IMA-SCR脫硝技術(shù)介紹
瀏覽： 發(fā)布日期：2023-03-24
一、脫硝的意義1、NOx的產(chǎn)生機(jī)理：
NOx主要包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等化合物，其中重要的是NO和NO2。煙氣中的NO約占90％左右，排入大氣后部分再氧化成NO2，故研究NOx的生成機(jī)理，主要是研究NO的生成機(jī)理。
NO的生成形式有燃料型、溫度型和快速溫度型三種。
1、熱力型NOx，它是空氣中的氮?dú)庠诟邷叵卵趸傻腘Ox。
2、快速型NOx，是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如HC等反應(yīng)生成的NOx。
3、燃料型NOx，它是燃料中含有的氮化合物在燃燒過程中熱分解而又接著氧化而生成的NOx。
這三種類型的NOx，其各自的生成量和煤的燃燒溫度有關(guān)，在電廠鍋爐中燃料型NOx ，其占NOx總量的60～80%，熱力型其次，快速型少。
2、NOx的危害：
NO相對(duì)無(wú)害，但NO極易被進(jìn)一步氧化成NO2，而NO2是一種氧化劑對(duì)人體有毒害作用，可引起呼吸疾病（如咳嗽和咽喉痛），如再加上NO2的影響則可加重支氣管炎、哮喘病和肺氣腫。NO2在強(qiáng)陽(yáng)光照射下與揮發(fā)性有機(jī)物之間的光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生臭氧、過氧乙酰硝酸酯等更強(qiáng)的氧化劑，對(duì)眼晴有強(qiáng)烈的作用，對(duì)健康影響很大。
NOx可以通過皮膚接觸和攝入被污染的食品進(jìn)入消化道，對(duì)人體造成危害，也可以通過呼吸道吸入人體，給人體造成更為嚴(yán)重的傷害。危害主要有：
(1)NOx對(duì)人體的致毒作用，有危害是NO2，主要影響呼吸系統(tǒng)，可引起支氣管炎和肺氣腫等疾病；
(2)NOx對(duì)植物的損害；
(3)NOx是形成酸雨、酸霧的主要污染物；
(4)NOx與碳?xì)浠衔锟尚纬晒饣瘜W(xué)煙霧；
5)NOx參與臭氧層。
燃煤鍋爐排放的煙氣中含有SO2、NOx和粉塵等多種有害成份，其中氮氧化物(NOx)是重點(diǎn)控制的污染物之一。
二、脫硝的常見方法
1、脫硝方法
NOx的治理技術(shù)可分為燃燒的前處理、燃燒方式的改進(jìn)及燃燒的后處理三種。
(1)燃燒前的處理：通過脫氮，減少燃料中的含氮量，從而減少燃燒過程N(yùn)Ox的生成量
(2)燃燒技術(shù)的改進(jìn)：有低氧燃燒、排氣循環(huán)燃燒、注入蒸汽或水、二級(jí)燃燒、分段燃燒、降低空氣比和濃差燃燒。其中二級(jí)燃燒和濃差燃燒。
(3)燃燒的后處理也就是對(duì)燃燒產(chǎn)生的含NOx的煙氣(尾氣)進(jìn)行處理的方法，即煙氣脫硝。
2、常見煙氣脫硝方法及比較
| 適用性及特點(diǎn) | 特點(diǎn) | 脫除率 | 投資費(fèi)用 | |
| SCR |
在特定催化劑作用下，用氨或其它還原劑選擇性地將NOx還原為N2 和H2O。 適合排氣量大，連續(xù)排放源 |
二次污染小，凈化效率高，技術(shù)成熟；設(shè)備投資高，關(guān)鍵技術(shù)含量高 | 80%~90% | 高 |
| SNCR | 用氨或尿素類物質(zhì)使NOx 還原為N2 和H2O。適合排氣量大，連續(xù)排放源 | 不用催化劑，設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用少；NH3用量大，二次污染，反應(yīng)溫度和停留時(shí)間 | 30％～60％ | 較低 |
| 液體吸收法 |
先用氧化劑將難溶的NO 氧化為易于被吸收的NO2，再用液體吸收劑吸收。 處理煙氣量很小的情況下可取 |
工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少，收效顯著，有些方法能回收NOx；效率低，副產(chǎn)物不易處理，目前常用的方法不適于處理燃煤電廠煙氣 | 效率低 | 較低 |
| 微生物法 | 適用范圍較大 | 工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗及處理費(fèi)用低、效率高、無(wú)二次污染；微生物環(huán)境條件難以控制，仍處于研究階段 | 80％ | 低 |
|
活性炭 吸附法 |
排氣量不大 | 同時(shí)脫硫脫硝，回收NOx和SO2，運(yùn)行費(fèi)用低；吸收劑用量多，設(shè)備龐大，一次脫硫脫硝率低，再生頻繁 | 80%~90% | 高 |
