烟气脱硫脱硝技术ppt精编版课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,燃煤烟气脱硫脱硝技术,燃煤烟气脱硫脱硝技术,1,、烟气脱硫技术,2,、烟气脱硝技术,3,、联合脱硫脱硝技术,1、烟气脱硫技术2、烟气脱硝技术3、联合脱硫脱硝技术,一、烟气脱硫技术,FGD,Flue Gas Desulfurization,1,、,SO,2,的生成, 烟气中的硫以,SO,2,为主,烟气中,SO,3,通常较少，,0.55,过量空气系数,1.15,，含硫量,14%,时，标准状况下烟气中,SO,2,的含量约为,3.14310g/m,3,。,一、烟气脱硫技术FGD,Flue Gas Desulfuri,2,、烟气脱硫工艺的类型和主流工艺,脱硫反应物干湿状态,湿法：石灰石石灰石膏湿法氦洗涤脱硫和海水洗涤脱硫,干法：,炉内喷钙、电子束辐照烟气脱硫脱氮,半干法：喷雾干燥法、炉内喷钙加尾部增湿活化法、烟气循环流化床脱硫法,1,）类型,2、烟气脱硫工艺的类型和主流工艺脱硫反应物干湿状态1）类型,脱硫产物处理方式,回收法,脱硫剂的再生使用。,流程较复杂，运行难度较大，投资和运行费用均较高。,抛弃法,设备简单，操作容易，投资及运行费用较低。,废渣需要占用场地堆放，容易造成二次污染。,当烟气中,SO,2,浓度较低、脱硫产物无回收价值或投资有限，且大气污染物排放控制严格时，多采用抛弃法。,脱硫产物处理方式,脱硫剂,：,钙法（石灰石,/,石灰法）、氨法、镁法、钠法、碱铝法、氧化铜,/,锌法、活性炭法、磷铵法,净化原理,：,吸收法、吸附法、催化氧化法、催化还原法,脱硫剂：钙法（石灰石/石灰法）、氨法、镁法、钠法、碱铝法、氧,石灰石石膏湿法，,80%,以上,喷雾干燥法,炉内喷钙加尾部增湿活化,(LIFAC),烟气循环流化床法,(CFDB),电子束辐照烟气脱硫脱氮净化工艺,海水洗涤脱硫,氨洗涤,2,）目前主要的脱硫工艺,石灰石石膏湿法，80%以上2）目前主要的脱硫工艺,FGD,发展现状,石灰,/,石灰石湿法工艺为主，占,82%,喷雾干燥法，占,11%,，其余为氧化镁法、氨法、,CFB,以及,LIFAC,美国：石灰,/,石灰石湿法工艺，抛弃法占,85%,左右；,日本：石灰,/,石灰石湿法工艺，回收法占,95%,以上；,德国、瑞典、芬兰等国，喷雾干燥法、,LIFAC,、,CFB,法应用较广,中国：技术引进和自主开发。基本掌握,300MW,以上的石灰石,-,石膏法，,100-300MW,容量的喷雾干燥法。,FGD发展现状石灰/石灰石湿法工艺为主，占82%,烟气脱硫脱硝技术ppt精编版课件,4,、脱硫剂的种类与性质,钙基脱硫剂,钙基脱硫剂主要是,石灰石,、,石灰,和,消石灰,，具有资源丰富，开采容易，价格相对低廉等特点。,(1),石灰石,石灰石的主要成分是,CaCO,3,，石灰石在大自然中的储量非常丰富。石灰石无毒、无害。在处置和使用过程中十分安全，是有效地吸收烟气中,SO,2,的理想吸收刘，但石灰石不能有效地脱除,SO,3,。石灰石做脱硫剂使用时，必须磨制成颗粒粉末，或者再制成浆液。,主要类型,：钙基脱琉剂、氨基脱硫剂和钠基脱硫剂，还有其他碱性物质、活性炭等,4、脱硫剂的种类与性质钙基脱硫剂主要类型：钙基脱琉剂、氨基脱,(2),石灰,石灰的主要成分是,CaO,，自然界没有天然的石灰资源。,气脱硫使用的石灰都是将石灰石煅烧后而成的。,石灰的优劣完全取决于燃烧过程中的质量控制，否则会混有大量的欠烧或过烧的杂质，影响脱硫效率和运行费用,由于煅烧过程是一吸热反应，因此，要消耗一定量燃料，同则会产生,SO2,等有害气体。