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烟气脱氮技术特性分析_能源/化工_工程技术_专业信息

浏览 145次 来源:【jake推荐】 作者:-=Jake=-    时间:2021-01-18 20:02:01
[摘要] 因此需控制好反应温度,以免氨被氧化成氮氧化物。而且在燃烧含硫燃料时,由于有硫酸氢铵形成,会使空气预热器堵塞[4]。变温吸附法脱硝研究较早,已有一些工业装置。物作为微生物代谢所需的营养物,在液相或固相被微生物降解净化[12]。日本火电厂降低氮氧化物排放量的措施[J].

烟气氮氧化物去除技术的特点分析总结:氮氧化物是主要的空气污染物之一,也是当前空气污染控制中的主要问题。本文着重介绍了近年来在国内外应用的烟道气氮氧化物去除技术,并进行了研究和开发,包括选择性催化还原,非催化选择性还原,催化分解,等离子体和液体吸收。 ,吸附法和生物法等。总结了相应处理技术措施的现状和发展趋势,分析了几种主要方法的特点和存在的问题,指出了烟气脱硝的现状和发展方向。关键字:氮氧化物;烟气反硝化技术;概述简介燃煤锅炉排放的烟道气包含SO2、NOx和粉尘及其他有害成分,其中氮氧化物(NOx)是最重要的污染控制措施之一。自1970年代以来,欧洲,美国和日本等发达国家相继对燃煤电站锅炉的NOx排放施加了限制,并且随着技术和经济的发展,这些限制变得越来越严格。燃料燃烧是NOx的主要来源(占人类总排放量的90%)。中国是一个燃烧煤炭的发展中国家。随着经济的飞速发展,燃煤造成的环境污染越来越严重,尤其是燃煤。烟气中的氮氧化物对大气的污染已成为不可忽视的重要问题。 1987年到2000年,中国火力发电厂锅炉的NOx排放量从120.70,000吨增加到150.60,000吨,从271.30,000吨增加到300.70,000吨。

鉴于此,国家环境保护局在1990年代中期至后期对燃煤电厂锅炉的NOx排放实行了限制。 NOx处理技术可以分为三种:燃烧的预处理,燃烧方法的改进和燃烧的后处理。燃烧后处理是处理通过燃烧即烟气脱硝而产生的含NOx的烟气(尾气)的方法。本文着重分析几种主要的烟气脱硝方法的特点和存在的问题,以供研究和应用参考。 1几种主要烟道气氮氧化物去除技术的特性分析1.1选择性催化还原(SCR)在含氧气氛中,还原剂优先与废气中的NO反应的催化过程称为选择性催化还原。 。使用NH3作为还原剂和V2O5-TiO2作为催化剂消除固定源(例如火力发电厂)的NO排放的方法已经相当成熟。这也是唯一可在氧化气氛中去除NO的实用方法。 1979年氮氧化物脱除,世界上第一台工业规模的NOx去除装置在日本的Kudamatsu电厂投入运行。 1990年,它在发达国家被广泛使用,现在已达到500多个(包括发电厂和其他工业部门)。表1列出了1990年某些国家在电厂中使用SCR设备的统计数据[1]。在理想条件下,该方法的NO去除率可达到90%以上,但实际上由于NH-3量控制误差引起的二次污染,通常去除率仅为65%。 80%。

性能取决于废气中NH3与NOx的活性,剂量和比例。 NH3-SCR脱氮方法已经工业化,具有反应温度低(573〜753K),催化剂中无贵金属,寿命长的优点。但是,也存在明显的缺点[2]:(1)由于使用高腐蚀性的NH3或氨水,因此对管道设备的要求很高氮氧化物脱除,而且价格昂贵(投资成本为80美元/ kW)[3]; [[2)由于控制的NH3添加量存在误差,因此容易造成二次污染;(3)容易泄漏,难以操作和存储,并且易于形成(NH-4)2SO4 ;(4)该方法仅适用于固定污染源的净化,很难解决汽车发动机等移动源产生的NO消除问题。1.2非催化选择性还原法(SNCR方法)该方法的原理与SCR方法相同,由于没有催化剂,因此反应需要较高的温度,较高(900〜1200℃),因此有必要控制反应温度以防止氨气不会被氧化成氮氧化物,该方法的纯化率为50%。这种方法的优点是不需要催化剂,与旧设备相比,旧设备的改造少,投资少。 (投资成本为15美元/千瓦[3])。但是氨的消耗量比SCR法要多。日本的松岛热电厂1至4号燃油锅炉,四日市热电厂的2台锅炉,赤塔热电厂的350MW 2号机组和350MW横须贺热电厂的2号机组都采用了SNCR方法。

