氮氧化物是一種主要的大氣污染物,按照脫硝工藝所作用的順序,目前的氮氧化物控制技術(shù)可分為燃燒前脫硝,燃燒中脫硝和燃燒后脫硝三種方法。燃燒前脫硝工藝主要是通過(guò)煤的洗選、加氫脫硝和配煤技術(shù)等方法手段將燃料進(jìn)行初步的預(yù)處理,減少燃燒過(guò)程中NOx的生成,進(jìn)而達(dá)到NOx減排的目的,但是這些方法要求比較高,工藝不成熟,投資和運(yùn)行成本高,脫硝效率低,因此沒(méi)能進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。燃燒過(guò)程中脫硝工藝主要是通過(guò)低溫燃燒、低氧燃燒、采用低NOx燃燒器、煤粉濃淡分離等技術(shù)改變?nèi)剂系娜紵绞交蛉紵龡l件來(lái)控制NOx的產(chǎn)生以及減少燃料中N向NOx的轉(zhuǎn)化,從而達(dá)到降低NOx生成量的目的,但是這些方法會(huì)降低燃料的燃燒效率,而且脫硝效率也不高,難以滿足日益嚴(yán)格的排放要求,所以只能作為其他脫硝技術(shù)的輔助手段,不能單獨(dú)使用。燃燒前脫硝工藝和燃燒中脫硝工藝本質(zhì)上是減少燃料燃燒過(guò)程中NOx的生成量,但是這兩種方法NOx的脫除率較低,一般不超過(guò)60%,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在局限性。
燃燒后脫硝技術(shù)又稱為煙氣脫硝,是利用氧化還原的方法把燃燒后煙氣中的NOx氧化為鹽類或還原為氮?dú)猓瑥亩档蚇Ox排放的方法。由于煙氣脫硝技術(shù)脫硝效率高、成本低廉,實(shí)際實(shí)施難度小,又不會(huì)影響燃料的燃燒效率,所以目前國(guó)內(nèi)外普遍采用煙氣脫硝技術(shù)降低NOx的排放。目前煙氣脫硝技術(shù)中SCR和SNCR是煙氣脫硝領(lǐng)域廣泛使用的技術(shù)。
選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)(SCR)
SCR脫硝技術(shù)是目前世界上技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛且最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)。SCR煙氣脫硝技術(shù)主要是將NH3、H2、CO和烴類等還原劑和煙氣中的NOx混合,在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┖蜏囟葪l件下發(fā)生催化還原反應(yīng),NOx被催化還原成N2和H2O,從而減少煙氣中NOx的排放。目前國(guó)內(nèi)外最常用的還原劑是NH3,最常見(jiàn)的催化劑主要有Pt-Rh、Pd、CuO、V2O5、Fe2O3等貴金屬催化劑和金屬氧化物催化劑,但是由于貴金屬催化劑價(jià)格昂貴,副反應(yīng)比較明顯,所以目前工業(yè)上基本不采用貴金屬催化劑,而是選擇具有較好脫硝效果的金屬氧化物類催化劑。
SCR脫硫塔裝車發(fā)貨
SCR脫硫塔裝車發(fā)貨
SCR煙氣脫硝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:首先是脫硝效率高,NOx的脫除效率一般可達(dá)80%~90%;其次是工藝技術(shù)成熟,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠;最后是SCR工藝處理煙氣量大、選擇性好,能適應(yīng)不同氮氧化物濃度的煙氣。但SCR煙氣脫硝技術(shù)也存在一些不足之處,主要包括:占地面積大,投資費(fèi)用較高;催化劑價(jià)格高而且用量比較大,導(dǎo)致運(yùn)行成本高;煙氣中含有的一些雜質(zhì)會(huì)使催化劑中毒和失活;還原劑的消耗量大且容易發(fā)生泄漏造成二次污染。SCR工藝還會(huì)產(chǎn)生大量的危險(xiǎn)廢物—廢氣棄催化劑。
選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(shù)(SNCR)
SNCR煙氣脫硝技術(shù)的原理與SCR煙氣脫硝技術(shù)類似,主要是將NH3、CH4、H2、CO和其他碳?xì)浠衔锏冗€原劑噴入含NOx的煙氣中,然后在900℃~1200℃的高溫條件下發(fā)生還原反應(yīng),NOx被還原成N2和H2O,從而減少煙氣中NOx的排放。目前國(guó)內(nèi)外最常用的還原劑是氨和尿素。
SNCR煙氣脫硝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:SNCR工藝占地面積小、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單,投資費(fèi)用較低,不需要使用催化劑,運(yùn)行成本低,可以通過(guò)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備和設(shè)施的改造來(lái)實(shí)現(xiàn)煙氣脫硝,建設(shè)周期短、綜合投資少,可以通過(guò)較低的成本實(shí)現(xiàn)較好的脫硝效果。但SNCR煙氣脫硝技術(shù)也存在一些不足之處,主要包括:首先是NOx脫除效率不高,脫硝效率一般在30%~40%之間;其次是SNCR煙氣脫硝技術(shù)由于沒(méi)有催化劑的作用,需要較高的反應(yīng)溫度,能耗比較大,對(duì)工業(yè)設(shè)備和管道的要求比較高;最后一方面是氨的消耗量比SCR煙氣脫硝技術(shù)多,并且NH3有毒、腐蝕性較強(qiáng),不易存儲(chǔ)和運(yùn)輸,容易泄露造成二次污染。
由于SNCR煙氣脫硝技術(shù)脫硝效率較低,單獨(dú)使用SNCR工藝作為工業(yè)上脫硝裝置時(shí),排放的煙氣不能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),所以目前SNCR煙氣脫硝技術(shù)在國(guó)內(nèi)很少單獨(dú)使用,大多與SCR煙氣脫除技術(shù)聯(lián)合使用。當(dāng)SNCR和SCR煙氣脫硝技術(shù)聯(lián)合使用時(shí),SNCR系統(tǒng)中多余的氨可當(dāng)作SCR系統(tǒng)需要的還原劑來(lái)使用,不僅可以防止SNCR系統(tǒng)中的氨逃逸到大氣中造成環(huán)境污染,而且還能減少SCR系統(tǒng)中氨的使用量,不僅降低了脫硝的成本,而且提高了脫硝系統(tǒng)的安全性,能收到更好的脫硝效果。