活性氨煙氣脫硝技術

活性氨煙氣脫硝技術山東大學20122火電廠鍋爐煙氣特點SO2＝500－4000ppm，NOx＝100－1000ppm,SO3＝10－50ppm，HCl＝1－20ppm，HF＝1－20ppm，Hg等。煙氣量200MW＝80萬Nm3/h300MW＝120萬Nm3/h。SO2NOx一、概述目前煙氣脫硝的主要方法：選擇性催化還原法（SCR）；選擇性非催化還原法（SNCR）；SCR脫硝技術的核心是利用NH3在催化條件下與NOx發(fā)生氧化還原反應；SNCR脫硝技術是NH3在高溫（800-1000℃）下與NOx發(fā)生氧化還原反應。NH3的制備包括氨水、液氨、尿素及其含氨原料。1、SCR脫硝技術SCR脫硝技術的核心是利用NH3在催化條件下與NOx發(fā)生氧化還原反應；SCR技術具有反應溫度低、脫硝效率高的優(yōu)點，成為控制NOx的主要方法。在SCR技術中催化劑是核心，催化劑的性能直接影響NOx的脫除效果。但是，催化劑容易中毒，增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性；催化劑的建設成本占整個SCR脫硝系統(tǒng)的20%～40%，其運行也占到總運行成本的40-50%。SNCR脫硝技術是NH3在高溫（800-1000℃）下與NOx直接發(fā)生氧化還原反應。SNCR脫硝是在爐膛或煙道中合適溫度(850~1000℃)位置噴入氨基還原劑，無需催化劑，利用還原劑釋放出的NH3選擇性地將煙氣中的NOx還原為無害的N2和水。

2、SNCR脫硝技術SNCR技術脫硝率中等，不需要催化劑，運行費用較低，建設周期短，適合中小型鍋爐的改造。

在SNCR工藝中存在如下問題：含量10-20%氨或尿素水溶液噴入反應區(qū)內(nèi)會造成高溫反應區(qū)內(nèi)驟然大幅降溫，而且反應區(qū)內(nèi)各區(qū)域的溫度不均勻，從而導致脫硝效率低下，目前一般的脫硝效率僅為30-50%，并且影響爐內(nèi)燃燒效率。二、活性氨基還原劑煙氣脫硝技術針對SCR和SNCR技術的缺點，我們研究開發(fā)了活性氨基還原劑煙氣脫硝技術。1.活性氨基還原劑煙氣脫硝原理一類氨基還原劑(NR3)（氨基取代產(chǎn)物）能夠在反應溫度450~800℃，無催化劑條件與NOx發(fā)生氧化還原反應，從而達到脫硝的目的。我們稱之為活性氨煙氣脫硝(HSR)技術。

它能夠克服SCR和SNCR技術的缺點，既不需要催化劑，也不需要太高的反應溫度，能夠與NOx發(fā)生氧化還原反應而達到脫硝的目的。其主要特點是：NR3比NH3具有高的反應活性。它的技術特點與SCR、SNCR對比如下：內(nèi)容SCR

SNCRHSR還原劑NH3或尿素尿素或NH3

NR3反應溫度320~400℃850~1250℃450~800℃，催化劑成份主要為TiO2,V2O5,WO3不使用催化劑不使用催化劑脫硝效率70%~90%大型機組25%~40%，小型機組配合LNB、OFA技術可達80%70%~90%劑噴射位置多選擇于省煤器與SCR反應器間煙道內(nèi)通常爐膛內(nèi)噴射適合溫度窗口SO2氧化導致SO2氧化不導致SO2氧化不導致SO2氧化NH3

逃逸<3ppm5~10ppm<3ppm對空氣預熱器影響催化劑中的V、Mn、Fe等多種金屬會對SO2的氧化起催化作用，SO2氧化率較高，而NH3與SO3易形成H4HSO4造成堵塞或腐蝕不會因催化劑導致SO2的氧化不會因催化劑導致SO2的氧化，造成堵塞或腐蝕的機會為三者最低系統(tǒng)壓力損失催化劑會造成較大的壓力損失沒有壓力損失沒有壓力損失燃料的影響高灰分會磨耗催化劑，堿金屬氧化物會使催化劑鈍化無影響無影響鍋爐的影響受省煤器及出口煙氣溫度的影響受爐膛內(nèi)煙氣流速、溫度分布及NOx分布的影響受煙氣流速、溫度分布的影響小占地空間大（需增加大型催化劑反應器和供氨或尿素系統(tǒng)）小(鍋爐無需增加催化劑反應器)較小安全性液氨法有安全隱患無無環(huán)保性中和氨氣會產(chǎn)生廢氨水無無現(xiàn)有基礎上的改造附加轉(zhuǎn)向葉片、混合器和導流板，氨噴射格柵，液氨處理系統(tǒng)吹灰器噴射器安裝口MNL支撐和滑道，溫度監(jiān)視活性氨發(fā)生系統(tǒng)，噴射系統(tǒng)風機要求平衡通風或強制通風鍋爐需更大的FD/ID風機無無技術難點廣泛應用比較成熟噴入溫度限定900℃左右，大型電廠鍋爐應用較少暫無工業(yè)應用

