，硫酸氢氨的形成与烟气中SO3量和NH3量有关。

硫酸氢氨容易导致换热器表面结垢腐蚀。

但是，通过使用配制合理的脱除添加剂（Satamin和Carbamin产品），就可以避免硫酸氢氨的形成。

改进后的SNCR装置氨排放允许值依赖于锅炉大小，为5—30mg/m3。

NO_脱除装置的设计是根据使用添加剂satamin和carbamin，该系统不影响锅炉效率。

反应热量与稀释水蒸发热量相当。

      SNCR脱硝技术       SNCR脱硝技术即选择性非催化还原（SelectiveNon-CatalyticReduction，以下简写为SNCR）技术，是一种不用催化剂，在850～1100℃的温度范围内，将含氨基的还原剂（如氨水，尿素溶液等）喷入炉内，将烟气中的NO_还原脱除，生成氮气和水的清洁脱硝技术。

  在合适的温度区域，且氨水作为还原剂时，其反应方程式为：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

（1）  然而，当温度过高时，也会发生如下副反应：

4NH3+5O2→4NO+6H2O

（2）  SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～80%，受锅炉结构尺寸影响很大。

采用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。

      SNCR脱硝原理       SNCR技术脱硝原理为：

 在850～1100℃范围内，NH3或尿素还原NO_的主要反应为：

 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    SNCR脱硝系统组成：

 SNCR（喷氨）系统主要由卸氨系统、罐区、加压泵及其控制系统、混合系统、分配与调节系统、喷雾系统等组成。

 SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成：

接收和储存还原剂；在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂； 还原剂的计量输出、与水混合稀释；还原剂与烟气混合进行脱硝反应。

    SNCR脱硝工艺流程 如图

（二）所示，水泥窑炉SNCR烟气脱硝工艺系统主要包括还原剂储存系统、循环输送模块、稀释计量模块、分配模块、背压模块、还原剂喷射系统和相关的仪表控制系统等。

      SNCR脱硝工艺流程图

      SNCR脱硝设备       序号名称 数量 单位 1氨水加压泵组1套2稀释水加压泵组1套3稀释水与氨水混合阀组1套4上层稀氨水分配阀组1套5下层稀氨水分配阀组 1套6喷雾系统sncr脱硝喷枪1套7储罐及卸氨系统1套8压缩空气系统1套9仪表、电气控制系统 1套10罐区厂房 1 个 

 1、干法烟气脱硝技术

    干法脱硝技术主要有：

选择性催化还原法、选择性非催化还原法、联合脱硝法、电子束照射法和活性炭联合脱硫脱硝法。

    选择性催化还原法是目前商业应用最为广泛的烟气脱硝技术。

其原理是在催化剂存在的情况下，通过向反应器内喷入氨或者尿素等脱硝反应剂，将一氧化氮还原为氮气，脱硝效率可达90%以上，主要由脱硝反应剂制备系统、反应器本体和还原剂喷淋装置组成。

    选择性非催化还原法工艺原理是在高温条件下，由氨或其他还原剂与氮氧化物反应生成氮气和水。

该工艺存在的问题是：

由于温度随锅炉负荷和运行周期变化及锅炉中氮氧化物浓度的不规则性，使该工艺应用时变得较复杂。

    联合烟气脱硝技术结合了选择性和非选择性还原法的优势，但是使用的氨存在潜在分布不均，目前没有好的解决办法。

    活性炭法是利用活性炭特有的大表面积、多空隙进行脱硝。

烟气经除尘器后在90_150℃下进入炭床（热烟气需喷水冷却）进行吸附。

优点是吸附容量大，吸附和催化过程动力学过程快，可再生，机械稳定性高。

缺点是易形成热点和着火问题，且设备的体积大。

 1．1选择性催化还原法fSCR）

    SCR法是采用NH3作为还原剂，将NO还原成N。

NH，选择性地只与NO反应，而不与烟气中的O反应，02又能促进NH，与NO的反应。

氨和烟气一起通过催化剂床，在那里，氨与NO反应生成N和水蒸汽。

通过使用恰当的催化剂，上述反应可以在250～450oC范围内进行，在NH／NO摩尔比为1的条件下，脱硝率可达80％～90％。

SCR技术是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术，与其他技术相比，SCR技术没有副产物、不形成二次污染、装置结构简单、技术成熟、脱硝效率高、运行可靠、便于维护，是工程上应用最多的烟气脱硝技术，脱硝效率可达90％。

