煙氣脫硫脫硝技術(shù)

煙氣脫硫脫硝技術(shù)第1頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1、煙氣脫硫技術(shù)2、煙氣脫硝技術(shù)3、聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)第2頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六一、煙氣脫硫技術(shù)FGD,FlueGasDesulfurization1、SO2的生成－煙氣中的硫以SO2為主－煙氣中SO3通常較少，0.5~5％－過量空氣系數(shù)1.15，含硫量1~4%時，標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣中SO2的含量約為3.143~10g/m3。第3頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六2、煙氣脫硫工藝的類型和主流工藝脫硫反應(yīng)物干濕狀態(tài)濕法：石灰石／石灰－石膏濕法．氦洗滌脫硫和海水洗滌脫硫

干法：爐內(nèi)噴鈣、電子束輻照煙氣脫硫脫氮半干法：噴霧干燥法、爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化法、煙氣循環(huán)流化床脫硫法

1）類型

第4頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六脫硫產(chǎn)物處理方式回收法脫硫劑的再生使用。流程較復(fù)雜，運行難度較大，投資和運行費用均較高。拋棄法設(shè)備簡單，操作容易，投資及運行費用較低。廢渣需要占用場地堆放，容易造成二次污染。當(dāng)煙氣中SO2濃度較低、脫硫產(chǎn)物無回收價值或投資有限，且大氣污染物排放控制嚴(yán)格時，多采用拋棄法。第5頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六脫硫劑：鈣法（石灰石/石灰法）、氨法、鎂法、鈉法、堿鋁法、氧化銅/鋅法、活性炭法、磷銨法凈化原理：吸收法、吸附法、催化氧化法、催化還原法第6頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六石灰石／石膏濕法，80%以上噴霧干燥法爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化(LIFAC)煙氣循環(huán)流化床法(CFDB)電子束輻照煙氣脫硫脫氮凈化工藝海水洗滌脫硫氨洗滌2）目前主要的脫硫工藝第7頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六FGD發(fā)展現(xiàn)狀石灰/石灰石濕法工藝為主，占82%噴霧干燥法，占11%，其余為氧化鎂法、氨法、CFB以及LIFAC美國：石灰/石灰石濕法工藝，拋棄法占85%左右；日本：石灰/石灰石濕法工藝，回收法占95%以上；德國、瑞典、芬蘭等國，噴霧干燥法、LIFAC、CFB法應(yīng)用較廣中國：技術(shù)引進和自主開發(fā)?；菊莆?00MW以上的石灰石-石膏法，100-300MW容量的噴霧干燥法。第8頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六第9頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六4、脫硫劑的種類與性質(zhì)鈣基脫硫劑鈣基脫硫劑主要是石灰石、石灰和消石灰，具有資源豐富，開采容易，價格相對低廉等特點。(1)石灰石石灰石的主要成分是CaCO3，石灰石在大自然中的儲量非常豐富。石灰石無毒、無害。在處置和使用過程中十分安全，是有效地吸收煙氣中SO2的理想吸收劉，但石灰石不能有效地脫除SO3。石灰石做脫硫劑使用時，必須磨制成顆粒粉末，或者再制成漿液。

主要類型：鈣基脫琉劑、氨基脫硫劑和鈉基脫硫劑，還有其他堿性物質(zhì)、活性炭等第10頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六(2)石灰石灰的主要成分是CaO，自然界沒有天然的石灰資源。氣脫硫使用的石灰都是將石灰石煅燒后而成的。石灰的優(yōu)劣完全取決于燃燒過程中的質(zhì)量控制，否則會混有大量的欠燒或過燒的雜質(zhì)，影響脫硫效率和運行費用由于煅燒過程是一吸熱反應(yīng)，因此，要消耗一定量燃料，同則會產(chǎn)生SO2等有害氣體。石灰有很強的吸濕性，遇水后會發(fā)生劇烈的水合反應(yīng)，對人體皮膚、眼睛有強烈的燒灼和刺激作用，應(yīng)采取措施防止在石灰的處理過程中產(chǎn)生的危害和對環(huán)境的不良影響。第11頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六石灰作為吸收劑，比石灰心具有更高的活性，其分子雖比石灰石幾乎小50％，因此、單價質(zhì)量酌脫硫效率比石灰石高約一倍，是一種高效的吸收SO2，同時也能吸收SO3的脫硫劑。石灰容易吸收空氣中的水分。在儲運時應(yīng)注意防潮。石灰主要用在石灰一石膏濕法脫硫、噴霧干燥半干法脫疏和循環(huán)流化風(fēng)煙氣脫硫工藝等。