,石灰有很强的吸湿性，遇水后会发生剧烈的水合反应，对人体皮肤、眼睛有强烈的烧灼和刺激作用，应采取措施防止在石灰的处理过程中产生的危害和对环境的不良影响。,(2)石灰,石灰作为吸收剂，比石灰心具有更高的活性，其分子虽比石灰石几乎小,50,，因此、单价质量酌脱硫效率比石灰石高约一倍，是一种高效的吸收,SO,2,，同时也能吸收,SO,3,的脱硫剂。,石灰容易吸收空气中的水分。在储运时应注意防潮。,石灰主要用在石灰一石膏湿法脱硫、喷雾干燥半干法脱疏和循环流化风烟气脱硫工艺等。,石灰作为吸收剂，比石灰心具有更高的活性，其分子虽比石灰石几乎,(3),消石灰,消石灰是石灰加水经消化反应后的生成物，主要成分是,Ca(OH),2,在消化过程中石灰粉化成约,10um,粒径的粉末状，作为吸收剂无须再经过磨粉工艺。,Ca(OH),2,的分子量比,CaO,大，即单位质量中,Ca,的含量比,CaO,少。,消石灰容易吸收空气中的,CO,2,，还原成活性低的,CaCO,3,。,在温度较低时具有很高的与,SO,2,及,SO,3,反应活性，在脱除,SO,2,的同时，几乎能够脱除烟气中全部的,SO,3,。,消石灰一般应用在旋转喷雾干燥、炉内喷钙加尾部增湿活化、烟气循环流化床脱硫等工艺，也可作为管道喷射脱硫工艺的吸收剂。,(3)消石灰,氨基脱硫剂,氨一般以氨水或液氨的形式作为脱硫的吸收剂，主要用于氨洗涤工艺和电子束辐照脱硫工艺。,氨基脱硫剂的活性很好，因此，在同样条件下，用量要比其他脱硫剂少。,采用氨基脱硫剂的脱硫工艺的副产品为硫酸铵可用做农用化肥。,氨成品的价格较高，来源受限，并存在氨的泄露会造成环境污染等问题。,氨基脱硫剂,钠基脱硫剂,用作脱硫剂的钠基化合物包括,Na,2,SO,3,，,Na,2,CO,3,、,NaHCO,3,等,应用于湿法洗涤烟气脱硫工艺和用于炉内喷射与管道喷射等工艺的脱硫吸收剂，脱硫效果好，并且兼有一定的脱氮作用。,钠基脱硫剂可以再生，以循环利用。,使用钠基脱硫剂的主要问题是脱硫剂的来源困难，价格相对较高；另外，脱硫产物中钠盐易溶于水，造成灰场水体的污染。,钠基脱硫剂,活性炭吸附剂,活性炭是一种具有优异吸附和解吸性能的含碳物质，具有稳定的物理化学性能。,活性炭孔隙结构优良，比表面积大，吸附其他物质的容量大，且具有催化作用，一方面能使被吸附的物质在其孔隙内积聚；另一方面又能够在一定的条件下将其解吸出来，并保持碳及其基团的反应能力，使活性炭得到再生。,活性炭可单独用来脱硫或脱氮,(,借助于氨,),，或用来联合脱硫脱氮，近年来已经开始应用于火电厂的烟气净化。,活性炭吸附剂,其他脱硫吸收剂,某些脱硫工艺采用低廉的碱性物质,(,如火电厂排放的废弃物,),作为脱硫剂，比如，利用飞灰中的碱性物质,(CaO,，,MgO),脱除,SO,2,，当飞灰中的碱性物质的含量大于,8,时，可以取得比较有经济价值的脱硫效率,(,大于,50,),。,采用电厂冲灰水进行简易烟气脱硫。这类脱硫方法的脱硫效率较低，但具有以废治废的优越性。,其他被采用的碱性物质还有：碱性硫酸铝,Al,2,(SO,4,),3,Al,2,O,3,，某些金属氧化物等。,其他脱硫吸收剂,5,、烟气脱硫工艺的主要技术、经济和环境指标,1,）烟气脱硫效率,5、烟气脱硫工艺的主要技术、经济和环境指标 1）烟气脱硫效率,脱硫效率是考核烟气脱硫设备运行状况的重要指标，是计算,SO,2,排放量的基本参数。,对于连续运行的脱硫设备，入口,SO,2,的浓度是随时间变化的，而且变化幅度有时很大。某一监测时段内设备的脱硫效率，应取整个时段内脱硫效率的平均值。