锅炉烟气如何脱硝

一、脱硝工艺简述

1、

脱硝工艺介绍

氮氧化物（NOx）是在燃烧工艺过程中由于氮的氧化而产生的气体，它不仅刺激人的呼吸系统，损害动植物，破坏臭氧层，而且也是引起温室效应、酸雨和光化学反应的主要物质之一

。世界各地对NOx的排放限制要求都趋于严格，而火电厂、垃圾焚烧厂和水泥厂等作为NOx气体排放的最主要来源，其减排更是受到格外的重视。

目前全世界降低电厂锅炉NOX排放行之有效的主要方法大致可分为以下四种：

（1）低氮燃烧技术，即在燃烧过程中控制氮氧化物的生成，主要适用于大型燃煤锅炉等；低NOX燃烧技术只能降低

NOX 排放值的30～50%，要进一步降低NOX 的排放, 必须采用烟气脱硝技术。

（2）选择性催化还原技术（SCR， Selective

Catalytic

Reduction），主要用于大型燃煤锅炉，是目前我国烟气脱硝技术中应用最多的；

（3）选择性非催化还原技术（SNCR，Selective

Non-Catalytic

Reduction），主要用于垃圾焚烧厂等中、小型锅炉，技术成熟，但其效率低于SCR法；投资小，建设周期短。

（4）选择性催化还原技术（SCR）+选择性非催化还原技术（SNCR），主要用于大型燃煤锅炉低NOx排放和场地受限情况，也比较适合于旧锅炉改造项目。

信成公司将采用选择性非催化还原法（SNCR）技术来降低电厂锅炉NOx排放。为此，将电厂SNCR脱硝法介绍如下：

2、选择性非催化还原法（SNCR）技术介绍

1）

SNCR脱硝简述

SNCR 脱硝技术是一种较为成熟的商业性 NOx控制处理技术。SNCR 脱硝方法主要是将还原剂在850～1150 ℃ 温度区域喷入含

NOx 的燃烧产物中, 发生还原反应脱除 NOx , 生成氮气和水。SNCR 脱硝在实验室试验中可达到 90%以上的 NOx脱除率。在大型锅炉应用上,

短期示范期间能达到75%的脱硝效率。SNCR 脱硝技术是 20世纪 70 年代中期在日本的一些燃油、燃气电厂开始应用的, 80

年代末欧盟国家一些燃煤电厂也开始了SNCR 脱硝技术的工业应用, 美国 90 年代初开始应用 SNCR 脱硝技术, 目前世界上燃煤电厂SNCR

脱硝工艺的总装机容量在 2GW 以上。

本工程SNCR 脱硝系统选用的脱硝剂是氨水。将氨水稀释成一定比例的稀氨水, 用输送泵送至炉前喷枪。

2）

SNCR工作原理

选择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺是将含有 NHx 基的还原剂(如氨气、

氨水或者尿素等)喷入炉膛温度为850℃-1150℃的区域，还原剂通过安装在屏式过热器区域的喷枪喷入，该还原剂迅速热分解成 NH3和其它副产物，随后 NH3

与烟气中的 NOx 进行 SNCR 反应而生成

N2和H2O。

3）SNCR系统组成

本方案采用典型的SNCR脱硝工艺，其系统主要由本系统主要包括：卸氨模块（还原剂制备模块）、还原剂储存模块、浓度调整（稀释）模块、计量分配模块、喷射模块以及SNCR控制模块等六部分组成。

4）SNCR工艺流程

SNCR的典型工艺流程为：还原剂—>锅炉/窑炉（反应器）—>除尘脱硫装置—>引风机—>烟囱。还原剂以氨水（尿素溶液）为主，20%氨水溶液（或尿素需增加制备模块制成尿素溶液）经输送化工泵送至静态混合器，与稀释水模块送过来的软化水进行定量的混合配比，通过计量分配装置精确分配到每个喷枪，然后经过喷枪喷入炉膛，实现脱硝反应。如下图所示：

