脫硝

概述
燃燒煙氣中去除氮氧化物的過(guò)程，防止環(huán)境污染的重要性，已作為世界范圍的問題而被尖銳地提了出來(lái)。世界上比較主流的工藝分為：SCR和SNCR。這兩種工藝除了由于SCR使用催化劑導(dǎo)致反應(yīng)溫度比SNCR低外，其他并無(wú)太大區(qū)別，但如果從建設(shè)成本和運(yùn)行成本兩個(gè)角度來(lái)看，SCR的投入至少是SNCR投入的數(shù)倍，甚至10倍不止。
為防止鍋爐內(nèi)燃料燃燒后產(chǎn)生過(guò)多的NOx污染環(huán)境，應(yīng)對(duì)燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硝處理。一般分為燃燒前脫硝、燃燒過(guò)程脫硝、燃燒后脫硝。
一、脫硝技術(shù)分析
根據(jù)氮氧化物的形成機(jī)理，降氮減排的技術(shù)措施有兩大類：
一類是從源頭上治理。控制燃燒過(guò)程中生成NOx。
其技術(shù)措施：①采用低氮燃燒器；②分解爐和管道內(nèi)的分段燃燒，控制燃燒溫度；③改變配料方案，采用礦化劑，降低燃燒成溫度。
另一類是從末端治理。控制煙氣中排放的NOx。
其技術(shù)措施：①“分級(jí)燃燒+SNCR”；②選擇性非催化還原法（SNCR）；③選擇性催化還原法（SCR）；③SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)；④生物脫硝技術(shù)（正處于研發(fā)階段）。
二、按燃燒過(guò)程分類
1、燃燒前脫硝
1）加氫脫硝
2）洗選
2、燃燒中脫硝
1）低溫燃燒
2) 低氧燃燒
3）CFB燃燒技術(shù)
4）采用低NOx燃燒器
5）煤粉濃淡分離
6）煙氣再循環(huán)技術(shù)
3、燃燒后脫硝
1）選擇性非催化還原 脫硝（SNCR）
2) 選擇性催化還原 脫硝（SCR）
3）活性炭吸附
4）電子束脫硝
三、技術(shù)措施
1、選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）
選擇性非催化還原法是一種不使用催化劑，在 850～1100℃溫度范圍內(nèi)還原NOx的方法。最常使用的藥品為氨和尿素。
一般來(lái)說(shuō)，SNCR脫硝效率對(duì)大型燃煤機(jī)組可達(dá) 25%～40% ,對(duì)小型機(jī)組可達(dá) 80%。由于該法受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，多用作低氮燃燒技術(shù)的補(bǔ)充處理手段。其工程造價(jià)低、布置簡(jiǎn)易、占地面積小，適合老廠改造，新廠可以根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)配合使用。

SNCR工藝流程圖

2、選擇性催化還原技術(shù)（SCR）

SCR 是最成熟的煙氣脫硝技術(shù), 它是一種爐后脫硝

方法, 最早由日本于 20 世紀(jì) 60~70 年代后期完成商業(yè)運(yùn)行, 是利用還原劑(NH3, 尿素)在金屬催化劑作用下, 選擇性地與 NOx 反應(yīng)生成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧化, 故稱為“ 選擇性” 。世界上流行的 SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法 SCR 2種。此 2種方法都是利用氨對(duì)NOx的還原功能 ,在催化劑的作用下將 NOx (主要是NO)還原為對(duì)大氣沒有多少影響的 N2和水 ,還原劑為 NH3。

在SCR中使用的催化劑大多以TiO2為載體，以V2O5或V2 O5 -WO3或V2O5-MoO3為活性成分，制成蜂窩式、板式或波紋式三種類型。應(yīng)用于煙氣脫硝中的SCR催化劑可分為高溫催化劑（345℃～590℃）、中溫催化劑（260℃～380℃）和低溫催化劑（80℃～300℃）， 不同的催化劑適宜的反應(yīng)溫度不同。如果反應(yīng)溫度偏低，催化劑的活性會(huì)降低，導(dǎo)致脫硝效率下降，且如果催化劑持續(xù)在低溫下運(yùn)行會(huì)使催化劑發(fā)生永久性損壞；如果反應(yīng)溫度過(guò)高，NH3容易被氧化，NOx生成量增加，還會(huì)引起催化劑材料的相變，使催化劑的活性退化。國(guó)內(nèi)外SCR系統(tǒng)大多采用高溫，反應(yīng)溫度區(qū)間為315℃～400℃。

優(yōu)點(diǎn)：該法脫硝效率高，價(jià)格相對(duì)低廉，廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外工程中，成為電站煙氣脫硝的主流技術(shù)。

缺點(diǎn)：燃料中含有硫分, 燃燒過(guò)程中可生成一定量的SO3。添加催化劑后, 在有氧條件下, SO3 的生成量大幅增加, 并與過(guò)量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蝕性和粘性, 可導(dǎo)致尾部煙道設(shè)備損壞。 雖然SO3 的生成量有限, 但其造成的影響不可低估。另外,催化劑中毒現(xiàn)象也不容忽視。

SCR工藝流程圖

3、SNCR/SCR脫硝

為了達(dá)到排放要求，有時(shí)會(huì)采用爐內(nèi)脫硝和爐外脫硝的組合方式。

SNCR/SCR工藝流程圖

4、低溫氧化法

對(duì)于煙氣溫度較低的情形，目前還采用氧化法（臭氧法和雙氧水法）。不過(guò)使用時(shí)應(yīng)考慮氧化劑逃逸帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。