烟气脱硝与同时脱硫脱硝工艺方法概述大气污染是21世纪人类生存和发展所面临的最重要问题之一,而随烟气排的二氧化硫和氮氧化物是最主要的大气污染物。如果对二氧化硫和氮氧化物分治理,不仅占地面积大,而且投资和运行费用高。为适应目前及未来大气污染控制的需要,开发同时烟气脱硫脱硝新技术、新设备逐渐成为该领域的发展趋势,国家科技部分别于20062007年将烟气同时脱硫脱硝技术开发列入了近几863重大研究计划。烟气中SO2/NOx的净化方法按吸收剂和脱除产物状态不同可分为湿法、干法半干法。一、干法澳门·新葡萄新京6663、选择性催化还原法SCR原理:NH(根据温度选择催化剂工艺特点:1、二次污染小,净化效率高80~90%,技术成熟,目前采用最多艺;2、设备投资高,关键技术难度较大,要求烟气温度高,不能脱硫,烟气易结露腐蚀后续设备和管道。适用性:适合烟气温度高,烟气量大,连续排放的工况澳门·新葡萄新京6663、选择性非催化还原法SNCR原理:CO(NH(900~11002N(还原剂或氨工艺特点:和运行费用较低;2、有二次污染,操作中难以保证反应温度和停留时间,用氨大,脱硝效率一般30~60%,要求烟气温度高,不能脱硫,烟气易结露腐蚀后续设备和管适用性:适合烟气温度高,烟气量大,连续排放的工况,比较适合于中小型燃煤锅炉脱硝改造项目,SNCR技术是已投入商业运行的比较成熟的烟气脱硝技术之一。、高能电子氧化法高能电子氧化法包括电子束法(EBA,脉冲电晕等离子体技术(PCDP,流光放(coronadischarges等离子体技术等,其核心原理基本上都是利用电子加速器或高压脉冲电源或高电位差的流光头来产生强氧化性的自由基O、OH、OH等活性物质,进而把烟气中的SO氧化为SO,这些高价的硫氧化物和氮氧化物与水蒸汽反应生成雾状的硫酸和硝酸,并与加入的NH反应生成硫铵和硝铵颗粒,脱硫、脱硝同时完成。尽管该工艺一直致力于降低电压,降低电耗,减少辐射的研究,但是其高能耗和强辐射一直是制约其发展的最大瓶颈。工艺技术难度大,投资高(250~350万元/万立方烟气,还处于研究开发阶、低氮燃烧技术控制烟气氮氧化物排放量原理:为了控制燃烧过程中NOx的生成量所采取的措施原则为:(1降低过量空气系数和氧气浓度,使煤粉在缺氧条件下燃烧;缩短烟气在高温区的停留时间等。工艺特点:1、设备运行投资都低;2、效率低,约10%左右,燃烧需自动化控制适用性:适合烟气再循环或对脱硝要求不高和燃烧自动化控制高的工况干法固相吸附再生技术中,活性炭法研究的较多。活性炭法工艺设置有两个移动床,在一个床中以活性炭吸收SO。在烟气中有氧和水蒸气的条件下,脱硫反应在脱硫床中进行,使SO和水。在再生阶段,饱和态的活性炭被送人再生器中加热到400,解吸出浓缩后的SO气体。再生后的活性炭送回反应器中循环,而浓缩后的SO,或再用冶金焦炭作还原剂的反应器中被转化为硫元素。活性炭吸附工艺流程简单,投资少,占地面积小,而且能得到副产品硫酸。近年来,日本、德国和美国相继开展了较多的研究。同时,因为其废水排放少,副产品为99.95%以上高纯硫磺或98%的浓硫酸,因此具有较高的研究和开发价值。但国内实际投入运行的工程项目很少。