從上表可以看出，活性氨煙氣脫硝HSR技術具有SCR和SNCR兩者的優(yōu)點，既具有SCR技術高的脫硝率又具有SNCR技術建設投資費用低、運行費用低的優(yōu)勢，從而克服了兩者的缺點，具有廣闊的發(fā)展前景。2、活性氨煙氣脫硝工藝流程

首先建立一套活性氨基還原劑NR3發(fā)生裝置，然后通過計量系統(tǒng)，利用噴氨格柵噴入脫硝反應區(qū)內(nèi)，使其與煙氣充分混合并接觸反應。其中，脫硝反應溫度為450~800℃。活性氨基還原劑NR3與煙氣中NOx反應迅速。

整個系統(tǒng)包括發(fā)生系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、噴氨格柵等。高反應活性氨基還原劑煙氣脫硝:

活性氨基還原劑NR3450-800℃，無催化劑NR3與NOX充分反應脫硝反應區(qū)去除NOX噴入N2和H2ONOX：煙氣中NO和NO2的混合物，少量的N2O33、活性氨脫硝技術特點系統(tǒng)簡單：不需要改變現(xiàn)有鍋爐的設備設置，而只需在現(xiàn)有燃煤鍋爐的基礎上增加活性氨發(fā)生裝置；系統(tǒng)投資?。合鄬τ赟CR投資大約在40~60美元/kW的昂貴造價及高運行成本，活性氨煙氣脫硝工藝由于其系統(tǒng)簡單（投資大約在15美元/kW，以及運行中不需要昂貴的催化劑，更適合我國國情；(3)阻力小：對鍋爐的正常運行影響很?。?/p>

(4)系統(tǒng)占地面積?。夯钚园卑l(fā)生裝置占地面積小。4、活性氨煙氣脫硝技術的適應性分析（1）在活性氨煙氣脫硝HSR技術系統(tǒng)設計上，采用自動調(diào)節(jié)方式，通過爐內(nèi)的蒸汽量、風量及煤粉的含氮量，用表比的方法，自動調(diào)整NR3的噴入量，達到所需的處理效果。（2）由于活性氨煙氣脫硝系統(tǒng)采用氣氣混合并利用噴氨格柵，只要煙氣溫度>450℃，即可達到預期的處理效果。在鍋爐不同負荷條件下，氣氣混合的適應性、穩(wěn)定性、脫硝效率和有效溫度區(qū)間內(nèi)比液氣混合更好，對爐內(nèi)工況影響小。（3）活性氨煙氣脫硝只在煙道內(nèi)進行，不會對鍋爐本體造成損壞。三、結論

活性氨煙氣脫硝(HSR)技術具有重大的理論突破和應用技術突破，它具有以下優(yōu)勢：（1）現(xiàn)有脫硝技術是利用NH3(包括氨水、液氨、尿素及其含氨原料制取的氨)在高溫下（SNCR技術）或催化條件下（SCR技術）與NOx發(fā)生反應而達到脫硝的目的，活性氨脫硝技術是利用活性氨基還原劑(NR3)在中等反應溫度、無需催化劑條件下與NOx發(fā)生反應而達到脫硝目的，具有重大的理論突破。（2）活性氨煙氣脫硝HSR技術具有設備投資少、脫硝效率高、運行成本低和適用范圍廣的特點，是一項具有廣泛應用前景的脫硝技術，對于解決我國目前的脫硝難題具有重要的現(xiàn)實意義。（3）活性氨煙氣脫硝HSR技術克服了現(xiàn)有SCR技術的催化劑投資大、煙氣成分影響大、運行成本高等諸多缺點；

克服了SNCR技術的反應溫度高、還原劑與煙氣混合程度差、脫硝效率低、氨氣逸出量大等一系列缺點。（4）活性氨煙氣脫硝HSR工藝不用催化劑，解決了目前我國脫硝催化劑質(zhì)量不高、生產(chǎn)成本高、煙氣成分影響大、運行費用高等一系列重要問題；活性氨煙氣脫硝反應溫度不高，反應選擇性好，避免了