郑州烟气脱销治理

2020-01-23100

郑州烟气脱销治理



为深入落实《大气污染防治行动计划》和《加强大气污染防治科技工作支撑方案》,科技部设立了“大气污染成因与控制技术研究”试点专项,部署了涵盖监测预报预警、污染物形成机制、污染源控制、健康影响和管理支持等全过程的重点任务,为大气污染防治和发展节能环保产业提供科技支撑。《建材行业烟气污染物全过程减排及节能耦合技术研究与示范》和《建材行业烟气多污染物协同高效控制技术研发及工程示范》属于大气专项2017年度申报指南重点任务“建材行业多污染物协同控制与全过程控制耦合技术”,旨在针对建材行业生产特征和大气污染物排放现状,开发建材行业过程减排和末端治理技术。

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,甚至倍不止。

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过低温度下喷氨对脱硝装置的影响、应对措施和运行建议低温下喷氨对SCR脱硝系统的运行主要有如下不利影响:SCR脱硝中的逸出氨(NH)与烟气中的SO和水蒸汽生成硫酸氢铵凝结物。硫酸氢铵凝结物呈中度酸性且具有很大的粘性,在低温条件下,硫酸氢铵的沉积将首先发生在催化剂的空隙里。沉积的过程是可逆的,当运行温度提升到露点以上时硫酸氢铵将蒸发,催化剂活性将恢复,但运行温度长期低于其露点,催化剂活性会改变。

利用还原剂(NH 尿素)在金属催化剂作用下, 选择性地与 NOx 反应生成 N 和HO, 而不是被 O 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 种。此 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 N和水 ,还原剂为 NH。

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研究高效水泥窑SCR脱硝技术,具有现实意义。水泥窑尾烟气特点(1)NOx含量高,为300~1300mg/Nm3。(2)湿度大,水含量8~16%!;(MISSING)水蒸气露点一般为45~55℃。(3)粉尘含量高,烟尘浓度达60~120g/Nm3,并含有碱土金属氧化物等腐蚀性成分。(4)粉尘粒径小(小于10μm的颗粒约占75~90%!)(MISSING)、比电阻高,除尘难度大。(5)粉尘中碱金属氧化物含量高。以上这些烟气特点均增加了脱硝的难度和投资成本。

应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂℃~℃)、中温催化剂℃~℃)和低温催化剂℃~℃), 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损坏;如果反应温度过高,NH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℃~℃。

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在对水泥窑尾烟气脱硝技术充分论证、广泛调研的基础上,结合自身技术优势,研发出适用于水泥窑尾烟气的脱硝催化剂。该催化剂主要有以下特点:5.1抗堵灰能力强华电光大水泥烟气脱硝用催化剂为板式催化剂。板式催化剂的源初设计就是为了满足高灰的烟气的脱硝而诞生和发展起来的。板式催化剂相对于蜂窝催化剂具有节距大,孔道角落少,不易形成低流速区等特点,能有效避免飞灰的堆积、堵塞催化剂孔道。同时,板式脱硝催化剂以金属钢网为基材,具有柔性结构,烟气流过板式催化剂时,催化剂单板在烟气中不停振动,使飞灰难以附着于催化剂表面。

该法脱硝效率高,价格相对低廉,广泛应用在国内外工程中,成为电站烟气脱硝的主流技术。

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该方案一次风机需降负荷运行,再循环烟气也需要配备高温抽风机,风压与一次风机相当。该方案增加了运行电耗,改造相对复杂,氮氧化物质量分数可下降25%。烟气再循环技术还会出现烟气中二氧化硫污染物浓度升高、含水量升高现象,但减少了烟气排放总量。烟气再循环技术工艺流程见图1。2)SNCR技术。SNCR属于选择性非催化还原技术,SNCR技术适用于炉膛出口烟温满足8001100°C的锅炉,低于此温度时脱硝效率较低,且氨与烟气混和效果对脱硝效率有很大影响(如旋风入口区混和效果比较好)。

在高温燃烧条件下,NOx主要以NO的形式存在,初排放的NOx中NO约占%。 但是,NO在大气中极易与空气中的氧发生反应,生成NO故大气中NOx普遍以NO的形式存在。空气中的NO和NO通过光化学反应,相互转化而达到平衡。在温度较大或有云雾存在时,NO进步与水分子作用形成酸雨中的第重要酸分——硝酸(HNO。在有催化剂存在时,如加上合适的气象条件,N转变成硝酸的速度加快。特别是当NO与SO同时存在时,可以相互催化,形成硝酸的速度更快。

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水泥窑尾烟气SCR脱硝技术路线针对水泥窑尾烟气可进行的SCR脱硝的三个位置如下图所示,分别是预热器出口的310~450℃的中高温烟气,余热锅炉出口的200~210℃的中低温烟气和窑尾除尘器出口的70~120℃低温排放尾气。图1水泥窑烟气SCR脱硝位置示意图4.1中温脱硝技术路线310~450℃温度区间脱硝,脱硝活性高,催化剂用量少,无需加热再生设备,运行成本低,可实现长期稳定可靠运行。

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