第12頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六(3)消石灰消石灰是石灰加水經(jīng)消化反應(yīng)后的生成物，主要成分是Ca(OH)2在消化過程中石灰粉化成約10um粒徑的粉末狀，作為吸收劑無須再經(jīng)過磨粉工藝。Ca(OH)2的分子量比CaO大，即單位質(zhì)量中Ca的含量比CaO少。消石灰容易吸收空氣中的CO2，還原成活性低的CaCO3。在溫度較低時具有很高的與SO2及SO3反應(yīng)活性，在脫除SO2的同時，幾乎能夠脫除煙氣中全部的SO3。消石灰一般應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)噴霧干燥、爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化、煙氣循環(huán)流化床脫硫等工藝，也可作為管道噴射脫硫工藝的吸收劑。第13頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六氨基脫硫劑氨一般以氨水或液氨的形式作為脫硫的吸收劑，主要用于氨洗滌工藝和電子束輻照脫硫工藝。氨基脫硫劑的活性很好，因此，在同樣條件下，用量要比其他脫硫劑少。采用氨基脫硫劑的脫硫工藝的副產(chǎn)品為硫酸銨．可用做農(nóng)用化肥。氨成品的價格較高，來源受限，并存在氨的泄露會造成環(huán)境污染等問題。第14頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六鈉基脫硫劑用作脫硫劑的鈉基化合物包括Na2SO3，Na2CO3、NaHCO3等應(yīng)用于濕法洗滌煙氣脫硫工藝和用于爐內(nèi)噴射與管道噴射等工藝的脫硫吸收劑，脫硫效果好，并且兼有一定的脫氮作用。鈉基脫硫劑可以再生，以循環(huán)利用。使用鈉基脫硫劑的主要問題是脫硫劑的來源困難，價格相對較高；另外，脫硫產(chǎn)物中鈉鹽易溶于水，造成灰場水體的污染。第15頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六活性炭吸附劑活性炭是一種具有優(yōu)異吸附和解吸性能的含碳物質(zhì)，具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能?；钚蕴靠紫督Y(jié)構(gòu)優(yōu)良，比表面積大，吸附其他物質(zhì)的容量大，且具有催化作用，一方面能使被吸附的物質(zhì)在其孔隙內(nèi)積聚；另一方面又能夠在一定的條件下將其解吸出來，并保持碳及其基團的反應(yīng)能力，使活性炭得到再生?；钚蕴靠蓡为氂脕砻摿蚧蛎摰?借助于氨)，或用來聯(lián)合脫硫脫氮，近年來已經(jīng)開始應(yīng)用于火電廠的煙氣凈化。第16頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六其他脫硫吸收劑某些脫硫工藝采用低廉的堿性物質(zhì)(如火電廠排放的廢棄物)作為脫硫劑，比如，利用飛灰中的堿性物質(zhì)(CaO，MgO)脫除SO2，當(dāng)飛灰中的堿性物質(zhì)的含量大于8％時，可以取得比較有經(jīng)濟價值的脫硫效率(大于50％)。采用電廠沖灰水進行簡易煙氣脫硫。這類脫硫方法的脫硫效率較低，但具有以廢治廢的優(yōu)越性。其他被采用的堿性物質(zhì)還有：堿性硫酸鋁[Al2(SO4)3Al2O3]，某些金屬氧化物等。第17頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六5、煙氣脫硫工藝的主要技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)境指標(biāo)1）煙氣脫硫效率第18頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六脫硫效率是考核煙氣脫硫設(shè)備運行狀況的重要指標(biāo)，是計算SO2排放量的基本參數(shù)。對于連續(xù)運行的脫硫設(shè)備，入口SO2的濃度是隨時間變化的，而且變化幅度有時很大。某一監(jiān)測時段內(nèi)設(shè)備的脫硫效率，應(yīng)取整個時段內(nèi)脫硫效率的平均值。在計算脫硫效率時，只計入SO2的脫除率，而通常不考慮SO3的脫除率。第19頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六2）鈣硫摩爾比(Ca/S)理論上只要有一個鈣基吸收劑分子就可以吸收一個SO2分子，或者說，脫除1mol的硫需要1mol的鈣。在實際反應(yīng)設(shè)備中，反應(yīng)的條件并不處于理想狀態(tài)，需要增加脫硫劑的量來保證吸收過程的進行。鈣硫摩爾比表示達到一定脫硫效率時所需要鈣基吸收劑的過量程度，說明在用鈣基吸收劑脫硫時鈣的有效利用率。一般用鈣與硫的摩爾比值表示，即Ca／S比，所需的Ca／S越高，鈣的利用率則越低。第20頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六濕法脫硫工藝的反應(yīng)是在氣相、液相和固相之間進行的，反應(yīng)條件比較理想，因此，在脫硫效率為90％以上時，其鈣硫摩爾比略大于1，一般為1.1~1.2，最佳狀態(tài)可達1.0l~1.02。