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脫硫脫硝等相關(guān)廢氣處理技術(shù)快問快答
時間：2022-04-07
亞德環(huán)保導(dǎo)讀： 介紹了脫硝技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，涉及低氮燃燒技術(shù)、SCR脫硝、SNCR脫硝、SCR脫硝缺點、脫硝催化劑、SCR系統(tǒng)等相關(guān)內(nèi)容
一、影響NOx生成的主要因素有哪些?
答：鍋爐煙氣中的NOx主要來自燃料中的氮，從總體上看燃料氮含量越高，則NOx的排放量也就越大。此外還有很多因素都會影響鍋爐煙氣中的NOx含量的多少，有燃料種類的影響，有運行條件的影響，也有鍋爐負荷的影響。
(1)、鍋爐燃料特性影響煤揮發(fā)成分中的各種元素比會影響燃燒過程中的NOx生成量，煤中氧/氮(O/N)比值越大，NOx排放量越高;即使在相同O/N比值條件下，轉(zhuǎn)化率還與過量空氣系數(shù)有關(guān)，過量空氣系數(shù)大，轉(zhuǎn)化率高，使NOx排放量增加。此外，煤中硫/氮(S/N)比值也會影響到SO2和NOx的排放水平，S和N氧化時會相互競爭，因此，在鍋爐煙氣中隨SO2排放量的升高，NOx排放量會相應(yīng)降低。
(2)、鍋爐過量空氣系數(shù)影響
當空氣不分級進入爐膛時，降低過量空氣系數(shù)，在一定程度上會起到限制反應(yīng)區(qū)內(nèi)氧濃度的止的，因而對NOx的生成有明顯的控制作用，采用這種方法可使NOx的生成量降低15%-20%。但是CO隨之增加，燃燒效率下降。當空氣分級進入時，可有效降低NOx排放量，隨著一次風(fēng)量減少，二次風(fēng)量增，N被氧人的速度降低，NOx的排放量也相應(yīng)下降。
(3)、鍋爐燃燒溫度影響
燃燒溫度對NOx排放量的影響已取得共識，即隨著爐內(nèi)燃燒溫度的提高，NOx排放量上升。
(4)、鍋爐負荷率影響
通常情況下，增大負荷率，增加給煤量，燃燒室及尾部受熱面處的煙溫隨之增高，揮發(fā)分N生成的NOx隨之增加。
二、什么是低氮燃燒技術(shù)
答：對NOx的形成起決定作用的是燃燒區(qū)域的溫度和過量空氣量。因此，低NOx燃燒技術(shù)就是通過控制燃燒區(qū)域的溫度和空氣量，以達到阻止NOx生成及降低其排放的目的。目前常用的低NOx燃燒技術(shù)有如下幾種：
(1)燃燒優(yōu)化：通過調(diào)整鍋爐燃燒配風(fēng)，控制NOx排放的一種實用方法。它采取的措施是通過控制燃燒空氣量、保持每只燃燒器的風(fēng)粉(煤粉)比相對平衡及進行燃燒調(diào)整，使燃料型NOx的生成降到最低，從而達到控制NOx排放的目的。
(2)空氣分級燃燒技術(shù)：是目前應(yīng)用較為廣泛的低NOx燃燒技術(shù)，它的主要原理是將燃料的燃燒過程分段進行。該技術(shù)是將燃燒用風(fēng)分為一、二次風(fēng)，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量(一次風(fēng))，提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度，推遲一、二次風(fēng)混合時間，這樣煤粉進入爐膛時就形成了一個富燃料區(qū)，使燃料在富燃料區(qū)進行缺氧燃燒，以降低燃料型NOx的生成。缺氧燃燒產(chǎn)生的煙氣再與二次風(fēng)混合，使燃料完全燃燒。
(3)低NOx燃燒器：將前述的空氣分級及燃料分級的原理應(yīng)用于燃燒器的設(shè)計，盡可能的降低著火區(qū)的氧濃度和溫度，從而達到控制NOx生成量的目的，這類特殊設(shè)計的燃燒器就是低NOx燃燒器，一般可以降低NOx排放濃度的30～60%。
此外，還有燃料分級燃燒、煙氣再循環(huán)等技術(shù)對NOx進行控制。近幾年投運的大型機組，特別是超臨界、超超臨界機組基本都采用了低氮燃燒技術(shù)，較好的控制了NOx的排放濃度。而早些年投運的機組，NOx排放濃度相對較高。
由于我國對環(huán)保的要求越來越高，對氮氧化物排放的限制將越來越嚴格，因此國內(nèi)一些大型鍋爐廠和一些工程公司等對低氮燃燒技術(shù)進行了較多的研究，特別是在已運行的機組上如在一些已運行的電站鍋爐上實施低氮燃燒改造的試驗和工程應(yīng)用。實施低氮燃燒改造基本上是通過采用空氣分級、高位燃盡風(fēng)、濃淡燃燒器和空氣濃淡分布技術(shù)、降低燃燒器區(qū)域熱負荷等技術(shù)來實現(xiàn)對NOx的有效控制。
三、什么是SNCR煙氣脫硫脫硝技術(shù)?