5）SNCR反应过程

1、NH3 作为还原剂：

4NO+4NH3+O2—>4N2+6H2O

2NO+4NH3+2O2—>3N2+6H2O

6NO2+8NH3—>7N2+12H2O

2、尿素作为还原剂：

CO(NH2)2+ 2NO→ 2N2+CO2+2H2O

CO（NH2）2+ H2O—>2NH3+CO2

4NO+4NH3+O2—>4N2+6H2O

2NO+4NH3+2O2—>3N2+6H2O

6NO2+8NH3—>7N2+12H2O

6） SNCR技术特点

 SNCR技术特点：

1、脱硝效率可达75%。

2、氨逃逸较高8~12ppm。

3、系统简单，投资省。

4、无催化剂，运行费用省。

5、占地面积小。

 SNCR技术投资成本低，建设周期短，脱硝效率中等，比较适用于缺少资金的发展中国家和适用于对现有中小型锅炉的改造。这种技术的不足之处就是 NOx的脱除效率不高，氨逃逸比较高。所以单独使用 SNCR技术受到了一些限制。但对于中小型机组或老机组改造，由于它在经济性能方面的优势，仍不失其吸引力。

 SNCR法不使用催化剂，采用炉膛喷射脱硝，氨还原NOx在850-1150℃这一狭窄温度范围内进行。喷入的氨与烟气良好混合是保证脱硝还原反应充分进行、使用最少量氨达到最好效果的重要条件。若喷入的氨未充分反应，则泄漏的氨会影响锅炉炉尾部受热面，不仅使烟气飞灰容易沉积在受热面，且烟气中氨遇到三氧化硫会生成硫酸氨，易堵塞空气预热器，并有腐蚀危险。

目前，国外对 SNCR的研究除了进一步提高其效率和安全性之外，另一个重点是对 SNCR和其它脱硝技术的联合应用的研究。

7）工艺流程简图（氨水或尿素为还原剂）

3 SNCR工艺的经济性分析

SNCR工艺以锅炉炉膛为反应器，可通过对锅炉外围的改造来实现对烟气的脱硝，工程建设周期短，其投资成本和运行成本与其它脱硝技术相比都是比较低的，因此非常适合对现有锅炉进行改造，特别适合于中小型锅炉的脱硝改造。一方面在较低投资条件下有效提高了脱硝的效率，另一方面，也很好的控制了氨逃逸，为国家环保事业做出了贡献。

4、氨水泄漏等安全防护措施

4.1浓氨水对人体的危害及防范措施和处理

氨水对人体的侵入途径为吸入和食入，吸入后对鼻、喉和肺有刺激性引起咳嗽、气短和哮喘等；可因喉头水肿而窒息死亡；可发生肺水肿，引起死亡。氨水溅入眼内，如不采取急救措施，可造成角膜溃疡、穿孔，并进一步引起眼内炎症，最终导致眼球萎缩失明。皮肤接触可致灼伤。慢性影响，反复低浓度接触，可引起支气管炎。皮肤反复接触，可致皮炎，表现为皮肤干燥、痒、发红。

防护措施：呼吸系统防护，可能接触其蒸气时，应该佩戴防毒面具；紧急事态抢救或逃生时，建议佩戴自给式呼吸器。眼睛防护，戴化学安全防护眼睛。穿防护服，戴防化学品手套。工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后，淋浴更衣，保持良好的卫生习惯。

一旦氨水沾污皮肤，先用清水或2%的食醋液冲洗，至少15分钟。若有灼伤，就医治疗。若皮肤局部出现红肿、水泡，可用2%食醋液冲洗。如果眼睛接触，立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15 分钟。或用3%硼酸溶液冲洗，立即就医。如果吸入，迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸畅通。呼吸困难时给输氧。呼吸停止时，立即进行人工呼吸，就医。若鼻粘膜受到强烈的刺激，可滴入1%的麻黄素溶液，重者应吸入糜蛋白酶。误服者立即漱口，口服稀释的醋或柠檬汁，就医。

4.2、泄漏应急处理

泄漏量较大，应停运脱硝系统。疏散泄漏污染区人员至安全区，禁止无关人员进入污染区，在明显处张贴通告，告知其他人本区域有氨泄漏。建议应急处理人员戴自给式呼吸器，穿化学防护服。不要直接接触泄漏物，在确保安全情况下堵漏。用大量水冲洗，经稀释的氨水放入废水系统。用沙土、石头或其它惰性材料吸收，然后以少量加入大量水中，调节至中性，再放入废水系统。如大量泄漏，利用围堤收容，然后收集、转移、回收或无害处理后废弃。应采用便携式氨检测器，检查并确认空气中的氨浓度低于20ppm。