,在计算脱硫效率时，只计入,SO,2,的脱除率，而通常不考虑,SO,3,的脱除率。,脱硫效率是考核烟气脱硫设备运行状况的重要指标，是计算SO2排,2,）钙硫摩尔比,(Ca/S),理论上只要有一个钙基吸收剂分子就可以吸收一个,SO2,分子，或者说，脱除,1mol,的硫需要,1mol,的钙。,在实际反应设备中，反应的条件并不处于理想状态，需要增加脱硫剂的量来保证吸收过程的进行。,钙硫摩尔比表示达到一定脱硫效率时所需要钙基吸收剂的过量程度，说明在用钙基吸收剂脱硫时钙的有效利用率。,一般用钙与硫的摩尔比值表示，即,Ca,S,比，所需的,Ca,S,越高，钙的利用率则越低。,2）钙硫摩尔比(Ca/S),湿法脱硫工艺的反应是在气相、液相和固相之间进行的，反应条件比较理想，因此，在脱硫效率为,90,以上时，其钙硫摩尔比略大于,1,，一般为,1.11.2,，最佳状态可达,1.0l1.02,。,半干法在脱硫率为,85,时，钙硫摩尔比为,1.51.6,。,干法在脱硫效率为,70,时钙硫摩尔比可达,22.5,。,湿法脱硫上艺的脱硫剂利用率最高，达,90,以上，干法脱硫工艺最低，为,30,左右。,湿法脱硫工艺的反应是在气相、液相和固相之间进行的，反应条件比,3),脱硫装置的出力,工程上采用脱硫装置在设计的脱硫率和钙硫比下所能连续稳定处理的烟气量来表示其出力。,通常用折算到标准状态下每小时处理的烟气量，即采用,m3,h,来表示。,3) 脱硫装置的出力,主要经济指标,1),工程总投资和单位容量造价,2),年运行费用,3,）脱除每吨,SO2,的成本,4,）售电电价增加,主要经济指标,环境评估,脱硫系统可能产生的环境问题主要是,废水,和,废渣,等。某些脱硫工艺在吸收剂制备过程中还产生噪声和粉尘等。,1,）,废水,几乎所有的湿法脱硫工艺均会产生废水,湿法脱硫产物的脱水和浆液槽罐等设备的冲洗水等废水。,脱硫废水的主要超标项目是,pH,值、,COD,、悬浮物及汞、铜、镍、锌、砷、氯、氟等,在整体工艺中需考虑相应的废水处理措施。,2),固体废弃物,脱硫副产品采用抛弃堆放等处理方式,对堆放场的底部进行防渗处理，以防污染地下水,对表面进行固化处理，以防扬尘。,环境评估,1,、湿法烟气脱硫技术,烟气与含有脱硫剂溶液接触，发生脱硫反应，其脱硫生成物的生成和处理均在湿态下进行。,优点,气液反应，脱硫速度快；,煤种适应性好,脱硫效率和脱硫剂利用率高，,Ca/S,1,时，脱硫率可达,90,缺点,脱硫后烟气温度低（一般低于露点），需进行烟气再热,废水二次污染,1、湿法烟气脱硫技术烟气与含有脱硫剂溶液接触，发生脱硫反应,（,1,）石灰石石膏湿法脱硫,钙基湿法脱硫工艺,(,石灰石,/,石灰洗涤法,),-,是应用最广、技术最为成熟且运行最为可靠的,FGD,工艺,回收法：通过强制氧化使,CaSO,3,转化为石膏,CaSO,4,进行 回收,抛弃法,石灰石石膏脱硫基本原理,烟气在吸收塔内同石灰石浆料进行反应，生成亚硫酸钙，再用空气强制氧化得到石膏，石膏经过脱湿后作为副产品回收利用。,五个组成部分,石灰石浆液制备,烟气净化再热,吸收和氧化,石膏回收和储备,污水处理,（1）石灰石石膏湿法脱硫钙基湿法脱硫工艺(石灰石/石灰洗涤,石灰石浆液洗涤脱硫系统工艺流程,石灰石浆液洗涤脱硫系统工艺流程,化学反应机理,SO,2,、,SO,3,和,HCl,的吸收,烟气中的,SO,2,和,SO,3,溶于石灰石浆液的液滴中，,SO,2,被水吸收后生成亚硫酸，,亚硫酸,电离成,H+,和,HSO,3,，一部分,HSO,3,被烟气中的氧氧化成,H,2,SO,4,；,SO,3,溶于水生成,H,2,SO,4,；,HCl,也极容易溶于水。