干法脱硫脱硝一体化工艺是近年大气污染治理领域的研究热点,除了上述技术以外,目前实验室内还开发出了有机钙盐脱硫脱硝技术,微波沸石法,RHA技术,但以上技术均为实验室规模,气量小,停留时间长,因此实现工业化还有较大差问题。三、湿法、臭氧氧化+洗涤脱硝工艺臭氧作为一种强氧化剂,可以容易的将氧化成可溶于水生成HNO2NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物。然后采用溶液进行吸收,最终将NOx转化为N2达到脱除的目的,NOx的去除率高达90%以上。其主要反应方程式如下:NO+O3NO2+O2(1NO2+O3NO3+O2(2生成的氮氧化物用水洗涤即可脱除氮氧化物。工艺特点:1、脱硝工况稳定、效率高,易控制。适宜在相对低温条件下进行学反应。脱硝效率80~95%;2澳门·新葡萄新京6663、但臭氧发生器价格昂贵,运行费用较高。适应性小烟气量,同时又不要求脱硫的情况。该法在湿法脱硝中已有不少实际应用。、臭氧氧化+氨法脱硫脱硝工艺原理:臭氧氧化原理同上述,洗涤用氨水(常用或碱液洗涤同时脱硫脱硝,生成的副产物硫酸铵和硝酸铵从循环液中取出。工艺特点:1、工艺简单稳定可靠、同时脱硫脱硝,操作易控制,适宜在相对低温条件下进行化学反应。脱除效率高,脱硫脱硝效率80~95%;副产物可利用;2、臭氧发生器价格昂贵,运行费用较高,投资40~50万元/万方。适应性:中小烟气量,要求烟气净化率高,同时又不要求脱硫脱硝的情况。该在湿法脱硫脱硝中实际应用比较多的方法之一。、氧化吸收脱硫脱硝工艺氧化吸收法是将烟气先通过强氧化性环境,将转化为NOx,进而再将NOx2O反应生成转换为NOx的难度较大,因此此类方法氧化剂的选择和制备是研究核心,目前研究较多的氧化剂有HClO无毒无二次污染,所以对其的研究较多。同时实验证明,与紫外光协同作用时,其脱硫脱硝性能远远好于单一的氧化。氧化吸收工艺的同时脱除效率较高,一般此方法获得的脱硫效率可到达98%左右,脱硝效率在80%左右。但是因为以上列出的强氧化剂的造价和运输安全等问题的原因,在开发出新型廉价的氧化添加剂之前,该工艺难为推广应、络合吸收法同时脱硫脱硝工艺络合吸收法是向溶液中添加络合吸收剂,将烟气中的先进行固定而后再进行吸收的工艺。目前研究较多的为Fe(IIEDTA(EDTA,乙二胺四乙酸络合物脱硝一体化工艺。Fe(EDTA络合吸收法是在碱性溶液中加入亚铁离子形成氨基烃Fe(EDTA和Fe(NTA;这类鳌合物吸收能够和溶解的SOO澳门·新葡萄新京6663烟气脱硫脱硝工艺概述_、硫酸盐、各种N-S化合物以及二价铁鳌合物,然后从吸收液中去除,并使二价铁鳌合物还原成亚铁鳌合物而再生;此法虽然在试验中获得60%以上的脱硝率和几乎100%的脱但是铁离子易被溶解氧等氧化,实际操作中需向溶液中加入抗氧剂或还原加上Fe(EDTA和Fe(NTA的再生工艺复杂、成本高,给工业推广带来一定、乳化黄磷法脱硫脱硝工艺含有碱的黄磷乳浊液能够同时去除NOxSO2。黄磷乳浊液去除机理含碱的黄磷乳浊液,喷射到含NOxSO2的烟气中与其逆流接触,其中黄磷与烟气中氧气反应产生臭氧(O3和氧原子(O,O3氧化为NO2。NO2溶解在溶液中转化成NO2-和NO3-,SO2被转化为HSO3-/SO32-,NO2反应产生HSO3/SO3自由基。