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但是,当前大多数锅炉都不使用SNCR方法。主要原因如下:(l)效率低下(燃油锅炉的NOx排放仅减少30%至50%); (2)试剂和载体的增加介质(空气)的消耗; [3)氨的泄漏很大亚博lol ,不仅污染了大气,而且燃烧含硫燃料时,由于形成了硫酸氢铵,也会阻塞空气预热器[4]。1.3催化分解法从理论上讲,NO分解成N2和O2是热力学上有利的反应,NO→1 / 2N2 + 1 / 2O2,△fGm = -86kJ / mol,但该反应的活化能高达364kJ / mol,需要合适的催化剂来降低活化能以实现分解反应,由于该方法简单,成本低,被认为是最有前途的反硝化方法。因此,多年来,人们做了很多工作来寻找合适的催化剂,主要包括贵金属,金属氧化物,钙钛矿型复合氧化物和金属离子交换分子筛等。 Pd等分散在Pt / 7-Al2O3等上r载体,可用于NO的催化分解。在相同条件下,Pt催化剂具有最高的活性。贵金属催化剂用于NO的催化分解已经广泛而深入。近年来,该领域的工作主要是使用一些碱金属和过渡金属离子来修饰单一负载型贵金属催化剂,以提高催化剂的活性和稳定性。

1.4等离子处理技术电子束(电子束,EB)方法的原理是利用电子加速器产生的高能电子束直接照射待处理气体,并使其通过。气体中的高能电子和氧分子。水分子碰撞分解并离子化,形成不平衡等离子体,其中大量生成的活性粒子(如OH,O和HO2等)与污染物发生反应,被氧化并被去除[5]。许多国家已经建立了许多电子束测试设施和示范车间。在日本,德国,美国和波兰的示范车间的运行结果表明,该电子束系统脱除SO2的总效率通常超过95%,而NOx的去除率达到80%-85%[6]。 ]。然而,电子束辐照方法仍存在许多缺点:(1)能量利用率低。当电子能量降到3eV以下时,分解和电离功能将丧失,剩余的能量将被浪费。 (2)电子束法中使用的电子枪价格昂贵,电子枪和目标窗的寿命短,所需的设备和维护成本高; (3)设备结构复杂,占地面积大。 X射线的屏蔽和防护不容易解决。上述原因限制了电子束方法的实际应用和推广。鉴于电子束方法的缺点,在1980年代初期,日本Masuda提出了脉冲电晕放电等离子体技术[7](脉冲电晕放电等离子体,PCDP)。

PCDP技术产生电子的方式与EB方法完全不同。它使用气体放电过程生成大量电子。电子的能级与EB方法大不相同,仅在5-20eV范围内。与电子束辐照方法相比,该方法避免了使用电子加速器,并且不需要辐射屏蔽,从而提高了该技术的安全性和实用性。在1990年代中期,Ohkaho和Chang等人。提出了一种基于喷嘴电晕矩流动稳定性原理的直流电晕自由基喷淋脱硫脱硝工艺。该方法的优点是可以分解添加剂,并且可以将NH3的排放降低到0.0038mg / L以下;另一个优点是将NH-3直接注入电晕区域,不会激活烟道气中的其他气体,从而提高了能源利用率。其他等离子体处理技术包括介电势垒放电技术,表面放电技术等[8],但这些技术仍处于实验室阶段,尚无实际工业应用。1.5液体吸收法NOx是一种酸性气体,可以通过碱性溶液吸收和净化废气中的NOx。常见的吸收剂有:水,稀HNO3 [9],NaOH,Ca(OH)2、NH4OH,Mg(OH)2等。为了提高NOx的吸收效率,可以使用氧化吸收法,吸收减少法和复合吸收法。氧化吸收法首先将NO部分氧化为NO2,然后用碱液吸收。气相氧化剂包括O2、O3、Cl2和ClO2等;液相氧化剂包括HNO3、KMnO4、NaClO2、NaClO,H2O2、KBrO3、K2Br2O7、Na3CrO4、(NH4)2Cr2O7等。

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吸收还原法使用还原剂将NOx还原为N-2。常用的还原剂包括(NH4)2SO4亚博app ,(NH4)HSO3、Na2SO3等)。液相络合吸收法主要使用液相。络合剂直接与NO反应,因此具有特殊意义。用于处理主要含有NO的NOx尾气,NO形成的配合物在加热时会释放出NO,使NO得以富集和回收,目前研究的NO配合剂包括FeSO4、Fe(Ⅱ)-EDTA这种方法在实验装置上的NO去除率可以达到90%,但在工业装置上很难达到这样的去除率,Peter,Harri,Ott。其他方法在中试规模上实现了10%到60%的NO去除率。该方法的过程简单,投资少并且可以使用许多吸收剂。气体以硝酸盐的形式循环使用,但去除效率低,能耗高,吸收废气后的溶液难以处理,容易造成二次污染。此外,吸收剂,氧化剂,还原剂和络合物的成本也不适合高浓度NOx的废气。1.6吸附法使用吸附剂通过温度或压力改变吸附的NOx量。通过定期更改工作温度或压力,控制NOx的吸附和解吸以将NOx与气源分离是一种干式脱硝技术。