4.3、氨区管理要求

a、氨区周围墙完整，并挂有“严禁烟火”等明显的警告标示牌。氨区内要保持清洁，不准储存其它易燃品和堆放杂物，不准搭建临时建筑。

b、氨区周围消防通道要保持畅通。禁止任何车辆进入氨区。

c、氨区必须配备足够数量的灭火器，氨罐喷淋系统要定期进行检查试验。灭火器要定期进行检验，发现失效要及时更换。

d、在氨区进行作业的人员必须持有上岗证，应充分掌握氨区系统设备并了解氨气的性质和有关的防火、防爆规定，向作业人员提供安全防护装置（防护手套、护目镜、能过滤氨的面罩、防护服等）并定期维护。

e、在现场应备有洗眼、快速冲洗装置。

f、氨区卸氨时要有专人就地检查，发现跑、冒、漏立即进行处理。严禁在雷雨天和附近地区发生火警时进行卸氨工作。

1）活性炭法

该工艺主体设备是一个类似于超吸附塔的活性炭流化床吸附器，在吸附器内，烟气中的SO2被氧化成SO3并溶于水中，产生稀硫酸气溶胶，随后由活性炭吸附。向吸附塔内注入氨，氨与NOx在活性炭催化还原作用下生成N2，吸附有SO2的活性炭可进入脱附器中加热再生。

2）SNOx（WSA-SNOx）法

WSA-SNOx法是湿式洗涤并脱除NOx技术。在该工艺中烟气首先经过SCR反应器，NOx在催化剂作用下被氨气还原为N2，随后烟气进入改质器中，SO2在此被固相催化剂氧化为SO3，SO3经过烟气再热器GGH后进入WSA冷凝器被水吸收转化为硫酸。

3）NOxSO法

在电除尘器下游设置流化床吸收塔，用硫酸钠浸渍过的γ－Al2O3圆球作为吸收剂，吸收剂吸收NOx、SO2后，在高温下用还原性气体（CO、CH4等）进行还原，生成H2S和N2。

4）高能粒子射线法

高能粒子射线法包括电子束（EBA）工艺和等离子体工艺，原理是利用高能粒子（离子）将烟气中的部分分子电离，形成活性自由基和自由电子等，氧化烟气中的NOx。这种技术不仅能去除烟气中的NOx和SO2，还能同时去除重金属等物质。

5）湿式FGD加金属螯合物法

仲兆平等发明了喷射鼓泡法用烟气脱硫脱硝吸收液，包括石灰或石灰石浆液、占石灰或石灰石浆液0.05%～0.5%（质量分数）的水溶性有机酸和占石灰或石灰石浆液0.03%～0.3%（质量分数）的铁系或铜系金属螯合物。

6）氯酸氧化法

由于氯酸的强氧化性，采用含有氯酸的氧化吸收液可以同时脱硫脱硝，脱硫率可达98%，脱硝率达95%以上，还可以脱除有毒的微量金属元素。除了采用氯酸脱硫脱硝外，采用NaClO3/NaOH同时脱除SO2和NOx也获得较好的效果。

1、选择性非催化还原技术（SNCR）

选择性非催化还原法是一种不使用催化剂，在 850～1100℃温度范围内还原NOx的方法。最常使用的药品为氨和尿素。

一般来说，SNCR脱硝效率对大型燃煤机组可达 25%～40% ,对小型机组可达 80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大，多用作低氮燃烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小，适合老厂改造，新厂可以根据锅炉设计配合使用。

2、选择性催化还原技术（SCR）

SCR 是目前最成熟的烟气脱硝技术, 它是一种炉后脱硝方法, 最早由日本于 20 世纪 60~70 年代后期完成商业运行, 是利用还原剂(NH3, 尿素)在金属催化剂作用下, 选择性地与 NOx 反应生成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧化, 故称为“ 选择性” 。

世界上流行的 SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法 SCR 2种。此 2种方法都是利用氨对NOx的还原功能 ,在催化剂的作用下将 NOx (主要是NO)还原为对大气没有多少影响的 N2和水 ,还原剂为 NH3。

在SCR中使用的催化剂大多以TiO2为载体，以V2O5或V2 O5 -WO3或V2O5-MoO3为活性成分，制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型。

