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在燃煤鍋爐產(chǎn)生的氮氧化物（NOx）中，絕大部分為一氧化氮（NO），其毒性不是很大，但是在大氣中易被氧化成二氧化氮（NO2）。二氧化氮比較穩(wěn)定，其毒性是一氧化氮的4~5倍，空氣中二氧化氮的體積分數(shù)達到(20~50)×10-6時，就會對人體器官產(chǎn)生強烈的刺激。此外，氮氧化物還是化學煙霧和酸雨形成的重要貢獻者。
隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，能源消耗也不斷提高，氮氧化物的排放量也隨之快速增長。若不采取有效控制措施，將使我國大氣污染的性質(zhì)發(fā)生根本性的變化，從而導致一系列的城市和區(qū)域環(huán)境問題，對人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。我國是一個煤炭大國，目前集中供熱熱源還是以燃煤鍋爐房、燃煤熱電廠為主，燃燒產(chǎn)物中氮氧化物的含量較高，必須采取有效的脫硝措施。本文對選擇性非催化還原脫硝-選擇性催化還原脫硝聯(lián)合脫硝工藝的工程應用進行探討。
1脫硝工藝的特點
表1各種脫硝工藝的特點
液體吸收法主要包括水吸收法、酸性吸收法、堿中和吸收法等，我國化工行業(yè)廢氣處理常采用這種方法，對于以一氧化氮排放為主的燃煤煙氣處理不太適合。雖然微生物法具有工藝設備簡單、能耗和處理費用低、效率高、無二次污染等優(yōu)點，但目前仍處于研究階段，工業(yè)應用還鮮有報道。
活性炭吸附法不僅可吸附煙氣中的氮氧化物，對二氧化硫也有較強的吸附作用，但該工藝對二氧化硫脫除反應優(yōu)先于氮氧化物，且系統(tǒng)比較復雜，活性炭再生頻繁。電子束法為干法處理過程，不產(chǎn)生廢水廢渣，能同時實現(xiàn)脫硫脫硝，效率較高，但設備造價高，電子加速器維護難度高，副產(chǎn)品市場價值不高。
SCR脫硝工藝憑借技術(shù)成熟、脫硝效率高的優(yōu)勢，已成為火力發(fā)電廠脫硝的主流工藝。在SNCR脫硝工藝低運行費用特點的基礎上，SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝綜合了SCR脫硝工藝高脫硝效率及低氨溢出率的特點，使得SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝具有較高的脫硝效率、較低的運行費用及適中的造價的特點。
2、SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝機理
SNCR脫硝工藝是把還原劑（氨、尿素，當尿素作為還原劑時，在爐膛內(nèi)需經(jīng)熱分解得到氨）噴入爐膛溫度800~1100℃的區(qū)域，還原劑與煙氣中的氮氧化物進行非催化還原反應。該工藝以爐膛為反應器，通過對爐膛進行改造實現(xiàn)。SNCR脫硝工藝的反應物儲存和操作與SCR脫硝工藝相似，但前者需要的還原劑量比后者多。SCR脫硝工藝是指在金屬催化劑的作用下，采用氨把煙氣中的氮氧化物還原成N2、H2O。
3工程應用
3.1工程概況
某燃煤鍋爐房設計規(guī)模為2臺熱功率為116MW的鏈條爐排熱水鍋爐、2臺蒸發(fā)量為100t/h的鏈條爐排蒸汽鍋爐，燃煤低位發(fā)熱量為22.11MJ/kg，燃煤中氮的質(zhì)量分數(shù)為0.7%，當?shù)丨h(huán)保部門要求煙氣中氮氧化物質(zhì)量分數(shù)不得大于200mg/m3。本文以其中1臺100t/h鏈條爐排蒸汽鍋爐為例，介紹煙氣脫硝方案。
3.2氮氧化物排放量計算
經(jīng)計算得到，鍋爐煙氣一氧化氮的排放量為28099.4mg/s。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量工況下，鍋爐煙氣排放量為21×104m3/h，可計算得到，煙氣中一氧化氮質(zhì)量濃度為481.7mg/m3，比環(huán)保部門要求的200mg/m3高出281.7mg/m3。因此，脫硝裝置要求的最低脫硝效率為58.5%。
3.3催化劑與還原劑的選擇
①化劑
用于SCR脫硝工藝的催化劑有貴金屬催化劑和普通金屬催化劑，由于貴金屬催化劑易與硫發(fā)生反應，而且價格昂貴，因此工程中極少采用；普通金屬催化劑的效率要稍微低一些，要求煙氣有較高的溫度（300~420℃）。考慮實際應用，該工程采用普通金屬催化劑（V2O5-TiO2）。在V2O5-TiO2催化劑中，V2O5是最重要的活性成分，具有較高的脫硝效率，但同時也促進SO2向SO3轉(zhuǎn)化，TiO2具有較高的活性和抵抗SO2的性能，作為催化劑載體。咩票優(yōu)惠電影票www.miepiao.com共丟廢品回收網(wǎng)www.gongdiu.com設計軟件自學網(wǎng)www.3c1x.com
②還原劑
表2液氨、氨水及尿素的技術(shù)經(jīng)濟性比較
通過罐車采用氣力輸送的方式將尿素送入料倉內(nèi)儲存，干尿素從料倉卸料進入溶解罐。為了保證尿素的溶解度，在溶解罐上安裝攪拌和伴熱設備。尿素溶液經(jīng)溶液泵送至爐膛噴射口，高壓尿素溶液再經(jīng)過壓縮空氣引射、霧化后噴入爐膛中800~1100℃的空間內(nèi)，尿素溶液在此進行熱分解，熱分解出來的氨與煙氣中的氮氧化物進行還原反應。CAD軟件素材教程下載www.9npx.com四五設計網(wǎng)www.45te.com設計學徒自學網(wǎng)www.sx1c.com
3.4脫硝系統(tǒng)設計
①系統(tǒng)流程
圖1SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝的系統(tǒng)流程
②空氣預熱器設計
在煙氣脫硝過程中，總會有部分的氨發(fā)生逃逸，而煙氣中的SO2在富裕O2的作用下少部分會被氧化成為SO3（V2O5也促進SO2向SO3轉(zhuǎn)化），逃逸的氨與煙氣中的SO3發(fā)生反應，生成硫酸氫銨和硫酸銨，低溫時發(fā)生酸性腐蝕。
3.5環(huán)境效益
該工程采用的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝的設計脫硫效率為80%，考慮煙氣參數(shù)波動以及催化劑老化的影響，實際運行效率約75%。煙氣經(jīng)過脫硝處理后，尾部煙氣中的氮氧化物質(zhì)量濃度為120.4mg/m3，低于當?shù)丨h(huán)保部門對煙氣中氮氧化物質(zhì)量濃度上限的要求。
4結(jié)語
火力發(fā)電廠等大型企業(yè)是最早配套建設煙氣脫硝系統(tǒng)的，但燃煤鍋爐房與火力發(fā)電廠等大型企業(yè)有著不同的運行模式和特點，而且不同的脫硝工藝也有自身的特點。在實際工程應用中，不能照搬火力發(fā)電廠的建設模式，應綜合考慮脫硝效率、系統(tǒng)造價、運行成本等多種因素。
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