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脫硫脫硝等相關(guān)廢氣處理技術(shù)快問快答
時(shí)間：2022-04-07
亞德環(huán)保導(dǎo)讀： 介紹了脫硝技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，涉及低氮燃燒技術(shù)、SCR脫硝、SNCR脫硝、SCR脫硝缺點(diǎn)、脫硝催化劑、SCR系統(tǒng)等相關(guān)內(nèi)容
一、影響NOx生成的主要因素有哪些?
答：鍋爐煙氣中的NOx主要來自燃料中的氮，從總體上看燃料氮含量越高，則NOx的排放量也就越大。此外還有很多因素都會影響鍋爐煙氣中的NOx含量的多少，有燃料種類的影響，有運(yùn)行條件的影響，也有鍋爐負(fù)荷的影響。
(1)、鍋爐燃料特性影響煤揮發(fā)成分中的各種元素比會影響燃燒過程中的NOx生成量，煤中氧/氮(O/N)比值越大，NOx排放量越高;即使在相同O/N比值條件下，轉(zhuǎn)化率還與過量空氣系數(shù)有關(guān)，過量空氣系數(shù)大，轉(zhuǎn)化率高，使NOx排放量增加。此外，煤中硫/氮(S/N)比值也會影響到SO2和NOx的排放水平，S和N氧化時(shí)會相互競爭，因此，在鍋爐煙氣中隨SO2排放量的升高，NOx排放量會相應(yīng)降低。
(2)、鍋爐過量空氣系數(shù)影響
當(dāng)空氣不分級進(jìn)入爐膛時(shí)，降低過量空氣系數(shù)，在一定程度上會起到限制反應(yīng)區(qū)內(nèi)氧濃度的止的，因而對NOx的生成有明顯的控制作用，采用這種方法可使NOx的生成量降低15%-20%。但是CO隨之增加，燃燒效率下降。當(dāng)空氣分級進(jìn)入時(shí)，可有效降低NOx排放量，隨著一次風(fēng)量減少，二次風(fēng)量增，N被氧人的速度降低，NOx的排放量也相應(yīng)下降。
(3)、鍋爐燃燒溫度影響
燃燒溫度對NOx排放量的影響已取得共識，即隨著爐內(nèi)燃燒溫度的提高，NOx排放量上升。
(4)、鍋爐負(fù)荷率影響
通常情況下，增大負(fù)荷率，增加給煤量，燃燒室及尾部受熱面處的煙溫隨之增高，揮發(fā)分N生成的NOx隨之增加。
二、什么是低氮燃燒技術(shù)
答：對NOx的形成起決定作用的是燃燒區(qū)域的溫度和過量空氣量。因此，低NOx燃燒技術(shù)就是通過控制燃燒區(qū)域的溫度和空氣量，以達(dá)到阻止NOx生成及降低其排放的目的。目前常用的低NOx燃燒技術(shù)有如下幾種：
(1)燃燒優(yōu)化：通過調(diào)整鍋爐燃燒配風(fēng)，控制NOx排放的一種實(shí)用方法。它采取的措施是通過控制燃燒空氣量、保持每只燃燒器的風(fēng)粉(煤粉)比相對平衡及進(jìn)行燃燒調(diào)整，使燃料型NOx的生成降到最低，從而達(dá)到控制NOx排放的目的。
(2)空氣分級燃燒技術(shù)：是目前應(yīng)用較為廣泛的低NOx燃燒技術(shù)，它的主要原理是將燃料的燃燒過程分段進(jìn)行。該技術(shù)是將燃燒用風(fēng)分為一、二次風(fēng)，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量(一次風(fēng))，提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度，推遲一、二次風(fēng)混合時(shí)間，這樣煤粉進(jìn)入爐膛時(shí)就形成了一個(gè)富燃料區(qū)，使燃料在富燃料區(qū)進(jìn)行缺氧燃燒，以降低燃料型NOx的生成。缺氧燃燒產(chǎn)生的煙氣再與二次風(fēng)混合，使燃料完全燃燒。
(3)低NOx燃燒器：將前述的空氣分級及燃料分級的原理應(yīng)用于燃燒器的設(shè)計(jì)，盡可能的降低著火區(qū)的氧濃度和溫度，從而達(dá)到控制NOx生成量的目的，這類特殊設(shè)計(jì)的燃燒器就是低NOx燃燒器，一般可以降低NOx排放濃度的30～60%。
此外，還有燃料分級燃燒、煙氣再循環(huán)等技術(shù)對NOx進(jìn)行控制。近幾年投運(yùn)的大型機(jī)組，特別是超臨界、超超臨界機(jī)組基本都采用了低氮燃燒技術(shù)，較好的控制了NOx的排放濃度。而早些年投運(yùn)的機(jī)組，NOx排放濃度相對較高。
由于我國對環(huán)保的要求越來越高，對氮氧化物排放的限制將越來越嚴(yán)格，因此國內(nèi)一些大型鍋爐廠和一些工程公司等對低氮燃燒技術(shù)進(jìn)行了較多的研究，特別是在已運(yùn)行的機(jī)組上如在一些已運(yùn)行的電站鍋爐上實(shí)施低氮燃燒改造的試驗(yàn)和工程應(yīng)用。實(shí)施低氮燃燒改造基本上是通過采用空氣分級、高位燃盡風(fēng)、濃淡燃燒器和空氣濃淡分布技術(shù)、降低燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對NOx的有效控制。
三、什么是SNCR煙氣脫硫脫硝技術(shù)?
