澳门·新葡萄新京6663(中国)官方网站最新脱硝工艺介绍催化剂活性成分V2O5在催化还原NOx的同时,还会催化氧化烟气中SO2转化成SO3(反应3-3)。在空预器换热元件140~220℃低温段区域,SO3与逃逸的NH3反应生成高粘性NH4HSO4(反应3-4),粘结与粘附烟气中的飞灰颗粒恶化空预器元件堵塞与腐蚀。为此,除严格控制氨逃逸浓度小于3ppm外,应尽可能减少V2O5含量,并添加WO3或MoO3,控制催化剂活性,抑制SO2/SO3转化,通常要求烟气经过催化剂后的SO2/SO3转化率低于1.0%。
目前成熟的燃煤电厂氮氧化物控制技术主要包括燃烧中脱硝技术和烟气脱硝技术,其中燃烧中脱硝技术是指低氮燃烧技术(LNB),烟气脱硝技术包括SCR、SNCR和SNCR/SCR联用技术等,其在锅炉系统中的位置如图1所示。
目前进入工业应用的成熟的燃煤电厂烟气脱硝技术主要包括SCR、SNCR和SNCR/SCR联用技术。
1)SNCR脱硝技术是指在锅炉炉膛出口900~1100℃的温度范围内喷入还原剂(如氨气)将其中的NOx选择性还原成N2和H2O。SNCR工艺对温度要求十分严格,对机组负荷变化适应性差,对煤质多变、机组负荷变动频繁的电厂,其应用受到限制。大型机组脱硝效率一般只有25~45%,SNCR脱硝技术一般只适用于老机组改造且对NOx排放要求不高的区域。
2)SCR烟气脱硝技术是指在300~420℃的烟气温度范围内喷入氨气作为还原剂,在催化剂的作用下与烟气中的NOx发生选择性催化反应生成N2和H2O。SCR烟气脱硝技术具有脱硝效率高,成熟可靠,应用广泛,经济合理,适应性强,特别适合于煤质多变、机组负荷变动频繁以及对空气质量要求较敏感的区域的燃煤机组上使用。SCR脱硝效率一般可达80~90%,可将NOx排放浓度降至100mg/m3(标态,干基,6%O2)以下。
3)SNCR/SCR联用技术是指在烟气流程中分别安装SNCR和SCR装置。在SNCR区段喷入液氨等作为还原剂,在SNCR装置中将NOx部分脱除;在SCR区段利用SNCR工艺逃逸的氨气在SCR催化剂的作用下将烟气中的NOx还原成N2和H2O。SNCR/SCR联用工艺系统复杂,而且脱硝效率一般只有50~70%。
选择性催化还原法(SCR)的基本原理是利用氨(NH3)对NOx的还原功能,使用氨气(NH3)作为还原剂,将体积浓度小于5%的氨气通过氨气喷射格栅(AIG)喷入温度为300~420℃的烟气中,与烟气中的NOx混合后澳门·新葡萄新京6663(中国)官方网站,扩散到催化剂表面,在催化剂作用下,氨气(NH3)将烟气中的NO和NO2还原成无公害的氮气(N2)和水(H2O)(图3-6)。这里“选择性”是指氨有选择的与烟气中的NOx进行还原反应,而不与烟气中大量的O2作用。整个反应的控制环节是烟气在催化剂表面层流区和催化剂微孔内的扩散。
4)高灰型SCR工艺:脱硝催化剂布置在省煤器和空预器之间,烟气中粉尘浓度和SO2含量高,工作环境相对恶劣,催化剂活性下降较快,需选用低SO2氧化活性、大节距、大体积催化剂,但烟气温度合适(300~400℃),经济性最高,是目前燃煤电厂烟气脱硝的主流布置形式。
催化剂中的V等多种金属会对SO2的氧化起催化作用,SO2/SO3氧化率较高,而NH3与SO3易形成NH4HSO4造成堵塞或腐蚀
系统运行会增加空预器入口烟气中SO3浓度,并残留部分未反应的逃逸氨气,两者在空预器低温换热面上易发生反应形成NH4HSO4澳门·新葡萄新京6663(中国)官方网站,进而恶化空预器冷端的堵塞和腐蚀,因此需要对空预器采取抗NH4HSO4堵塞的措施。
烟气脱硝SCR工艺根据反应器在烟气系统中的位置主要分为三种类型(图3):高灰型、低灰型和尾部型等。
在燃煤烟气的NOx中,NO约占95%,NO2约占5%,所以化学反应式(3-1)为主要反应,实际氨氮比接近1:1。
SCR技术通常采用V2O5/TiO2基催化剂来促进脱硝还原反应澳门·新葡萄新京6663(中国)官方网站。脱硝催化剂使用高比表面积专用锐钛型TiO2作为载体,(钒)V2O5作为主要活性成分,为了提高脱硝催化剂的热稳定性、机械强度和抗中毒性能,往往还在其中添加适量的WO3、(钼)MoO3、玻璃纤维等作为助添加剂。
脱硝效率可以高达95%,NOx排放浓度可以控制到50mg/m3(标态,干基,6%O2)以下,是其他任何一项脱硝技术都无法单独达到的;
催化剂在与烟气接触过程中,受到气态化学物质毒害、飞灰堵塞与磨损等因素的影响,其活性逐渐降低,通常3~4年增加或更换一层催化剂。对于废弃催化剂,由于富集了大量痕量重金属元素,需要谨慎处理;
SCR技术是当前世界上主流的烟气脱硝工艺,自上世纪70年代在日本燃煤电厂开始正式商业应用以来,目前在全世界范围内得到广泛的应用。作为一种成熟的深度烟气NOx后处理技术,无论是新建机组还是在役机组改造,绝大部分煤粉锅炉都可以安装SCR装置。其具有如下特点: