NOx)在水中和氮?dú)庵斜挥行У剡€原為氮。將氨(NH3)或尿素(CO(NH2)2)引入發(fā)生還原的非均相催化劑上游的煙道氣中。根據(jù)煙氣中的灰塵量,酸性氣體組分的類型和濃度,SCR過程通常在300至400°C的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。由于其轉(zhuǎn)化效率和緩沖能力高,SCR催化劑后的NH3逃逸通常非常低,例如在1ppm或更低的范圍內(nèi)。恒定工藝條件下的滑移增加是催化劑活性降低的精確指標(biāo)。在SNCR工藝中,通常將氨(NH3)或尿素(CO(NH2)2)引入熱燃燒區(qū)中的煙道氣中,其中NOx的還原是自發(fā)進(jìn)行的。根據(jù)所用還原劑的類型,SNCR工藝通常在800至950°C的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。在低于**佳溫度的溫度下,反應(yīng)速率太慢,導(dǎo)致NOx的低效率降低和氨泄漏過高。在**佳溫度以上,氨氧化成NOx的過程變得非常高,并且該過程傾向于產(chǎn)生NOx而不是減少它。由于燃燒過程通常在溫度分布和煙道氣組成方面顯示出快速和***的變化,因此SNCR脫硝過程的效率強(qiáng)烈依賴于反應(yīng)區(qū)中的溫度和NOx分布。在反應(yīng)區(qū)后面的恒定NOx水平下,NH3逃逸是目前反應(yīng)條件的強(qiáng)烈指標(biāo)。SNCR脫硝的效率一般在60%~90%之間;低含量脫硝特點(diǎn)
Cu-Mn/ZSM-5、Cu-Mn/SAPO-34催化劑在200℃下的NOx轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到65%、90%。其他負(fù)載邢帥等采用經(jīng)硝酸氧化處理后的椰殼活性炭作載體并負(fù)載含SiO2的復(fù)合氧化物作為低溫SCR脫硝催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)硝酸處理后的椰殼活性炭表面含氧基團(tuán)增加,提高了對(duì)NH3和NO的吸附容量。Li等采用溶膠-凝膠法制備了坡縷石(Pal)負(fù)載的鈣鈦礦型LaFe1-xNixO3(x=~)納米復(fù)合材料,同時(shí)研究了Ni的摻雜量在可見光情況下對(duì)NOx轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明,當(dāng)x=,LaFe1-xNixO3的脫硝性能隨著Ni含量的變化而變化;在150~250℃的溫度區(qū)間內(nèi),脫硝率能達(dá)到90%及以上。2低溫SCR脫硝反應(yīng)機(jī)理目前涉及低溫SCR脫硝反應(yīng)機(jī)理的理論大概有2種:一種是認(rèn)為以NH3為還原劑的SCR反應(yīng)機(jī)理遵從Langmuir-Hinshelwood機(jī)理;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為該反應(yīng)遵從Eley-Rideal機(jī)理。李金虎通過非均相沉淀法以凹凸棒石為載體負(fù)載錳氧化物制備了復(fù)合催化劑MnOx/PG。對(duì)凹凸棒石和MnOx/PG催化劑進(jìn)行NH3、NO程序升溫吸附脫附實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,MnOx/PG催化劑對(duì)NH3的吸附主要是凹凸棒石的作用,進(jìn)入凹凸棒石孔道的NH3與結(jié)晶水形成H鍵被吸附。MnOx是催化劑的活性中心,SCR脫硝機(jī)理符合E-R機(jī)理。Liu制備了WOx/Fe2O3低溫SCR脫硝催化劑。江西脫硝型號(hào)小風(fēng)量的煙氣脫硝宜采用簡(jiǎn)便布置型式實(shí)現(xiàn)脫硝的目的;
選擇性非催化還原法SNCR脫硝系統(tǒng)是目前主要的脫硝技術(shù)之一,在爐膛850~1050℃狹窄的溫度范圍內(nèi),在爐膛內(nèi)煙氣適宜處均勻噴入氨或尿素等氨基還原劑,還原劑在爐中迅速分解,與煙氣中的NOX反應(yīng)生產(chǎn)N2和H2O,而基本不與煙氣中的氧氣發(fā)生作用的技術(shù)。SNCR脫硝方法主要是將還原劑在850~1150℃溫度區(qū)域噴入含NOx的燃燒產(chǎn)物中,發(fā)生還原反應(yīng)脫除NOx,生成氮?dú)夂退NCR脫硝在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中可達(dá)到90%以上的NOx脫除率。在大型鍋爐應(yīng)用上,短期示范期間能達(dá)到75%的脫硝效率。SNCR的典型工藝流程為:還原劑—>鍋爐/窯爐(反應(yīng)器)—>除塵脫硫裝置—>引風(fēng)機(jī)—>煙囪。還原劑以氨水(尿素溶液)為主,20%氨水溶液(或尿素需增加制備模塊制成尿素溶液)經(jīng)輸送化工泵送至靜態(tài)混合器,與稀釋水模塊送過來的軟化水進(jìn)行定量的混合配比,通過計(jì)量分配裝置精確分配到每個(gè)噴槍,然后經(jīng)過噴槍噴入爐膛,實(shí)現(xiàn)脫硝反應(yīng)。SNCR脫硝系統(tǒng)投資成本低,建設(shè)周期短,脫硝效率中等,比較適用于缺少資金的發(fā)展中國家和適用于對(duì)現(xiàn)有中小型鍋爐的改造。脫硝廠家認(rèn)為這種技術(shù)的不足之處就是NOx的脫除效率不高,氨逃逸比較高。所以單獨(dú)使用SNCR技術(shù)受到了一些限制。但對(duì)于中小型機(jī)組或老機(jī)組改造。
SNCR脫硝技術(shù)典型案例01SNCR技術(shù)SNCR即為選擇性非催化還原法,是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的NOx脫除技術(shù),其原理是以NH3、尿素等作為還原劑,在注入到鍋爐之前霧化或者注入到鍋爐中靠爐內(nèi)的熱量蒸發(fā)霧化。在適宜的溫度范圍內(nèi),氣相的氨或者尿素就會(huì)分解為自由基NH3和NH2,在特定的溫度和氧存在的條件下,還原劑與NOx的反應(yīng)優(yōu)于于其他反應(yīng)而進(jìn)行。還原劑有不同的反應(yīng)溫度范圍,此溫度范圍稱為溫度窗口,對(duì)本方法的脫硝效率有較大影響。02SNCR的反應(yīng)機(jī)理SNCR是一種不用催化劑,在850-1100℃范圍內(nèi)還原NOx的方法。SNCR技術(shù)是把還原劑如氨、尿素噴入爐膛溫度為850-1100℃的區(qū)域,該還原劑迅速熱分解成NH3并與煙氣中的NOx進(jìn)行SNCR反應(yīng)生成N2和H2O。該方法以爐膛為反應(yīng)器,可通過對(duì)鍋爐進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)。SNCR反應(yīng)物貯存和操作系統(tǒng)與SCR系統(tǒng)是相似的,但它所需的氨和尿素的量比SCR工藝要高。在爐膛850-1100℃這一狹窄的溫度范圍內(nèi),在無催化劑作用下,氨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反應(yīng),主要反應(yīng)為:氨為還原劑:NH3+NOx→N2+H20尿素為還原劑:CO(NH2)2→2NH2+CONH2+NOx→N2+H20CO+NOx→N2+CO2當(dāng)溫度過高時(shí),超過反應(yīng)溫度窗口時(shí)。氨水儲(chǔ)罐應(yīng)由氨氣吸收、進(jìn)料、出料、液位、溫控、人孔等功能;
