澳门·新葡萄新京6663烟气脱硝工艺_百度文库五金摘要：人们对空气质量的要求越来越高，氮氧化物污染引起了人们的广泛注意。废气脱硝工艺一直是研究重点。本文通过对比燃煤电厂的脱硝的各种工艺，选出了最优工艺——SCR技术，本文综述了SCR的原理、国内外研究状况、应用情况及运行费用。通过本文可以使人们更好的了解燃煤电厂脱硝工艺。

　　现今形式各异的脱硝工艺，其中SCR法和SNCR法在大型燃煤电厂获得商业应用。SCR技术成熟、脱硝率高、几乎无二次污染，应是国内烟气脱硝引进、消化的重点[11]。除此之外，还有液体吸收法、微生物吸收法、非选择性催化还原法、炽热炭还原法、催化分解法、液膜法、SNRB工艺脱硝技术、反馈式氧化吸收脱硝技术等，这些方法或已被淘汰，或处于实验室研究阶段，或效率不高，难以投入大规模工业应用[12~14]。

　　氮氧化物是大气主要污染物之一。通常所说的氮氧化物有多种不同形式，如N2O、NO、NO2、N2O3和N2O5等，其中NO和NO2所占比例最大，是最重要的大气污染物[1]。NOX排入大气后，通过物理、化学作用，引发一系列的环境问题。对健康和生态环境造成威胁[2]。

　　交通运输、电力和火电厂排放的NOX占全部排放量的90%以上[7]。电力工业又是燃煤大户。具预测，到2020年，原煤消耗将达到20.5亿~29.0亿吨，燃煤产生的NOX将急剧增加[8]。由于火电厂燃烧所产生的NOX所生成的含量最多且成分较复杂，所以引起了人们的广泛重视。所以本文主要介绍燃煤电站烟气脱硝技术。

　　目前，在美国、欧洲和日本，90%以上的火电机组采用低NOX燃烧器和SCR工艺来脱硝。下表为国外几家电厂运行SCR脱硝技术的经济指标。

　　SCR法的发明权属于美国，而日本率先与20世纪70年代对其实现了商业化。目前这一技术在发达国家已经得到了比较广泛的应用，欧洲、日本、美国是当今世界上对燃煤电厂NOX排放控制最先进的地区和国家。在这些地区和国家，除了采取燃烧控制之外，都大量使用SCR烟气脱硝技术[24]。德国于20世纪80年代就引入SCR技术，并规定发电量50MW以上的电厂都的配备SCR除NOX系统[25]。其火力发电厂的烟气脱硝装置中SCR法大约占95%。日本和欧洲在应用SCR方面所取得的经验已有大量的文献资料报道[26]。关于氨的逃逸氯、空间速度、NOX的脱除率、空气预热器的设计和运行在日本和欧洲都有很大提高。

　　前面介绍的多种脱硝工艺中，只有SCR和SNCR在大型燃煤电厂获得了较好的商业应用，其中SCR在全球范围内有数百台的成功应用业绩和十几年的运行经验，日本和德国95%的烟气脱硝装置采用SCR技术，由于该方法技术成熟、脱硝率高、几乎无二次污染，是我国烟气脱硝的重点工艺[15]。

　　SCR烟气脱硝反应过程是一种典型的气固非均相催化反应，遵循气固相催化反应的一般原理。对于SCR脱硝催化剂，孔道壁面称为催化剂外表面，壁内分布有数量巨大的肉眼看不见的细孔，细孔的表面称为催化剂内表面，与外表面积相比，这些细孔的总的表面积十分巨大，化学反应主要在内表面上进行。

　　我国从20世纪80年代就开始了火电厂烟气脱硝的研究工作，取得了一定的成绩。目前，我国已建的燃煤电站脱硝工程如下表所示[27]。

　　氮氧化物的产生途径主要有一下几个方面：1.机动车辆排放的尾气2.工业生产过程中产生了氮氧化物3.燃烧过程产生的氮氧化物。其中燃烧过程产生的氮氧化物包括热力型、瞬时型和燃料型[3]。

　　机动车排气量较小，排放源流动分散。主要采用机内净化的方法去除氮氧化物[4]。某些工业生产过程也会排出NOX废气，一般来说，它具有成分相对比较单一和气量小的特点，此类废气在治理中多采用湿法澳门·新葡萄新京6663(中国)官方网站，并且尽量将分离出来的NO返回原生产系统，或者形成新的副产品，或者加以无害化处理[5]澳门·新葡萄新京6663(中国)官方网站。在燃烧过程中，控制NOX的排放有两种途径：一种是在锅炉燃烧中控制燃料的燃烧，减少氮氧化物的生成；另一种是对烟气进行处理，消除烟气中的氮氧化物[6]。