,化学反应机理SO2、SO3和HCl的吸收 烟气中的SO2和S,溶于浆液液滴中的,SO,2,、,SO,3,和,HCl,与浆液中的石灰石的反应，此步反应的关键是,Ca,2+,的生成,2,、与石灰石的反应,再进一步反应,溶于浆液液滴中的SO2、SO3和HCl与浆液中的石灰石的反应,在吸收塔下部是装有搅拌反应器的再循环浆液池，向循环浆液中鼓入空气，使亚硫酸钙氧化成硫酸钙，同时将生成的,CO,2,排出。,3,、氧化反应,在吸收塔下部是装有搅拌反应器的再循环浆液池，向循环浆液中鼓入,由于浆液在反应器内有足够的停留时间，可以促成硫酸钙晶体,CaSO,4,2H,2,O,的增长。浆液中所有残余的,HSO,3,被空气氧化生成,H,2,SO,4,后，再被浆液中的中和形成,CaSO,4,2H,2,O,。,4,、,CaSO,4,晶体生成,由于浆液在反应器内有足够的停留时间，可以促成硫酸钙晶体CaS,吸收反应,氧化反应,化学反应方程式,吸收反应氧化反应化学反应方程式,中和反应,中和反应,由于湿法脱硫工艺的全部化学反府均是在脱硫塔,(,包括下部浆池,),中的喷淋洗涤过程中进行的，加上脱硫浆液的循环和强烈的搅拌，而且脱硫过程的反应温度均低于露点，温度适中，具有气、液、固三相反应的特点，并有足够的停留时间，因此，脱硫反应速度快，脱硫效率高，钙的利用率高。在,Ca,S,略大于,1,时，脱硫效率可达如,90,以上。,该工艺易于大型化，适合于大型电站锅炉的烟气脱硫。,由脱硫过程的反应温度均低于露点即均在湿态下进行，所以，锅炉来的烟气一般需要冷却降温，脱硫后的烟气需经再加热后才能从烟囱排出，否则将会造成下游设备的腐蚀和影响烟气抬升高度。,有废水处理问题。,化学反应的特点,由于湿法脱硫工艺的全部化学反府均是在脱硫塔(包括下部浆池)中,石灰石石膏脱硫系统主要由以下各子系统组成：,石灰石浆液制备系统,烟气输送和热交换系统,SO2,吸收系统,(,包括浆液循环及氧化,),石膏处理系统,废水处理系统,石灰石石膏脱硫系统的组成,石灰石石膏脱硫系统主要由以下各子系统组成：石灰石石膏脱硫,烟气脱硫脱硝技术ppt精编版课件,（,2,）氨法,AMASOX,工艺,以氨水或液氨的形式用于氨式湿法和电子束氨法脱硫工艺,氨亚铵法,氨硫氨法,氨法工艺特点,活性高，脱硫率高，对烟气条件变化的适应性强,脱硫产物为,0.20.6mm,的硫酸铵晶体，可作农用肥料,不产生废水、废渣，能耗低,氨的价格高，且氨气有毒，会引起环境问题,（2）氨法AMASOX工艺以氨水或液氨的形式用于氨式湿法和,（,3,）钠法,钠碱吸收法,钠基碱性化合物（,NaOH,、,Na,2,CO,3,、,NaHCO,3,）对,SO,2,亲和力超过钙基脱硫剂。,Na,2,SO,3,和,NaHSO,3,适于吸收和再生循环，并且不产生固体残渣，避免结垢和堵塞。,亚钠循环法,利用,Na,2,SO,3,溶液的吸收和再生循环过程脱除,SO,2,的技术,（3）钠法钠碱吸收法,吸收反应,加热再生反应,亚钠循环工艺特点,循环吸收液无腐蚀性,吸收剂再生和脱硫渣的沉淀在吸收塔外进行，减少塔内结垢,系统相对复杂，运行费用高,再生费用较高,吸收反应加热再生反应亚钠循环工艺特点,（,4,）海水脱硫法,天然海水中含有大量可溶性盐（主要为氯化钠和硫酸盐），且海水通常呈碱性，具有,吸收,SO,2,的能力。,系统包括：烟气系统、供排海水系统、海水恢复系统（曝气池）。