氮氧化物是一種主要的大氣污染物,按照脫硝工藝所作用的順序,目前的氮氧化物控制技術可分為燃燒前脫硝,燃燒中脫硝和燃燒后脫硝三種方法。燃燒前脫硝工藝主要是通過煤的洗選、加氫脫硝和配煤技術等方法手段將燃料進行初步的預處理,減少燃燒過程中NOx的生成,進而達到NOx減排的目的,但是這些方法要求比較高,工藝不成熟,投資和運行成本高,脫硝效率低,因此沒能進行大規模工業化應用。燃燒過程中脫硝工藝主要是通過低溫燃燒、低氧燃燒、采用低NOx燃燒器、煤粉濃淡分離等技術改變燃料的燃燒方式或燃燒條件來控制NOx的產生以及減少燃料中N向NOx的轉化,從而達到降低NOx生成量的目的,但是這些方法會降低燃料的燃燒效率,而且脫硝效率也不高,難以滿足日益嚴格的排放要求,所以只能作為其他脫硝技術的輔助手段,不能單獨使用。燃燒前脫硝工藝和燃燒中脫硝工藝本質上是減少燃料燃燒過程中NOx的生成量,但是這兩種方法NOx的脫除率較低,一般不超過60%,在實際應用過程中存在局限性。
燃燒后脫硝技術又稱為煙氣脫硝,是利用氧化還原的方法把燃燒后煙氣中的NOx氧化為鹽類或還原為氮氣,從而降低NOx排放的方法。由于煙氣脫硝技術脫硝效率高、成本低廉,實際實施難度小,又不會影響燃料的燃燒效率,所以目前國內外普遍采用煙氣脫硝技術降低NOx的排放。目前煙氣脫硝技術中SCR和SNCR是煙氣脫硝領域廣泛使用的技術。
選擇性催化還原煙氣脫硝技術(SCR)
SCR脫硝技術是目前世界上技術最成熟、應用最廣泛且最有成效的一種煙氣脫硝技術。SCR煙氣脫硝技術主要是將NH3、H2、CO和烴類等還原劑和煙氣中的NOx混合,在適當的催化劑和溫度條件下發生催化還原反應,NOx被催化還原成N2和H2O,從而減少煙氣中NOx的排放。目前國內外最常用的還原劑是NH3,最常見的催化劑主要有Pt-Rh、Pd、CuO、V2O5、Fe2O3等貴金屬催化劑和金屬氧化物催化劑,但是由于貴金屬催化劑價格昂貴,副反應比較明顯,所以目前工業上基本不采用貴金屬催化劑,而是選擇具有較好脫硝效果的金屬氧化物類催化劑。
SCR脫硫塔裝車發貨
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SCR煙氣脫硝技術的優點在于:首先是脫硝效率高,NOx的脫除效率一般可達80%~90%;其次是工藝技術成熟,設備運行穩定可靠;最后是SCR工藝處理煙氣量大、選擇性好,能適應不同氮氧化物濃度的煙氣。但SCR煙氣脫硝技術也存在一些不足之處,主要包括:占地面積大,投資費用較高;催化劑價格高而且用量比較大,導致運行成本高;煙氣中含有的一些雜質會使催化劑中毒和失活;還原劑的消耗量大且容易發生泄漏造成二次污染。SCR工藝還會產生大量的危險廢物—廢氣棄催化劑。
選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(SNCR)
SNCR煙氣脫硝技術的原理與SCR煙氣脫硝技術類似,主要是將NH3、CH4、H2、CO和其他碳氫化合物等還原劑噴入含NOx的煙氣中,然后在900℃~1200℃的高溫條件下發生還原反應,NOx被還原成N2和H2O,從而減少煙氣中NOx的排放。目前國內外最常用的還原劑是氨和尿素。
SNCR煙氣脫硝技術的優點在于:SNCR工藝占地面積小、工藝設備簡單,投資費用較低,不需要使用催化劑,運行成本低,可以通過對現有設備和設施的改造來實現煙氣脫硝,建設周期短、綜合投資少,可以通過較低的成本實現較好的脫硝效果。但SNCR煙氣脫硝技術也存在一些不足之處,主要包括:首先是NOx脫除效率不高,脫硝效率一般在30%~40%之間;其次是SNCR煙氣脫硝技術由于沒有催化劑的作用,需要較高的反應溫度,能耗比較大,對工業設備和管道的要求比較高;最后一方面是氨的消耗量比SCR煙氣脫硝技術多,并且NH3有毒、腐蝕性較強,不易存儲和運輸,容易泄露造成二次污染。
由于SNCR煙氣脫硝技術脫硝效率較低,單獨使用SNCR工藝作為工業上脫硝裝置時,排放的煙氣不能達到國家規定的標準,所以目前SNCR煙氣脫硝技術在國內很少單獨使用,大多與SCR煙氣脫除技術聯合使用。當SNCR和SCR煙氣脫硝技術聯合使用時,SNCR系統中多余的氨可當作SCR系統需要的還原劑來使用,不僅可以防止SNCR系統中的氨逃逸到大氣中造成環境污染,而且還能減少SCR系統中氨的使用量,不僅降低了脫硝的成本,而且提高了脫硝系統的安全性,能收到更好的脫硝效果。