答：SNCR煙氣脫硝技術(shù)是一種不需要催化劑的選擇性非催化還原技術(shù)(SelectiveNon-CatalyticReduction，簡稱SNCR)。該技術(shù)是用NH3、尿素等還原劑噴入爐內(nèi)與NOx進(jìn)行選擇性反應(yīng)，不用催化劑，因此必須在高溫區(qū)加入還原劑。
還原劑噴入爐膛溫度為850~1100℃的區(qū)域，該還原劑(尿素)迅速熱分解成NH3并與煙氣中的NOx進(jìn)行SNCR反應(yīng)生成N2，該方法是以爐膛為反應(yīng)器，在爐膛850~1100℃這一狹窄的溫度范圍內(nèi)、在無催化劑作用下，NH3或尿素等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的NOx，基本上不與煙氣中的O2作用，其主要反應(yīng)為：
NH3為還原劑：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
尿素為還原劑：NO+CO(NH2)2+1/2O2→2N2+CO2+H2O
當(dāng)溫度高于1100℃時(shí)，NH3則會被氧化為NO，即：4NH3+5O2→4NO+6H2O
不同還原劑有不同的反應(yīng)溫度范圍，NH3的反應(yīng)最佳溫度區(qū)為850～1100℃。當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(shí)，由于氨的分解會使NOx還原率降低，另一方面，反應(yīng)溫度過低時(shí)，氨的逃逸增加，也會使NOx還原率降低，且NH3是高揮發(fā)性和有毒物質(zhì)，其逃逸會造成新的環(huán)境污染。
SNCR煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為25%~50%，受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，多用作低NOx燃燒技術(shù)的補(bǔ)充處理手段。
四、什么是SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)?
答：SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)是把SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術(shù)同SCR工藝?yán)锰右莅边M(jìn)行催化反應(yīng)的技術(shù)結(jié)合起來，進(jìn)一步脫除NOx。它是把SNCR工藝的低費(fèi)用特點(diǎn)同SCR工藝的高效率及低的氨逃逸率進(jìn)行有效結(jié)合。該聯(lián)合工藝于20世紀(jì)70年代首次在日本的一座燃油裝置上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)表明了該技術(shù)的可行性。
理論上，SNCR工藝在脫除部分NOx的同時(shí)也為后面的催化法脫硝提供所需要的氨。SNCR體系可向SCR催化劑提供充足的氨，但是控制好氨的分布以適應(yīng)NOx的分布的改變卻是非常困難的。為了克服這一難點(diǎn)，混合工藝需要在SCR反應(yīng)器中安裝一個(gè)輔助氨噴射系統(tǒng)。通過試驗(yàn)和調(diào)節(jié)輔助氨噴射可以改善氨氣在反應(yīng)器中的分布效果。
SNCR/SCR混合工藝可以達(dá)到40%~80%的脫硝效率，氨的逃逸小于5~10ppm。
五、影響SCR脫硝性能的因素有哪些?
答：影響SCR脫硝性能的幾個(gè)關(guān)鍵因素有：反應(yīng)溫度、煙氣速度、催化劑的類型、結(jié)構(gòu)和表面積以及煙氣/氨氣的混合效果。
催化劑是SCR系統(tǒng)中的主要部分，其成分組成、結(jié)構(gòu)、壽命及相關(guān)參數(shù)直接影響SCR系統(tǒng)的脫硝效率及運(yùn)行狀況。不同的催化劑適宜的反應(yīng)溫度也差別各異。反應(yīng)溫度不僅決定反應(yīng)物的反應(yīng)速度，而且決定催化劑的反應(yīng)活性。如果反應(yīng)溫度太低，催化劑的活性降低，脫硝效率下降，則達(dá)不到脫硝的效果。
此外催化劑在低溫下持續(xù)運(yùn)行，還將導(dǎo)致催化劑的永久性損壞;如果反應(yīng)溫度太高，則NH3容易被氧化，生成NOx的量增加，甚至?xí)鸫呋瘎┎牧系南嘧?，?dǎo)致催化劑的活性退化。在相同的條件下，反應(yīng)器中的催化劑表面積越大，NO的脫除效率越高，同時(shí)氨的逸出量也越少。
NH3輸入量必須既保證SCR系統(tǒng)NOx的脫除效率，又保證較低的氨逃逸率。只有氣流在反應(yīng)器中速度分布均勻及流動方向調(diào)整得當(dāng)，NOx轉(zhuǎn)化率、氨逃逸率和催化劑的壽命才能得以保證。采用合理的噴嘴格柵，并為氨和煙氣提供足夠長的混合煙道，是使氨和煙氣均勻混合的有效措施，可以避免由于氨和煙氣的混合不均所引起的一系列問題。
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