,典型工艺：挪威,ABB,的,Flakt,Hydro,和,Bechtel,工艺,1998,年，深圳西部电厂引进,Flakt,Hydro,工艺,特点,工艺简单，投资和运行费用低,无需废物和废水处理系统,研究表明，硫酸盐对海洋环境影响小,（4）海水脱硫法天然海水中含有大量可溶性盐（主要为氯化钠和,2,、干法,/,半干法烟气脱硫技术,-,脱硫产物为干态。,-,脱硫剂,-,干态：炉内喷钙法；,CFB,烟气脱硫法；干式催化脱硫,-,湿态：喷雾干燥法；炉内喷钙尾部增湿法（,LIFAC,）,-,特点,-,脱硫过程以干态为主,-,烟气温度降低较少，无需除雾和再热,2、干法/半干法烟气脱硫技术-脱硫产物为干态。,优点,投资费用低,设备不易腐蚀、结垢和堵塞,耗能低,缺点,脱硫剂利用率,优点,（,1,）喷雾干燥法脱硫技术,基本原理,将脱硫剂浆液在吸收塔内进行雾化，然后与烟气中,SO,2,反应，同时发生传热反应，使雾化液滴不断蒸发干燥，最后脱硫产物以干态沉在塔底或随烟气离开。,工艺流程：脱硫剂浆液制备、浆液雾化、,SO,2,吸收和液滴的干燥、灰渣再循环和捕集,（1）喷雾干燥法脱硫技术基本原理,（,2,）炉内喷钙尾部增湿技术,LIFAC,基本原理,保留炉内喷钙的脱硫系统，在尾部烟道增设一个独立的活化反应器，将炉内未反应完的,CaO,通过雾化水进行活化后再次脱出烟气中的,SO,2,。,增湿脱硫反应,（2）炉内喷钙尾部增湿技术LIFAC基本原理增湿脱硫反应,（,3,）烟气循环流化床脱硫技术,基本原理,以流化床为原理，通过物料在反应塔内的内循环和高倍率的外循环，形成含固量很高的烟气流化床，从而强化脱硫剂和气体之间的接触与传热传质，延长脱硫剂停留时间，提高脱硫剂的利用率和脱硫效率。,Ca/S,为,1.11.5,时，系统脱硫率,90%,，与石灰石石膏法相当。,（3）烟气循环流化床脱硫技术基本原理,（,4,）干法催化烟气脱硫技术,基本原理,在催化剂作用下，通过将烟气中,SO,2,氧化为,SO,3,，从而回收硫酸或还原为,H,2,S,，通过克劳斯法回收流的工艺。,催化氧化、催化还原法。,催化氧化法,催化还原法,（4）干法催化烟气脱硫技术基本原理催化氧化法催化还原法,烟气脱氮是用反应吸收剂与烟气接触，以除去或减少烟气中的,NOx,的工艺过程，亦称为烟气脱硝。,无论从技术的难度、系统的复杂程度，还是投资和运行维护费用等方面，烟气脱氮均远远高于烟气脱硫，使烟气脱氮技术在燃煤电站锅护烟气净化上的应用和推广受到很大的影响和限制，加之世界各国对,NOx,的排放限制尚不如对,SO,2,的排放限制得那么严格，因此，目前烟气脱氮装置在火电厂的应用也少得多，技术和装置也欠成熟，设备投资和运行费用居高不下。,目前，已经研制和开发的烟气脱氮工艺有,50,余种，大致可归纳为,干法,烟气脱氮和,湿法,烟气脱氮两大类,2,、 烟气脱硝（氮）技术,烟气脱氮是用反应吸收剂与烟气接触，以除去或减少烟气中的NOx,特征：用气态反应剂使烟气中的,NOx,还原为,N,2,和,H,2,O,。,主要有选择性催化还原法、非选择性催化还原法和选择性无催化还原法，其中选择性催化还原法被采用的较多。其他干法脱氮技术还有氧化铜法、活性炭法等。,特点：反应物质是干态，多数工艺需要采用催化剂，并要求在较高温度下进行。该类烟气处理工艺不会引起烟气温度的显著下降，无须烟气再加热系统。,干法烟气脱氮技术,特征：用气态反应剂使烟气中的NOx还原为N2和H2O。干法烟,（,1,）选择性催化还原法,(SCR,法,),用氨,(NH,3,),作为还原剂，在催化剂的存在下将烟气中的,NOx,还原成,N,2,，脱氮率可达,90,以上,根据所采用的催化剂的不同，其适宜的反应温度范围也不同，一般为,300340,。由于所采用的还原剂,NH,3,只与烟气中的,NOx,发生反应，而一般不与烟气中的氧发生反应，所以，将这类有选择性的化学反应称为选择性催化还原法。