这类自由基与烟气中O2反应产生SO42-,其中一些HSO3-/SO32-与NO2反应形成中间产物,这类中间产物水解最终产生(NH4和石膏。黄磷乳浊液脱除NOxSO2的优点与氨催化还原法相比,该方法具有流程简单、投资少、操作费用低等优点,具有工业化的前景。该工艺用于火电厂烟气、硝酸厂尾气、 冶金工业废气以及其他含 NOx SO2的废气的脱除时。 对原有烟气脱硫系统进行改造, 无需增添其他设备, 可同时 黄磷乳浊液脱除NOx SO2,最终产物为硝酸盐、硫酸盐和磷酸盐, 料使用。控制吸收后溶液的pH 可使消耗的黄磷作为副产物回收。目前,我国关 于乳化黄磷法的研究少见, 也未见相关工业化报道。 此法具有较高的脱除 型实验中一般均可达到90%以上, 所以具有很高的研究和应用价值。 法国内尚未见工业实际应用实例。 、尿素还原吸收法脱硫脱硝工艺 还原吸收法是用液相还原剂将 NOx 还原为 ,目前研究较多的还原剂主要是尿素。 对于尿素为还原剂的工艺,国内岑超平等许多专家学者都对此技术进行了研 其团队研究的方法大致过程是:烟气通过吸收装置并在其中与尿素溶液接触,其中的 NOx 被还原生成 ,尿素反应生成CO 净化后的烟气可直接排放,反应后的溶液可回收制成硫酸铵化肥。 实验证 当反应温度为60,溶液的 pH 5~9,尿素溶液质量浓度为5~10%,添加剂 ,三乙醇胺等添加量约为1%时,能够达到最高的脱除效率;其脱 硫效率接近 100%,脱硝效率能达到 50%以上,该工艺的副产品硫铵可用作肥料, 不产生二次污染;吸收液的 pH 5~9,在中性附近,腐蚀性小,设备的造价较低; 收剂尿素和副产品硫铵易运输和储放,并且尿素在吸收反应时不易挥发; 工艺流程 简单,投资(为常用湿法脱硫设备的 1/3 和运行费用有竞争性。 、氨法脱硫脱硝工艺 LPC 氨-硫酸铵法脱硫和湿法脱硝的反应原理 1、氨-硫酸铵法脱硫的反应原理 氨-硫酸铵法脱硫工艺是利用液氨作脱硫剂,吸收烟气中的二氧化硫,副 产品为 硫酸铵,其反应如下: SO2+H2O=H2SO3(1 H2SO3+(NH42SO4=NH4HSO4+NH4HSO3(2 H2SO3+(NH42SO3=2NH4HSO3(3 在反应(1 中,烟气中的二氧化硫溶于水并生成亚硫酸,在反应式(2 酸同溶于水中的硫酸铵和亚硫酸铵起反应。将氨注入脱硫浆液循环槽底部的浆液中, 亚硫酸、 亚硫酸氢铵、 硫酸氢铵分别 按照式 与氨液进行反应。H2SO3+NH3=NH4HSO3(4 NH4HSO3+NH3=(NH42SO3(5 NH4HSO4+NH3=(NH42SO4(6 氧化空气注入脱硫浆液循环槽底部,将亚硫酸铵氧化成硫酸铵。 (NH42SO3+1/2O2=(NH42SO4(7 2、湿法脱硝的反应原理 湿法脱硝技术的原理是利用低温强氧化技术,将氧/强氧化剂混合气注入 烟气中, 将烟气中 95%难溶于水的 氧化成易溶于水的NO2。与浆液接触时, 被水吸收形 成硝酸,硝酸与浆液中的氨发生反应,生成硝酸铵。其反应如下: 3NO+O3=3NO2(8 3NO2+H2O=2HNO3+NO(9 HNO3+NH3=NH4NO3(10 氨-硫酸铵法脱硫和湿法脱硝反应均在常压下进行,反应温度为 40~60。操 环境好,不存在高温烫伤和灰尘飞扬的问题,脱硝效率可稳定在85%以上,装