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根据再生方法的不同,吸附方法可分为变温吸附法和变压吸附法。较早地研究了用于反硝化的变温吸附法,并且已经有一些工业装置。变压吸附是一种相对较新的反硝化技术,最近已得到研究和开发。常用的吸附剂包括杂多酸,分子筛,活性炭,硅胶和含NH3的泥炭[11]。吸附法净化NOx废气的优点是:净化效率高,无化学物质,设备简单,操作方便。缺点是:由于吸附剂的吸附容量小,所需的吸附剂剂量大,设备庞大,需要再生。该工艺为间歇运行,投资成本高,能耗高。1.7生物处理生物处理的实质是利用微生物的生命活动将NOx转化为无害的无机物和微生物的细胞质。由于该过程难以在气相中进行,因此气态污染物首先从气相在液相或固相表面上的液膜中经历传质过程。可生物降解的可溶性污染物从气相进入滤塔填料的表面。生物膜中的微生物组织并扩散到其中。然后,这些污染物被用作微生物新陈代谢所需的营养物质,这些污染物被微生物在液相或固相中降解和纯化[12]。美国爱达荷州国家工程实验室的研究人员首先发明了用反硝化细菌还原烟道气中NOx的方法[13]。当塔内烟气的停留时间(EBRT)约为1 min,且NO入口浓度为335mg / m3时,NO去除率可达到99%。

塔内细菌的最佳温度为30〜45℃,pH值为6.5〜8.5。尽管微生物处理烟道气中NOx的成本低廉且设备投资少,但要实现工业应用仍需要克服许多问题:(1)微生物的生长速度相对较慢,菌株需要进一步筛选;(2)微生物的生长需要合适的环境,如何在工业应用中创造合适的培养条件将是一个棘手的问题,必须克服;(3)微生物的生长将导致塔内填料的堵塞。2小结和展望(1)选择性催化还原(SCR)是氮氧化物去除技术的最早工业应用,其工艺要求严格控制NH3 / NO的比率。[2)关于催化分解尽管对这两种类型的反应的催化剂进行了大量研究,但方法和催化反应在计算方法上,它们仍然与实际要求相去甚远。寻找新的催化材料,探索新的催化剂制备技术并设计新的催化工艺流程以实现突破。这是目前具有实际意义的研究工作。 (3)电子束辐照和脉冲电流电晕放电是当今烟气脱氮的主要发展方向,可以同时处理大型火力发电厂的CO2、SO2、NOx和粉煤灰,但存在以下缺点:设备和运行成本高。如果能够进一步控制设备和运行成本,则该技术具有良好的应用前景。[4)传统的液体吸收亚博99 ,吸附和反硝化技术工艺简单,投资少。问题,通过不断改进加工方法和操作技术,将充满新的活力。

(5)微生物方法仍处于实验阶段鸭脖app官网 ,存在填充塔空塔气体速度,烟气温度,反硝化细菌培养,细菌生长速率等明显缺点。有待解决的问题,其实际应用取决于工艺的不断改进,随着对含氮氧化物废气处理工艺的微生物净化的不断深入研究,参考文献[1]张琳,张秀玲,戴斌,等。催化去除大气污染物NOx的研究进展[J]。低温与特殊气体,2000,18(4):7-10.[2]岩本昌和,水野哲Xiao。催化剂,1990(32):462.[3]钱斌。燃煤锅炉氮氧化物污染及控制技术概述[J]。有色冶金设计与研究,2000,21( 20):41-4 6.[4] Kotler V R.减少日本火力发电厂氮氧化物排放的措施[J]。国际电力,1999,3:57-61.[6]王兰新。烟气脱硫脱硝研究进展[J]。化学研究与应用,1997,9(4):413-419.[7] Masuda S,etal。正负脉冲电晕放电控制NOx [A]。IEEE / IAS Annu Conf,1986:1173 -1182.[8]魏恩宗,林鹤,高翔,等。燃煤锅炉烟气中NOx污染的等离子体处理技术[J]。环境污染处理技术与设备,2003,4(1) ]:58-62.[9]朱天喜。硝酸尾气的处理方法探讨[J]。陕西化工,1997(9):8-10.[10]李晓东,杨卓如。国外氮氧化物气体处理的研究进展[J]。环境工程,1996,14(6):34-39.[11]闫艳丽,魏锡群。NOx的去除与回收技术[J]。低何志乔,王家德,陈建孟。NOx废气的生物处理研究进展[J]。环境污染控制与设备,2000,18(4):24-30.[12] 2002,3(9):59-62.

老王
本文标签:氮氧化物,nox,烟气脱硝

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