半干法在脫硫率為85％時，鈣硫摩爾比為1.5~1.6。干法在脫硫效率為70％時．鈣硫摩爾比可達2~2.5。濕法脫硫上藝的脫硫劑利用率最高，達90％以上，干法脫硫工藝最低，為30％左右。第21頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六3)脫硫裝置的出力工程上采用脫硫裝置在設(shè)計的脫硫率和鈣硫比下所能連續(xù)穩(wěn)定處理的煙氣量來表示其出力。通常用折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每小時處理的煙氣量，即采用m3／h來表示。第22頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六主要經(jīng)濟指標(biāo)1)工程總投資和單位容量造價2)年運行費用3）脫除每噸SO2的成本4）售電電價增加第23頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六環(huán)境評估脫硫系統(tǒng)可能產(chǎn)生的環(huán)境問題主要是廢水和廢渣等。某些脫硫工藝在吸收劑制備過程中還產(chǎn)生噪聲和粉塵等。1）廢水幾乎所有的濕法脫硫工藝均會產(chǎn)生廢水濕法脫硫產(chǎn)物的脫水和漿液槽罐等設(shè)備的沖洗水等廢水。脫硫廢水的主要超標(biāo)項目是pH值、COD、懸浮物及汞、銅、鎳、鋅、砷、氯、氟等在整體工藝中需考慮相應(yīng)的廢水處理措施。2)固體廢棄物脫硫副產(chǎn)品采用拋棄堆放等處理方式對堆放場的底部進行防滲處理，以防污染地下水對表面進行固化處理，以防揚塵。第24頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1、濕法煙氣脫硫技術(shù)－煙氣與含有脫硫劑溶液接觸，發(fā)生脫硫反應(yīng)，其脫硫生成物的生成和處理均在濕態(tài)下進行。－優(yōu)點－氣液反應(yīng)，脫硫速度快；－煤種適應(yīng)性好－脫硫效率和脫硫劑利用率高，Ca/S＝1時，脫硫率可達90％－缺點－脫硫后煙氣溫度低（一般低于露點），需進行煙氣再熱－廢水二次污染第25頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六（1）石灰石－石膏濕法脫硫鈣基濕法脫硫工藝(石灰石/石灰洗滌法)-是應(yīng)用最廣、技術(shù)最為成熟且運行最為可靠的FGD工藝－回收法：通過強制氧化使CaSO3轉(zhuǎn)化為石膏CaSO4進行回收－拋棄法石灰石－石膏脫硫基本原理－煙氣在吸收塔內(nèi)同石灰石漿料進行反應(yīng)，生成亞硫酸鈣，再用空氣強制氧化得到石膏，石膏經(jīng)過脫濕后作為副產(chǎn)品回收利用。五個組成部分－石灰石漿液制備－煙氣凈化再熱－吸收和氧化－石膏回收和儲備－污水處理第26頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六石灰石漿液洗滌脫硫系統(tǒng)工藝流程

第27頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六化學(xué)反應(yīng)機理SO2、SO3和HCl的吸收煙氣中的SO2和SO3溶于石灰石漿液的液滴中，SO2被水吸收后生成亞硫酸，亞硫酸電離成H+和HSO3，一部分HSO3被煙氣中的氧氧化成H2SO4

；SO3溶于水生成H2SO4

；HCl也極容易溶于水。第28頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六溶于漿液液滴中的SO2、SO3和HCl與漿液中的石灰石的反應(yīng)，此步反應(yīng)的關(guān)鍵是Ca2+的生成2、與石灰石的反應(yīng)再進一步反應(yīng)第29頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六在吸收塔下部是裝有攪拌反應(yīng)器的再循環(huán)漿液池，向循環(huán)漿液中鼓入空氣，使亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣，同時將生成的CO2排出。3、氧化反應(yīng)第30頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六由于漿液在反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時間，可以促成硫酸鈣晶體CaSO4·2H2O的增長。漿液中所有殘余的HSO3被空氣氧化生成H2SO4后，再被漿液中的中和形成CaSO4·2H2O。4、CaSO4晶體生成第31頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六吸收反應(yīng)氧化反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)方程式第32頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六中和反應(yīng)第33頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六由于濕法脫硫工藝的全部化學(xué)反府均是在脫硫塔(包括下部漿池)中的噴淋洗滌過程中進行的，加上脫硫漿液的循環(huán)和強烈的攪拌，而且脫硫過程的反應(yīng)溫度均低于露點，溫度適中，具有氣、液、固三相反應(yīng)的特點，并有足夠的停留時間，因此，脫硫反應(yīng)速度快，脫硫效率高，鈣的利用率高。