目前認(rèn)為SO2對(duì)催化劑的催化活性既有提高作用,又有抑制作用。有利的是,SO2會(huì)在催化劑表面氧化形成硫酸銨鹽,硫酸銨鹽首先與NO反應(yīng),從而避免造成催化劑的堵塞,提高催化活性;有害的是,SO2在催化劑表面形成過多的硫酸銨鹽,堵塞催化劑,使得催化劑活性下降。Gao等采用共沉淀法合成Mn(2)Ni(1)Ox和MnxCo3-xO4催化劑,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率在175℃、150×10-6SO2的條件下能達(dá)到80%,說明該催化劑有良好的低溫活性和抗硫中毒性能。主要原因是該催化劑具有特殊的尖晶石結(jié)構(gòu),體系中價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變、電子交互。雖然該催化劑表面NO的主要吸附形態(tài)受SO2競(jìng)爭(zhēng)吸附的抑制影響,但其幾乎不具備反應(yīng)活性,對(duì)反應(yīng)的影響可忽略不計(jì)。Sun等制備了Mn/TiO2和摻雜Eu的Mn-Eu/TiO2低溫SCR脫硝催化劑。Mn/TiO2催化劑對(duì)SO2的耐受性較差,摻雜了元素Eu之后,SO2與催化劑上活性位點(diǎn)的反應(yīng)通過L-H路徑發(fā)生,同時(shí)催化劑表面產(chǎn)生的硫酸鹽較少,使得Mn-Eu/TiO2催化劑有良好的抗SO2性能。4低溫SCR脫硝催化劑的發(fā)展低溫SCR脫硝催化劑在選擇性催化、使用壽命、性能穩(wěn)定、催化效果等方面還處于研究階段。研究過程中,SO2和水蒸汽對(duì)催化劑有一定的作用。脫硝系統(tǒng)的排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)各地的具體要求確定,并留有一定的余量以適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求;極低排放脫硝設(shè)備制造
脫硝分為SCR和SNCR等多種工藝;低含量脫硝特點(diǎn)
可以保證還原劑--尿素的供應(yīng);其價(jià)格:根據(jù)2012年11月份市場(chǎng)預(yù)測(cè)福建地區(qū)尿素市場(chǎng)價(jià)格穩(wěn)中有落,當(dāng)?shù)啬蛩仄髽I(yè)主流出廠報(bào)價(jià)2020元/噸左右,近期尿素廠家生產(chǎn)基本正常,產(chǎn)品主供當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)需求,當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)用肥需求淡季,尿素廠家銷售情況不理想,尿素出廠報(bào)價(jià)穩(wěn)中有落,目前當(dāng)?shù)啬蛩仄髽I(yè)出廠報(bào)價(jià)2000-2030元/噸左右,近期外省尿素到貨平穩(wěn),當(dāng)?shù)亟?jīng)銷商隨行就市出貨,目前當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)批發(fā)報(bào)價(jià)2100元/噸左右。從安全、采購、投資、運(yùn)行成本、系統(tǒng)復(fù)雜性等方面綜合考慮,選用尿素作為NOX還原劑。3、還原劑噴射點(diǎn)的選擇:SNCR法的NOx脫除效率主要取決于反應(yīng)溫度、NH3與NOx的化學(xué)計(jì)量比、混合程度、反應(yīng)時(shí)間等,CFB鍋爐的煙氣溫度一般在920℃以下,分離器區(qū)域煙氣溫度在870~908℃之間,SNCR工藝的溫度控制至關(guān)重要,若溫度過低,NH3的反應(yīng)不完全,容易造成NH3逃逸;而溫度過高,NH3則容易被氧化為NO,抵消了NH3的脫硝效果。溫度過高或過低都會(huì)導(dǎo)致還原劑損失和NOx脫除率下降。對(duì)于SNCR脫硝還原劑(尿素或液氨)而言,CFB鍋爐均能提供合適的溫度區(qū)間供還原劑與NOx發(fā)生反應(yīng),達(dá)到脫除NOx的目的。根據(jù)目前各研究機(jī)構(gòu)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的研究,SNCR比較好還原劑注射點(diǎn)為旋風(fēng)分離器入口。低含量脫硝特點(diǎn)
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