催化剂失效和尾气中残留NH，是SCR系统存在的两大关键问题，因此．探究更好的催化剂是今后研究的重点。

 1．2催化直接分解N0法

    从净化NO的观点来看，最好的方法是将NO直接分解成N和0，这在热力学上是可行的。

迄今为止，得到广泛研究的催化体系有：

贵金属、金属氧化物、钙钛矿型复合氧化物以及金属离子交换分子筛等。

有些催化剂的分解效率高但不能持久，主要是因为NO分解后产生的氧不易从载体上脱除造成催化剂中毒。

因此，寻找一种适合技术、经济要求的催化剂还需做大量的研究工作。

2、湿法烟气脱硝技术

    湿法烟气脱硝技术按吸收剂的种类可分为：

水氧化吸收法、酸吸

收法、碱液吸收法、氧化吸收法、液相还原吸收法、液相络合吸收法、液膜法等。

吸收法是中小型企业广泛采用的N0处理技术。

这几种湿法

脱硝虽然效率很高，但系统复杂，而且用水量大并会产生水污染．因

此，在燃煤锅炉上很少被采用。

湿法中只有络合吸收法比较适合于燃

煤烟气脱NO，然而这种方法还处于试验阶段，距大型工业应用还有

一定的距离。

湿式络合吸收法湿式络合吸收法的原理是利用一些金属螯合物，像Fe（E）·EDTA等可与溶解的NO迅速发生反应形成络合物。

因此，在传统的在湿法工艺中加入金属螯合物作为添加剂，使其在吸收SO：

的同时，也能吸收NO。

湿式络合吸收法目前仍处于试验阶段，S0z和NO_的脱除率较高。

但螯合物的循环利用比较困难，在反应中螯合物会有损失，利用率低，造成运行费用很高。

 3、微生物法

    微生物法的原理是：

适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下，以NO为氮源，将其还原为无害的N，而脱氮菌本身得到繁殖。

与一般的有机废气处理不同．用生物法直接处理烟气中的NO，存在明显的缺点。

主要原因是：

由于烟气量很大，且烟气中N0主要以NO的形式存在，而NO又基本不溶于水，无法进人到液相介质中，难以被微生物转化：

另外．微生物的表面吸附能力较差，使得NO的实际净化率很低。

因此．直接用生物法处理烟气中NO很难有实际应用前景。

采用生物法吸收处理NO是近年来研究的热点之一，但这种方法目前还不成熟．要用于工业实践还需做大量的研究工作。

4、烟气同时脱硫、脱硝技术

    目前，烟气同时脱硫、脱硝技术可以分为两大类：

炉内燃烧过程的

同时脱除技术和燃烧后烟气中的同时脱除技术。

其中燃烧后烟气脱

硫、脱硝是今后进行大规模工业应用的重点[41。

燃烧后烟气脱硫、脱硝

典型工艺有干法和湿法两种：

干式工艺包括碱性喷雾干燥法、固相吸

收和再生法以及吸收剂喷射法、高能化学辐射法等；湿式工艺主要是

氧化，吸收法和铁的整合物吸收法等。

4．1湿法FGD加金属螯合物技术

    传统的湿法烟气脱硫效率在90％以上，在电厂的应用比较成熟。

由于NO在水中的溶解度很小，在湿法中很难除去。

有学者研究发现，

一些金属螫合物（如Fe（（EDTA）和Fe（NTA））能吸收NO形成亚硝

酰亚铁螯合物，配位的NO再与溶解的SO和O反应生成N、N0、硫

酸盐、各种N—S化合物以及三价铁螯合物，然后从吸收液中去除，并

使三价铁螯合物还原再生。

影响湿法FGD加金属螯合物技术工业应

用的主要障碍是反应过程中螯合物的损失和金属螯合物再生困难、利

用率低、运行费用高[51。

4．2氯酸氧化法

    氯酸氧化法采用含有氯酸fHC1OO）的氧化吸收液来氧化并吸收

NO和SO，脱除率可达95％以上。

在脱除NO和SO的同时，还可以

脱除有毒的微量金属元素，如As，Be，Cd，cr，Ph，Hg和Se，不存在

催化剂中毒、失活或随使用时间的增长催化能力下降等问题。

该工艺

适用性强。

对入口烟气浓度的限制范围不严格。

在常温、低氯酸浓度下

即可进行氧化吸收．没有催化剂中毒、失活或随使用时间增长而出现

催化能力下降等问题。

迄今为止，该工艺还处于探索阶段。

各种烟气脱硝工艺的比较

    我国地域大，各地情况不同，对于某一具体的工程采用何种烟气脱硝工艺，必须因地制宜，进行技术、经济比较。

在选取烟气脱硝工艺的过程中，应遵循以下原则：

1、NO_的排放浓度和排放量满足有关环保标准；

2、技术成熟，运行可靠，有较多业绩，可用率达到90％以上；

3、对煤种适应性强，并能够适应燃煤含氮量在一定范围内变化；

4、尽可能节省建设投资；

5、布置合理，占地面积较小；

6、吸收剂和、水和能源消耗少，运行费用低；

7、吸收剂