在Ca／S略大于1時，脫硫效率可達如90％以上。該工藝易于大型化，適合于大型電站鍋爐的煙氣脫硫。由脫硫過程的反應(yīng)溫度均低于露點．即均在濕態(tài)下進行，所以，鍋爐來的煙氣一般需要冷卻降溫，脫硫后的煙氣需經(jīng)再加熱后才能從煙囪排出，否則將會造成下游設(shè)備的腐蝕和影響煙氣抬升高度。有廢水處理問題?；瘜W(xué)反應(yīng)的特點第34頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六石灰石／石膏脫硫系統(tǒng)主要由以下各子系統(tǒng)組成：石灰石漿液制備系統(tǒng)煙氣輸送和熱交換系統(tǒng)SO2吸收系統(tǒng)(包括漿液循環(huán)及氧化)石膏處理系統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)石灰石／石膏脫硫系統(tǒng)的組成第35頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六第36頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六（2）氨法AMASOX工藝－以氨水或液氨的形式用于氨式濕法和電子束氨法脫硫工藝氨－亞銨法氨－硫氨法氨法工藝特點－活性高，脫硫率高，對煙氣條件變化的適應(yīng)性強－脫硫產(chǎn)物為0.2~0.6mm的硫酸銨晶體，可作農(nóng)用肥料－不產(chǎn)生廢水、廢渣，能耗低－氨的價格高，且氨氣有毒，會引起環(huán)境問題第37頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六（3）鈉法－鈉堿吸收法－鈉基堿性化合物（NaOH、Na2CO3、

NaHCO3

）對SO2親和力超過鈣基脫硫劑。－Na2SO3和NaHSO3適于吸收和再生循環(huán)，并且不產(chǎn)生固體殘渣，避免結(jié)垢和堵塞。－亞鈉循環(huán)法－利用Na2SO3溶液的吸收和再生循環(huán)過程脫除SO2的技術(shù)第38頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六吸收反應(yīng)加熱再生反應(yīng)亞鈉循環(huán)工藝特點－循環(huán)吸收液無腐蝕性－吸收劑再生和脫硫渣的沉淀在吸收塔外進行，減少塔內(nèi)結(jié)垢－系統(tǒng)相對復(fù)雜，運行費用高－再生費用較高第39頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六（4）海水脫硫法－天然海水中含有大量可溶性鹽（主要為氯化鈉和硫酸鹽），且海水通常呈堿性，具有吸收SO2的能力。－系統(tǒng)包括：煙氣系統(tǒng)、供排海水系統(tǒng)、海水恢復(fù)系統(tǒng)（曝氣池）。－典型工藝：挪威ABB的Flakt－Hydro和Bechtel工藝－1998年，深圳西部電廠引進Flakt－Hydro工藝－特點－工藝簡單，投資和運行費用低－無需廢物和廢水處理系統(tǒng)－研究表明，硫酸鹽對海洋環(huán)境影響小第40頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六2、干法/半干法煙氣脫硫技術(shù)-脫硫產(chǎn)物為干態(tài)。-脫硫劑-干態(tài)：爐內(nèi)噴鈣法；CFB煙氣脫硫法；干式催化脫硫-濕態(tài)：噴霧干燥法；爐內(nèi)噴鈣尾部增濕法（LIFAC）-特點-脫硫過程以干態(tài)為主-煙氣溫度降低較少，無需除霧和再熱第41頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六－優(yōu)點－投資費用低－設(shè)備不易腐蝕、結(jié)垢和堵塞－耗能低－缺點－脫硫劑利用率第42頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六（1）噴霧干燥法脫硫技術(shù)基本原理－將脫硫劑漿液在吸收塔內(nèi)進行霧化，然后與煙氣中SO2反應(yīng)，同時發(fā)生傳熱反應(yīng)，使霧化液滴不斷蒸發(fā)干燥，最后脫硫產(chǎn)物以干態(tài)沉在塔底或隨煙氣離開。－工藝流程：脫硫劑漿液制備、漿液霧化、SO2吸收和液滴的干燥、灰渣再循環(huán)和捕集第43頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六（2）爐內(nèi)噴鈣尾部增濕技術(shù)LIFAC基本原理－保留爐內(nèi)噴鈣的脫硫系統(tǒng)，在尾部煙道增設(shè)一個獨立的活化反應(yīng)器，將爐內(nèi)未反應(yīng)完的CaO通過霧化水進行活化后再次脫出煙氣中的SO2。