脱硫脱硝等相关废气处理技术快问快答

时间:2022-04-07

      亚德环保导读: 介绍了脱硝技术相关内容,涉及低氮燃烧技术、SCR脱硝、SNCR脱硝、SCR脱硝缺点、脱硝催化剂、SCR系统等相关内容

一、影响NOx生成的主要因素有哪些?

      答:锅炉烟气中的NOx主要来自燃料中的氮,从总体上看燃料氮含量越高,则NOx的排放量也就越大。此外还有很多因素都会影响锅炉烟气中的NOx含量的多少,有燃料种类的影响,有运行条件的影响,也有锅炉负荷的影响。

      (1)、锅炉燃料特性影响煤挥发成分中的各种元素比会影响燃烧过程中的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比值条件下,转化率还与过量空气系数有关,过量空气系数大,转化率高,使NOx排放量增加。此外,煤中硫/氮(S/N)比值也会影响到SO2和NOx的排放水平,S和N氧化时会相互竞争,因此,在锅炉烟气中随SO2排放量的升高,NOx排放量会相应降低。

      (2)、锅炉过量空气系数影响

      当空气不分级进入炉膛时,降低过量空气系数,在一定程度上会起到限制反应区内氧浓度的止的,因而对NOx的生成有明显的控制作用,采用这种方法可使NOx的生成量降低15%-20%。但是CO随之增加,燃烧效率下降。当空气分级进入时,可有效降低NOx排放量,随着一次风量减少,二次风量增,N被氧人的速度降低,NOx的排放量也相应下降。

      (3)、锅炉燃烧温度影响

      燃烧温度对NOx排放量的影响已取得共识,即随着炉内燃烧温度的提高,NOx排放量上升。

      (4)、锅炉负荷率影响

      通常情况下,增大负荷率,增加给煤量,燃烧室及尾部受热面处的烟温随之增高,挥发分N生成的NOx随之增加。

二、什么是低氮燃烧技术

      答:对NOx的形成起决定作用的是燃烧区域的温度和过量空气量。因此,低NOx燃烧技术就是通过控制燃烧区域的温度和空气量,以达到阻止NOx生成及降低其排放的目的。目前常用的低NOx燃烧技术有如下几种:

      (1)燃烧优化:通过调整锅炉燃烧配风,控制NOx排放的一种实用方法。它采取的措施是通过控制燃烧空气量、保持每只燃烧器的风粉(煤粉)比相对平衡及进行燃烧调整,使燃料型NOx的生成降到最低,从而达到控制NOx排放的目的。

      (2)空气分级燃烧技术:是目前应用较为广泛的低NOx燃烧技术,它的主要原理是将燃料的燃烧过程分段进行。该技术是将燃烧用风分为一、二次风,减少煤粉燃烧区域的空气量(一次风),提高燃烧区域的煤粉浓度,推迟一、二次风混合时间,这样煤粉进入炉膛时就形成了一个富燃料区,使燃料在富燃料区进行缺氧燃烧,以降低燃料型NOx的生成。缺氧燃烧产生的烟气再与二次风混合,使燃料完全燃烧。

      (3)低NOx燃烧器:将前述的空气分级及燃料分级的原理应用于燃烧器的设计,尽可能的降低着火区的氧浓度和温度,从而达到控制NOx生成量的目的,这类特殊设计的燃烧器就是低NOx燃烧器,一般可以降低NOx排放浓度的30~60%。

      此外,还有燃料分级燃烧、烟气再循环等技术对NOx进行控制。近几年投运的大型机组,特别是超临界、超超临界机组基本都采用了低氮燃烧技术,较好的控制了NOx的排放浓度。而早些年投运的机组,NOx排放浓度相对较高。

      由于我国对环保的要求越来越高,对氮氧化物排放的限制将越来越严格,因此国内一些大型锅炉厂和一些工程公司等对低氮燃烧技术进行了较多的研究,特别是在已运行的机组上如在一些已运行的电站锅炉上实施低氮燃烧改造的试验和工程应用。实施低氮燃烧改造基本上是通过采用空气分级、高位燃尽风、浓淡燃烧器和空气浓淡分布技术、降低燃烧器区域热负荷等技术来实现对NOx的有效控制。

三、什么是SNCR烟气脱硫脱硝技术?

      答:SNCR烟气脱硝技术是一种不需要催化剂的选择性非催化还原技术(SelectiveNon-CatalyticReduction,简称SNCR)。该技术是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOx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,该还原剂(尿素)迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2,该方法是以炉膛为反应器,在炉膛850~1100℃这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下,NH3或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx,基本上不与烟气中的O2作用,其主要反应为:

      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

      当温度高于1100℃时,NH3则会被氧化为NO,即:4NH3+5O2→4NO+6H2O

      不同还原剂有不同的反应温度范围,NH3的反应最佳温度区为850~1100℃。当反应温度过高时,由于氨的分解会使NOx还原率降低,另一方面,反应温度过低时,氨的逃逸增加,也会使NOx还原率降低,且NH3是高挥发性和有毒物质,其逃逸会造成新的环境污染。

      SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为25%~50%,受锅炉结构尺寸影响很大,多用作低NOx燃烧技术的补充处理手段。

四、什么是SNCR/SCR混合烟气脱硝技术?

      答:SNCR/SCR混合烟气脱硝技术是把SNCR工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用逃逸氨进行催化反应的技术结合起来,进一步脱除NOx。它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高效率及低的氨逃逸率进行有效结合。该联合工艺于20世纪70年代首次在日本的一座燃油装置上进行试验,试验表明了该技术的可行性。

      理论上,SNCR工艺在脱除部分NOx的同时也为后面的催化法脱硝提供所需要的氨。SNCR体系可向SCR催化剂提供充足的氨,但是控制好氨的分布以适应NOx的分布的改变却是非常困难的。为了克服这一难点,混合工艺需要在SCR反应器中安装一个辅助氨喷射系统。通过试验和调节辅助氨喷射可以改善氨气在反应器中的分布效果。

      SNCR/SCR混合工艺可以达到40%~80%的脱硝效率,氨的逃逸小于5~10ppm。

五、影响SCR脱硝性能的因素有哪些?

      答:影响SCR脱硝性能的几个关键因素有:反应温度、烟气速度、催化剂的类型、结构和表面积以及烟气/氨气的混合效果。

      催化剂是SCR系统中的主要部分,其成分组成、结构、寿命及相关参数直接影响SCR系统的脱硝效率及运行状况。不同的催化剂适宜的反应温度也差别各异。反应温度不仅决定反应物的反应速度,而且决定催化剂的反应活性。如果反应温度太低,催化剂的活性降低,脱硝效率下降,则达不到脱硝的效果。

      此外催化剂在低温下持续运行,还将导致催化剂的永久性损坏;如果反应温度太高,则NH3容易被氧化,生成NOx的量增加,甚至会引起催化剂材料的相变,导致催化剂的活性退化。在相同的条件下,反应器中的催化剂表面积越大,NO的脱除效率越高,同时氨的逸出量也越少。

      NH3输入量必须既保证SCR系统NOx的脱除效率,又保证较低的氨逃逸率。只有气流在反应器中速度分布均匀及流动方向调整得当,NOx转化率、氨逃逸率和催化剂的寿命才能得以保证。采用合理的喷嘴格栅,并为氨和烟气提供足够长的混合烟道,是使氨和烟气均匀混合的有效措施,可以避免由于氨和烟气的混合不均所引起的一系列问题。

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