　　在以上七个步骤中，第一和第七步是气相主体与催化剂外表面进行的物质传递，称为外扩散过程，第二和第六步是催化剂细孔内的物质传递，称为内扩散过程，第三、四、五步统称为表面化学反应过程（Surface Reaction）[20]。

　　烟气脱硝催化剂通常有蜂窝状、管状、分子筛和板式结构，而最常用的形状则是蜂窝状，因为它不仅强度好，而且容易清理。几乎所有的催化剂都含有少量的氧化钒和氧化钛，因为它们具有较高的抗SO3的能力[21]。催化剂的结构、形状随它的用途而变化。SCR催化剂的载体可以是氧化钛、沸石、氧化铁、或活性炭。燃煤锅炉使用的大多数催化剂是由钒和钛混合而成，然而最终的催化剂组分可能是由很多的活泼金属和载体物质构成，从而来满足每个SCR设备的特殊需要[22]。在催化剂的使用过程要保证催化剂活性,防止催化剂中毒和积灰。另外，催化剂的自主研发与工业应用研究还没有完成。而催化剂的成本占脱硝工程总成本的30%～40%，如果能实现催化剂国产化，将使该技术的竞争力迈上更高台阶[23]。

　　通过比选，综合考虑得出结论，SCR技术是最优的控制氮氧化物的方法，所以本文重点阐述SCR脱硝工艺法。

　　国外从20世纪50年代就开始了燃烧过程中NOX生成机理和控制方法的研究工作。根据已取得的成果，影响NOX形成的主要因素为：1.燃烧中氮的含量2.反应区中氧、氮、一氧化氮和烃根的含量3.燃烧温度的峰值4.可燃物在火焰峰和反应区中的停留时间。目前在实施低NOX燃烧时，主要针对不同的影响因素和具体情况，选用不同的方法[16]。

　　烟气脱硝是指从烟气中去除氮氧化物，是世界各国控制氮氧化物污染、防治酸雨危害的主要措施[9]。据火电厂燃煤锅炉调查，一般采用低氮氧化合物燃烧技术（包括低负荷稳燃改造）的锅炉排烟中氮氧化物的浓度为500~900mg/m3，而未采用低氮氧化合物燃烧技术的锅炉排烟中NOX的质量浓度定700~1300mg/m3之间，平均1000g/m3左右。所以在烟气脱硝之前先采用低NOX燃烧技术，减少氮氧化物的产生，为后续处理减轻负担[10]。

　　低NOX燃烧技术的特点是工艺成熟，投资和运行费用低。在对NOX排放要求非常严格的国家（如日本德国），均采用低NOX燃烧器减少一半以上运行费用[17]。进入20世纪90年代，有关电厂锅炉供应商对其发展的低NOX燃烧器做了大量的改进和优化，使其日臻完善。

　　选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是指在催化剂的作用下，以NH3作为还原剂，“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O[18]。还原剂可以是碳氢化合物（如甲醛、丙烯等）、氨、尿素等，工业应用的还原剂主要是氨，其次是尿素澳门·新葡萄新京6663(中国)官方网站。以氨为还原剂，其主要反应方程式为：

　　从中可以看出SCR法是效率最高，成本也相对最高的一种脱硝工艺。昂贵的成本成为制约这项技术在我国发展的主要因素。目前随着环境法规的越发严格，并且在这些脱硝技术中，SCR具有占地面积小，脱硝效率高、技术成熟、运行可靠性好、技术进步快等优点SCR技术已经成为首选。

　　通过不断的研发和实践，国内采用具有自主主权SCR核心技术的脱硝工程，大大推进了我国今后烟气脱硝事业的发展。

　　燃煤烟气脱硝工艺和设备的选择应重视经济分析，应注意一下几点。1、立足长远2、技术成熟，运行可靠并且较多的应用业绩3、节约成本[28]。目前，在世界上各国应该较广泛的脱硝技术主要有SCR法、天然气再燃法、超细煤粉再燃法、低NOX燃烧器、燃烧优化调整等。下表对这几种脱硝技术的经济性进行了模糊的评判。

　　上面第一个反应器是主要的，因为烟气中几乎95%的NOX以NO的形式存在。在没有催化剂的情况下，上述化学反应只在很窄的温度范围内（980℃左右）进行，即选择性非催化还原（SNCR）。通过选择合适的催化剂，反应温度可以降低，并且可以扩展到适合电厂实际使用的290~430℃范围。最常用的金属基催化剂含有氧化钒、氧化钛、氧化铝、氧化钨等[19]。