增濕脫硫反應(yīng)第44頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六（3）煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)基本原理－以流化床為原理，通過物料在反應(yīng)塔內(nèi)的內(nèi)循環(huán)和高倍率的外循環(huán)，形成含固量很高的煙氣流化床，從而強化脫硫劑和氣體之間的接觸與傳熱傳質(zhì)，延長脫硫劑停留時間，提高脫硫劑的利用率和脫硫效率。－Ca/S為1.1~1.5時，系統(tǒng)脫硫率>90%，與石灰石－石膏法相當(dāng)。第45頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六（4）干法催化煙氣脫硫技術(shù)基本原理－在催化劑作用下，通過將煙氣中SO2氧化為SO3，從而回收硫酸或還原為H2S，通過克勞斯法回收流的工藝。－催化氧化、催化還原法。催化氧化法催化還原法第46頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六煙氣脫氮是用反應(yīng)吸收劑與煙氣接觸，以除去或減少煙氣中的NOx的工藝過程，亦稱為煙氣脫硝。無論從技術(shù)的難度、系統(tǒng)的復(fù)雜程度，還是投資和運行維護費用等方面，煙氣脫氮均遠遠高于煙氣脫硫，使煙氣脫氮技術(shù)在燃煤電站鍋護煙氣凈化上的應(yīng)用和推廣受到很大的影響和限制，加之世界各國對NOx的排放限制尚不如對SO2的排放限制得那么嚴(yán)格，因此，目前煙氣脫氮裝置在火電廠的應(yīng)用也少得多，技術(shù)和裝置也欠成熟，設(shè)備投資和運行費用居高不下。目前，已經(jīng)研制和開發(fā)的煙氣脫氮工藝有50余種，大致可歸納為干法煙氣脫氮和濕法煙氣脫氮兩大類2、煙氣脫硝（氮）技術(shù)第47頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六特征：用氣態(tài)反應(yīng)劑使煙氣中的NOx還原為N2和H2O。主要有選擇性催化還原法、非選擇性催化還原法和選擇性無催化還原法，其中選擇性催化還原法被采用的較多。其他干法脫氮技術(shù)還有氧化銅法、活性炭法等。特點：反應(yīng)物質(zhì)是干態(tài)，多數(shù)工藝需要采用催化劑，并要求在較高溫度下進行。該類煙氣處理工藝不會引起煙氣溫度的顯著下降，無須煙氣再加熱系統(tǒng)。干法煙氣脫氮技術(shù)第48頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六（1）選擇性催化還原法(SCR法)用氨(NH3)作為還原劑，在催化劑的存在下．將煙氣中的NOx還原成N2，脫氮率可達90％以上根據(jù)所采用的催化劑的不同，其適宜的反應(yīng)溫度范圍也不同，一般為300~340℃。由于所采用的還原劑NH3只與煙氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，而一般不與煙氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，所以，將這類有選擇性的化學(xué)反應(yīng)稱為選擇性催化還原法。第49頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六基本原理－又稱噴氨法，向爐膛噴氨基還原劑（氨或尿素等），在一定條件下將NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O，降低NOx的排放。氨法尿素法第50頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六用甲烷CH4、CO或H2等作為還原劑，在煙溫550~800℃范圍內(nèi)及催化劑的作用下，將NOx還原成N2。但是這類還原劑除了與煙氣中的NOx反應(yīng)以外，還與煙氣中的殘余氧反應(yīng)，生成水或二氧化碳，因此，還原劑的消耗量比選樣性催化還原法高出4~5倍。另外，該反應(yīng)要放出熱量使煙氣溫度上升。這兩種還原NOx的方法均以催化反應(yīng)為主要特征，因此，都需要在煙道的合適位置設(shè)置催化反應(yīng)器，系統(tǒng)比較復(fù)雜。（2）非選擇性催化還原法(NSCR法)第51頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六在不采用催化劑的條件下，將氨作為還原劑還原NOx的反應(yīng)只能在950~1100℃這一溫度范圍內(nèi)進行，因此，需將氨氣噴射注入爐膛出口區(qū)域相應(yīng)溫度范圍內(nèi)的煙氣中，將NOx還原為N2利H2O。也稱為高溫非催化還原法或爐膛噴氨脫氮法。如果加入添加劑(比如氫)，可以擴大其反應(yīng)溫度的范圍。當(dāng)以尿素(H4N2CO)為還原劑時，脫氮效果與氨相當(dāng)，但其運輸和使用比NH3安全方便。但是采用尿素作還原劑時，可能會有N2O生成。（3）選擇性非催化還原法(SNCR法)第52頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六這類脫氮方法的脫氮效率為40％—60％，而且對反應(yīng)所處的溫度范圍很敏感，高于1100℃時，NH3會與O2反應(yīng)生成NO，反而造成NOx的排放量增加；低于700℃，則反應(yīng)速率下降，會造成未反應(yīng)的氨氣隨煙氣進入下游煙道，這部分氨氣會與煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銨。