答：SNCR煙氣脫硝技術(shù)是一種不需要催化劑的選擇性非催化還原技術(shù)(SelectiveNon-CatalyticReduction，簡稱SNCR)。該技術(shù)是用NH3、尿素等還原劑噴入爐內(nèi)與NOx進行選擇性反應(yīng)，不用催化劑，因此必須在高溫區(qū)加入還原劑。
還原劑噴入爐膛溫度為850~1100℃的區(qū)域，該還原劑(尿素)迅速熱分解成NH3并與煙氣中的NOx進行SNCR反應(yīng)生成N2，該方法是以爐膛為反應(yīng)器，在爐膛850~1100℃這一狹窄的溫度范圍內(nèi)、在無催化劑作用下，NH3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作用，其主要反應(yīng)為：
NH3為還原劑：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
尿素為還原劑：NO+CO(NH2)2+1/2O2→2N2+CO2+H2O
當溫度高于1100℃時，NH3則會被氧化為NO，即：4NH3+5O2→4NO+6H2O
不同還原劑有不同的反應(yīng)溫度范圍，NH3的反應(yīng)最佳溫度區(qū)為850～1100℃。當反應(yīng)溫度過高時，由于氨的分解會使NOx還原率降低，另一方面，反應(yīng)溫度過低時，氨的逃逸增加，也會使NOx還原率降低，且NH3是高揮發(fā)性和有毒物質(zhì)，其逃逸會造成新的環(huán)境污染。
SNCR煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為25%~50%，受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，多用作低NOx燃燒技術(shù)的補充處理手段。
四、什么是SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)?
答：SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)是把SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術(shù)同SCR工藝利用逃逸氨進行催化反應(yīng)的技術(shù)結(jié)合起來，進一步脫除NOx。它是把SNCR工藝的低費用特點同SCR工藝的高效率及低的氨逃逸率進行有效結(jié)合。該聯(lián)合工藝于20世紀70年代首次在日本的一座燃油裝置上進行試驗，試驗表明了該技術(shù)的可行性。
理論上，SNCR工藝在脫除部分NOx的同時也為后面的催化法脫硝提供所需要的氨。SNCR體系可向SCR催化劑提供充足的氨，但是控制好氨的分布以適應(yīng)NOx的分布的改變卻是非常困難的。為了克服這一難點，混合工藝需要在SCR反應(yīng)器中安裝一個輔助氨噴射系統(tǒng)。通過試驗和調(diào)節(jié)輔助氨噴射可以改善氨氣在反應(yīng)器中的分布效果。
SNCR/SCR混合工藝可以達到40%~80%的脫硝效率，氨的逃逸小于5~10ppm。
五、影響SCR脫硝性能的因素有哪些?
答：影響SCR脫硝性能的幾個關(guān)鍵因素有：反應(yīng)溫度、煙氣速度、催化劑的類型、結(jié)構(gòu)和表面積以及煙氣/氨氣的混合效果。
催化劑是SCR系統(tǒng)中的主要部分，其成分組成、結(jié)構(gòu)、壽命及相關(guān)參數(shù)直接影響SCR系統(tǒng)的脫硝效率及運行狀況。不同的催化劑適宜的反應(yīng)溫度也差別各異。反應(yīng)溫度不僅決定反應(yīng)物的反應(yīng)速度，而且決定催化劑的反應(yīng)活性。如果反應(yīng)溫度太低，催化劑的活性降低，脫硝效率下降，則達不到脫硝的效果。
此外催化劑在低溫下持續(xù)運行，還將導(dǎo)致催化劑的永久性損壞;如果反應(yīng)溫度太高，則NH3容易被氧化，生成NOx的量增加，甚至?xí)鸫呋瘎┎牧系南嘧?，?dǎo)致催化劑的活性退化。在相同的條件下，反應(yīng)器中的催化劑表面積越大，NO的脫除效率越高，同時氨的逸出量也越少。
NH3輸入量必須既保證SCR系統(tǒng)NOx的脫除效率，又保證較低的氨逃逸率。只有氣流在反應(yīng)器中速度分布均勻及流動方向調(diào)整得當，NOx轉(zhuǎn)化率、氨逃逸率和催化劑的壽命才能得以保證。采用合理的噴嘴格柵，并為氨和煙氣提供足夠長的混合煙道，是使氨和煙氣均勻混合的有效措施，可以避免由于氨和煙氣的混合不均所引起的一系列問題。
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