应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂（345℃～590℃）、中温催化剂（260℃～380℃）和低温催化剂（80℃～300℃）， 不同的催化剂适宜的反应温度不同。

如果反应温度偏低，催化剂的活性会降低，导致脱硝效率下降，且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏。

如果反应温度过高，NH3容易被氧化，NOx生成量增加，还会引起催化剂材料的相变，使催化剂的活性退化。国内外SCR系统大多采用高温，反应温度区间为315℃～400℃。

扩展资料

燃烧烟气中去除氮氧化物的过程，防止环境污染的重要性，已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。世界上比较主流的工艺分为：SCR和SNCR。

这两种工艺除了由于SCR使用催化剂导致反应温度比SNCR低外，其他并无太大区别，但如果从建设成本和运行成本两个角度来看，SCR的投入至少是SNCR投入的数倍，甚至10倍不止。

为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境，应对煤进行脱硝处理。分为燃烧前脱硝、燃烧过程脱硝、燃烧后脱硝。

参考资料来源：百度百科-脱硝

一、脱硫

一般将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。

（1）湿法烟气脱硫技术是用含有吸收剂的浆液在湿态下脱硫和处理脱硫产物，该方法具有脱硫反应速度快、脱硫效率高、吸收剂利用率高、技术成熟可靠等优点，但也存在初投资大、运行维护费用高、需要处理二次污染等问题。应用最多的湿法烟气脱硫技术为石灰石湿法，如果将脱硫产物处理为石膏并加以回收利用，则为石灰石-石膏湿法，否则为抛弃法。

其他湿法烟气脱硫技术还有氨洗涤脱硫和海水脱硫等。

（2）干法烟气脱硫工艺均在干态下完成，无污水排放，烟气无明显温降，设备腐蚀较轻，但存在脱硫效率低、反应速度慢、石灰石利用率较低等问题，有些方法在设备大型化的进程中困难很大，技术尚不成熟（主要有炉内喷钙等技术）。

（3）半干法通常具有在湿态下进行脱硫反应，在干态下处理脱硫产物的特点，可以兼备干法和湿法的优点。主要包括喷雾干燥法、炉内喷钙尾部增湿活化法、烟气循环流化床脱硫法、电子束辐照烟气脱硫脱氮法等。

目前，在众多的脱硫工艺中，石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺（简称FGD）应用最广。据统计,80%的脱硫装置采用石灰石(石灰)—石膏湿法,10%采用喷雾干燥法(半干法),10%采用其它方法。湿法脱硫工艺是目前世界上应用最多、最为成熟的技术,吸收剂价廉易得、副产物便于利用、煤种适应范围宽,并有较大幅度降低工程造价的可能性。

下表为几种主要脱硫工艺的比较。

二、脱销

烟气脱销工艺可以分为湿法和干法两大类。

（1）湿法，是指反应剂为液态的工艺技术。通过氧化剂O2、ClO2、KMnO2把NOx氧化成NO2，然后用水或碱性溶液吸收脱销。包括臭氧氧化吸收法和ClO2气相氧化吸收法。

（2）干法，是指反应剂为气态的工艺技术。包括氨催化还原法和非催化还原法。

无论是干法还是湿法，依据脱销反应的化学机理，又可以分为还原法、分解法、吸附法、等离子体活化法和生化法等。

目前，世界上较多使用的湿法有气相氧化液相吸收法和液相氧化吸收法，较多使用的干法有选择性催化还原法（SCR）。

SCR脱硝：

1、SCR脱销装置的工艺流程

                                 前置高温高粉尘SCR脱硝工艺流程

2　SCR脱硝工艺特点

2. 1　催化剂

目前用于燃煤电厂SCR 法烟气脱硝的催化剂主要有3种类型:蜂窝式、平板式和波纹板式。蜂窝式催化剂因其单位体积的有效表面积大,且达到相同脱硝效果所需的催化剂量较少而被广泛应用,市场占有率在60%～70%。

2. 2　脱硝剂

脱硝剂一般采用尿素、纯氨或氨水。使用尿素最安全,但其投资、运行费用为三者中最高纯氨的运行、投资费用最低,但其存储安全性要求较高氨水介于两者之间。由于纯氨法应用广泛,贮运量小, 有利于系统布置,同时鉴于国外的应用情况和电厂现有的管理水平,电厂脱硝工程大多采用纯氨系统。