在較高溫度下，硫酸銨呈酸性，很容易造成空氣預(yù)熱器的堵塞并存在腐蝕現(xiàn)象，另外，也使排入大氣中的氨量顯著增加，造成環(huán)境污染。為了適應(yīng)電站鍋爐的負荷變化而造成爐膛內(nèi)煙氣溫度的變化，需要在爐膛上部沿高度開設(shè)多層氨氣噴射口，以使氨氣在不同的負荷工況下均能噴入所要求的溫度范圍的煙氣中。該法的主要特點是無需采用催化反應(yīng)器，系統(tǒng)簡單。第53頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六－催化劑一般使用TiO2為載體的V2O5/WO3及MoO3等金屬氧化物。－載體：TiO2

、活性炭或沸石等多孔介質(zhì)。－布置位置：除塵器前、除塵器后發(fā)展方向－改善反應(yīng)器的反應(yīng)條件：控制NH3濃度與泄漏－完善催化劑性能－尋找中低溫工況下具有高活性的催化劑第54頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六選擇性催化還原NOx工藝目前，已經(jīng)在火力發(fā)電廠采用的煙氣脫氮技術(shù)主要是前述的三種干法脫氮技術(shù)，其中采用最多的主流工藝是選擇性催化還原法。該法脫氮效率高，無需排水處理，無副產(chǎn)品，但脫氮裝置的運行成本很高，系統(tǒng)復(fù)雜，煙氣側(cè)的阻力會增加。第55頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六化學(xué)反應(yīng)原理以上各個反應(yīng)均需在催化條件下才能達到所要求的反應(yīng)速度第56頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六（2）選擇性催化還原法的系統(tǒng)組成和布置主要由催化反應(yīng)器、催化組件和氨儲存及噴射系統(tǒng)組成。當(dāng)采用不同的催化劑來催化NH3和NOx的還原反應(yīng)時，其適應(yīng)的反應(yīng)溫度范圍也不同。在應(yīng)用于電站鍋爐時，為了適應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的最佳煙溫范圍，催化反應(yīng)器需布置在鍋爐尾部的不同位置。第57頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六NOx選擇性催化還原反應(yīng)器第58頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六A、350℃的溫度區(qū)間（省煤器出口和空氣預(yù)熱器進口之間)這一布置方案的溫度范圍適合于多數(shù)催化劑的反應(yīng)溫度，因此，被采用得較為廣泛。主要問題：存在煙氣中的飛灰對催比劑的污染、腐蝕、磨損和堵塞，需要選擇高活性的催化劑，合理布置催化元件，減輕腐蝕和磨損。另一個問題是煙氣中SO2的存在對脫氮設(shè)備的運行所產(chǎn)生的不利影響。省煤器出口煙氣中的SO2的濃度，對選擇性催化還原工藝的運行存在一個溫度下限，在這一溫度以下，氨與煙氣中的SO2將形成酸性硫酸銨、這一反應(yīng)產(chǎn)物會對催化劑造成堵塞，使其失效。這一溫度下限隨采用的催化劑的不同而不同，采用鉑作為催化劑時，溫度下限為225—250℃，采用銅、鉻等催化劑時為350℃以下。第59頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六在這種布置方式下，脫氮裝置的催化劑基本是在無塵、無SO2的干凈煙氣條件下工作，可以防止催化劑的中毒和避免催化反應(yīng)器的堵塞、腐蝕，基本不存在催化劑的污染和失效，催化劑的工作壽命可以大大增加。但是，由于脫硫后的煙氣溫度僅為50℃左右，因此，在煙氣進入脫氮催化反應(yīng)器之的．必須采取利用外來熱源加熱煙氣的方法，將煙溫提升到所需的反應(yīng)溫度。顯然，這將使系統(tǒng)更加復(fù)雜，并影響系統(tǒng)的綜合效率。B、布置在煙氣脫硫裝置后第60頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六(3)催化劑和催化反應(yīng)器的形式選擇性催化還原法使用的催化劑是用Al2O3，或鈦作為載體，通常制成板狀、蜂窩狀的催化元件，在其表面上沉積鉑、鈀、銠等貴重金屬(約占催化元件總質(zhì)量的0.5％)，再將催化元件制成催化劑組件，組件排列在催化反應(yīng)器的框架內(nèi)，構(gòu)成催化劑層。銅、釩、鉻、錳、鋅、鐵、鈰等金屬氧化物也可作為催化劑，這類催化劑的反應(yīng)溫度為300~400℃，但活性比鉑、鈀、銠等貴重金屬低。催化劑還可以制成顆粒狀等，以顆粒固定床形式充填在催化反應(yīng)容器中使用?；钚蕴恳部勺鳛榇呋瘎?，其所需的反應(yīng)溫度為100~150℃。采用活性炭時，需預(yù)失對煙氣進行嚴(yán)格的除塵和脫硫。如上所述，當(dāng)煙氣中存在飛灰、二氧化硫等物質(zhì)時，會使催化劑受到污染而失效，導(dǎo)致脫氮效率下降。在干凈煙氣的條件下，催化劑的工作壽命可達3~5年。