| 電子束法（等離子體法） | 適用范圍較大用電子束照射煙氣，生成強(qiáng)氧化性O(shè)H 基、O 原子和NO2，這些強(qiáng)氧化基團(tuán)氧化煙氣中的二氧化硫和氮氧化物，生成硫酸和硝酸，加入氨氣，則生成硫硝銨復(fù)合鹽。 | 同時(shí)脫硫脫硝，無(wú)二次污染；運(yùn)行費(fèi)用高，關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)含量高，不易掌握。 | 85％ | 高 |
在含氧氣氛下，還原劑優(yōu)先與廢氣中NO反應(yīng)的催化過程稱為選擇性催化還原。以NH3作還 原劑，V2O5-TiO2為催化劑來(lái)消除固定源(如火力發(fā)電廠)排放的NO的工藝已比較成熟。
也是目前能在氧化氣氛下脫除NO的實(shí)用方法。
在理想狀態(tài)下，此法NO脫除率可達(dá)90％以上，但實(shí)際上由于NH-3量的控制誤差而造成的二次污染等原因，使得通常的脫除率達(dá)65％～80％。性能的好壞取決于催化劑的活性、用量以及NH3與廢氣中的NOx的比率。
NH3-SCR消除NO的方法已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，且具有反應(yīng)溫度較低(573～753K)、催化劑不含貴金屬、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
但也存在明顯的缺點(diǎn)：
(1)由于使用了腐蝕性很強(qiáng)的NH3或氨水，對(duì)管路設(shè)備的要求高，造價(jià)昂貴；
(2)由于NH3的加入量控制會(huì)出現(xiàn)誤差，容易造成二次污染；
(3)易泄漏，操作及存儲(chǔ)困難，且易于形成(NH4)2SO4；
(4)這個(gè)過程只能適用于固定污染源的凈化，難以解決如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等移動(dòng)源產(chǎn)生的NO消除問題。
三、催化還原反應(yīng)原理：
催化還支原法是在催化劑作用下，利用還原劑將氮氧化物還原為氮?dú)狻?br /> 依據(jù)還原劑是否與O2發(fā)生反應(yīng)，將催化還原法分為選擇性催化還原法和非選擇性還原法。
選擇性催化還原法通常用NH3作為還原劑，在鉑或非重金屬催化劑的作用下，在較低溫度條件下，NH3有選擇地將廢氣中的NOX還原為N2，而基本上不與氧發(fā)生反應(yīng)，從而避免了非選擇性還原法的一些技術(shù)問題。不僅使用的催化劑易得，選擇余地大，而且還原劑的起燃溫度低，床溫低，從而有利于延長(zhǎng)催化劑壽命和降低反應(yīng)器對(duì)材料的要求。選擇性催化還原法主要用于硝酸生產(chǎn)、硝化過程、金屬表面的硝酸處理、催化劑制造等非燃燒過程產(chǎn)生的NOX廢氣，目前已用于凈化燃燒煙氣中的NOX。
2、反應(yīng)原理
（1）、在溫度較低時(shí)，在反應(yīng)器中NH3與廢氣中的NO2、NO在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)式如下：
6NO+4NH3→5N2+6H2O…………………………………………… （1）
6NO2+8NH3→7N2+12H2O………………………………………… （2）
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O………………………………………… （3）
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O…………………………………………（4）
反應(yīng)過程.png)
在一般的選擇性催化還原工藝中，反應(yīng)溫度常控制在300度，因?yàn)闇囟瘸^350度，會(huì)發(fā)生下列副反應(yīng)。
2NH3=N2+3H2
4NH3+5O2=4NO+6H2O
選擇合適的催化劑，可以降低副反應(yīng)4NH3+3O2=2N2+6H2O的速率。
（2）、副反應(yīng)
SCR方式的不良副反應(yīng)為SO2的氧化反應(yīng)和NH3與SO3反應(yīng)生成NH4 HSO4。
副作用方程式
SO2 + 1/2 O2 → SO3
NH3 + SO3 + H2O → NH4 HSO4
SO2的氧化反應(yīng)隨著溫度的升高而加劇，同時(shí)催化劑對(duì)此反應(yīng)具有催化作用。一般450℃。
NH3與SO3的反應(yīng)隨著煙氣溫度的降低而加劇，NH4 HSO4為粘性物質(zhì)，會(huì)堵塞催化劑孔隙，降低其活性，同時(shí)還會(huì)對(duì)下游設(shè)備如空預(yù)器，除塵器等造成危害。