第61頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六由于鍋爐排煙中的NOx主要是NO，而NO極難溶干水，所以，采用濕法脫除煙氣中的NOx時，不能像脫除SO2那樣采用簡單的直接洗滌方法進行吸收，必須先將NO氧化為NO2，然后再用水或其他吸收劑進行吸收脫除，因此，濕法脫氮的工藝過程要比濕法脫硫復(fù)雜得多。濕法脫氮的工藝過程包括氧化和吸收，并反應(yīng)生成可以利用或無害的物質(zhì)，因此，必須設(shè)置煙氣氧化、洗滌和吸收裝置，工藝系統(tǒng)比較復(fù)雜。濕法脫氮大多具有同時脫硫的效果。濕法的主要特點是，脫氮反應(yīng)的局部或全部過程在濕態(tài)下進行，需使煙氣增濕、降溫，因此，一般需將脫氮后的煙氣除濕和再加熱后經(jīng)煙囪排放至大氣。主要有氣相氧化液相吸收法、液相氧化吸收法等。濕法煙氣脫氮技術(shù)第62頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1、氣相氧化液相吸收法向煙氣中加入強氧化劑(ClO2、O2等)，將NO氧化成容易被吸收的NO2和N2O5等，然后用吸收劑(堿、水或酸等液態(tài)吸收劑)吸收，脫氮效率可達90％以上。第63頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六2、液相氧化吸收法用KMnO4-KOH溶液洗滌煙氣。KMnO4將NO氧化成易被KOH吸收的組分，生成KNO3和MnO2沉淀，MnO2沉淀經(jīng)再生處理，生成KMnO4重復(fù)使用。濕法脫氮的效率雖然很高．但系統(tǒng)復(fù)雜，氧化和吸收劑費用較高，而且用水量大，并會產(chǎn)生水的污染問題，因此，在燃煤鍋爐上很少采用。第64頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六3、煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)煙氣聯(lián)合脫硫、脫氮是近年來國內(nèi)外競相研制和開發(fā)的新型煙氣凈化工藝，它的技術(shù)和經(jīng)濟性明顯優(yōu)于單獨脫硫和單獨脫氮技術(shù)，因此，是一種更有發(fā)展前途和推廣價值的新一代煙氣凈化技術(shù)。聯(lián)合脫硫、脫氮技術(shù)仍處于試驗研究或工業(yè)裝置示范階段，世界上只有很少的聯(lián)合脫硫、脫氮裝置投入商業(yè)化運行，工藝系統(tǒng)復(fù)雜和運行費用昂貴。在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)僅要求煙氣脫硫的狀況下，通常這種聯(lián)合脫除工藝與常規(guī)單一脫除工藝相比沒有競爭力，但是，當(dāng)火電廠煙氣SO2／NOx排放立法均要求更嚴(yán)格時，聯(lián)合脫硫、脫氮工藝的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢將相當(dāng)顯著。目前，大部分聯(lián)合脫疏、脫氮技術(shù)是在工藝流程上將脫硫和脫氮這兩種工藝串聯(lián)起來，是在不同的反應(yīng)器中分別實現(xiàn)脫硫和脫氮過程，所以，并非本質(zhì)上的聯(lián)合脫硫、脫氮工藝。第65頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六分類－煙氣脫硫、脫硝工藝的結(jié)合，在同一反應(yīng)器內(nèi)聯(lián)合脫除煙氣中SO2／NOx的工藝。比如，電子束煙氣輻照脫硫、脫氮工藝。；－特定條件下，吸收劑（含吸附劑）實現(xiàn)同時脫硫脫硝；－將SO2和NOx進行氧化或生成螯合物，再同時脫除。第66頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六一、電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氮工藝核心—電子束法、脈沖電暈法。這類技術(shù)基于物理和化學(xué)相結(jié)合的原理，在煙氣中同時脫硫、脫氮，兩種方法進行煙氣脫硫、脫氮的原理是相同的。脈沖電暈放電技術(shù)是利用脈沖放電在極間產(chǎn)生活化電子，而電子束技術(shù)是利用電子加速器來產(chǎn)生高能電子。目前，已經(jīng)達到工業(yè)示范階段的主要是電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氮工藝。電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氮技術(shù)的初投資和運行費用均較高，但仍低于石灰石／石膏濕法煙氣脫硫，如果考慮聯(lián)合脫硫、脫氮的效果以及產(chǎn)品的價值，其經(jīng)濟性還是比較好的。第67頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六電子束輻照氨法煙氣脫疏、脫氮技術(shù)是一種無排水型干式排煙處理技術(shù)，始于20世紀(jì)70年代。該技術(shù)通過向鍋爐排煙照射電子束和噴人氨氣，能夠同時除去排煙中含有的硫氧化物(SO2)、氮氧比物(NOx)，可分別達到90％和80％的脫除效率。能直接回收有用的氮肥(硫酸銨及硝酸銨混合物)，無二次污染產(chǎn)生。第68頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六1、電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氮工藝流程組成：煙氣預(yù)除塵煙氣加濕冷卻噴氨電子束照射副產(chǎn)品收集副產(chǎn)品處置第69頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六電子束輻照煙氣示意圖

第70頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六2、電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氮的反應(yīng)機理煙氣在電子加速器產(chǎn)生的電子束輻照下將呈現(xiàn)非平衡等離子體狀態(tài)，煙氣中的H2O和O2被裂解成強氧化性的過氧化物(HO，HO2)和原子態(tài)氧(O)等活性自由基SO2及NOx在這些自由基的作用下，在極短的時間內(nèi)被氧化，并與水生成中間產(chǎn)物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)硫酸與硝酸和共存的氨進行中和反應(yīng)，生成粉狀微粒，即硫酸銨[(NH4)2SO4]，和硝酸銨(NH4NO3)的混合粉體。第71頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六A、自由基(或稱活性基團)的生成煤等燃料的燃燒產(chǎn)物由氮(N2)，氧(O2)，水蒸氣(H2O)，二氧化碳(CO2)等主要成分及SO2，NOx等有害氣體組成。當(dāng)電子束照射煙氣時，被加速的電子與煙氣中N2、O2、H2O等分子碰撞，這些分子獲得電子的能量、生成氧化反應(yīng)力極強的活性自由基團(OH基，O原子，HO2基)；其反應(yīng)式為第72頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六B、SO2及NOx的氧化煙氣中的SO2和NOx與電子束照射生成的OH基、O原子、HO2基在極短的時間內(nèi)進行氧化反應(yīng)，并與水化合分別生成為硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。其反應(yīng)式為：第73頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六C、硫酸銨和硝酸銨的生成前一階段生成的硫酸、硝酸與電子束照射以前充入的氣態(tài)氨(NH3)進行中和反應(yīng)，分別生成硫酸銨[(NH4)2SO4]和硝酸銨(NH4NO3)的粉體微粒。第74頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六3、電子束輻照氨法煙氣脫硫、脫氨技術(shù)的特點能夠?qū)崿F(xiàn)在一套煙氣處理裝置內(nèi)同時進行脫硫、脫硝過程，并且反應(yīng)迅速，脫除效率高，適合處理高濃度SO2和NOx的煙氣，對煙氣條件的變化和鍋爐負荷變動的適應(yīng)性較強。電子束輻照煙氣凈化是干式處理工藝，不需要排水處理裝置，不存在腐蝕問題。所產(chǎn)生的副產(chǎn)品可以直接作為化肥使用，不產(chǎn)生廢棄物。廠用電率高，對于大型火電機組，煙氣凈化裝置運行的電力消耗大致為機組發(fā)電功率的2.5％左右。電子束裝置運行時需采取防護措施，以防止對人體造成損害。第75頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六二、活性炭聯(lián)合脫硫、脫氮技術(shù)活性炭具有優(yōu)異吸附和解吸性能的含碳物質(zhì)，具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能?；钚蕴靠紫督Y(jié)構(gòu)優(yōu)良，比表面積大，吸附其他物質(zhì)的容量大，且具有催化作用，一方面能使被吸附的物質(zhì)在其孔隙內(nèi)積聚；另一方面又能夠在一定的條件下將其解吸出來，并保持碳及其基團的反應(yīng)能力，使活性炭得到再生?；钚蕴靠蓡为氂脕砻摿蚧蛎摰?借助于氨)，或用來聯(lián)合脫硫脫氮，近年來已經(jīng)開始應(yīng)用于火電廠的煙氣凈化。在活性炭法聯(lián)合脫硫、脫氮工藝中，SO2的脫除率可以達到98%左右，NOx的脫除率在80%左右。第76頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六活性炭聯(lián)合脫硫、脫氮的工藝原理

第77頁，共88頁，2023年，2月20日，星期六活性炭聯(lián)合脫硫、脫氮工藝主要由吸附、解吸與硫回收三部分組成。由于活性炭可以直接吸收煙氣中的SO2，而脫除煙氣中的NOx則需要噴氨，氨對SO2同樣也有脫除作用，因此，SO2脫除反應(yīng)需在噴氨脫除NOx之前，以減少氨的消耗。所以，吸附器內(nèi)分為上下兩級炭床，活性炭在重力作用下，從第二級的頂部下降至第一級的底部。鍋爐的排煙經(jīng)過除塵器后，在進入吸附器之前，一般需要噴水來冷卻至90