,（1）选择性催化还原法(SCR法)用氨(NH3)作为还原剂，,基本原理,又称喷氨法，向炉膛喷氨基还原剂（氨或尿素等），在一定条件下将,NOx,转化为,N,2,和,H,2,O,，降低,NOx,的排放。,氨法,尿素法,基本原理氨法尿素法,用甲烷,CH,4,、,CO,或,H,2,等作为还原剂，在烟温,550800,范围内及催化剂的作用下，将,NOx,还原成,N2,。,但是这类还原剂除了与烟气中的,NOx,反应以外，还与烟气中的残余氧反应，生成水或二氧化碳，因此，还原剂的消耗量比选样性催化还原法高出,45,倍。另外，该反应要放出热量使烟气温度上升。,这两种还原,NOx,的方法均以催化反应为主要特征，因此，都需要在烟道的合适位置设置催化反应器，系统比较复杂。,（,2,）非选择性催化还原法,(NSCR,法,),（2）非选择性催化还原法(NSCR法),在不采用催化剂的条件下，将氨作为还原剂还原,NOx,的反应只能在,9501100,这一温度范围内进行，因此，需将氨气喷射注入炉膛出口区域相应温度范围内的烟气中，将,NOx,还原为,N,2,利,H,2,O,。也称为高温非催化还原法或炉膛喷氨脱氮法。,如果加入添加剂,(,比如氢,),，可以扩大其反应温度的范围。当以尿素,(H,4,N,2,CO),为还原剂时，脱氮效果与氨相当，但其运输和使用比,NH,3,安全方便。,但是采用尿素作还原剂时，可能会有,N,2,O,生成。,（,3,）选择性非催化还原法,(SNCR,法,),（3）选择性非催化还原法(SNCR法),这类脱氮方法的脱氮效率为,40,60,，而且对反应所处的温度范围很敏感，高于,1100,时，,NH,3,会与,O,2,反应生成,NO,，反而造成,NOx,的排放量增加；低于,700,，则反应速率下降，会造成未反应的氨气随烟气进入下游烟道，这部分氨气会与烟气中的,SO,2,发生反应生成硫酸铵。在较高温度下，硫酸铵呈酸性，很容易造成空气预热器的堵塞并存在腐蚀现象，另外，也使排入大气中的氨量显著增加，造成环境污染。,为了适应电站锅炉的负荷变化而造成炉膛内烟气温度的变化，需要在炉膛上部沿高度开设多层氨气喷射口，以使氨气在不同的负荷工况下均能喷入所要求的温度范围的烟气中。,该法的主要特点是无需采用催化反应器，系统简单。,这类脱氮方法的脱氮效率为4060，而且对反应所处的温度,催化剂一般使用,TiO,2,为载体的,V,2,O,5,/WO,3,及,MoO,3,等金属氧化物。,载体：,TiO,2,、活性炭或沸石等多孔介质。,布置位置：除尘器前、除尘器后,发展方向,改善反应器的反应条件：控制,NH,3,浓度与泄漏,完善催化剂性能,寻找中低温工况下具有高活性的催化剂,催化剂一般使用TiO2为载体的V2O5/WO3及MoO3等,选择性催化还原,NOx,工艺,目前，已经在火力发电厂采用的烟气脱氮技术主要是前述的三种干法脱氮技术，其中采用最多的主流工艺是选择性催化还原法。该法脱氮效率高，无需排水处理，无副产品，但脱氮装置的运行成本很高，系统复杂，烟气侧的阻力会增加。,选择性催化还原NOx工艺目前，已经在火力发电厂采用的烟气脱氮,化学反应原理,以上各个反应均需在催化条件下才能达到所要求的反应速度,化学反应原理 以上各个反应均需在催化条件下才能达到所要求的反,（,2,）选择性催化还原法的系统组成和布置,主要由催化反应器、催化组件和氨储存及喷射系统组成。,当采用不同的催化剂来催化,NH,3,和,NOx,的还原反应时，其适应的反应温度范围也不同。在应用于电站锅炉时，为了适应化学反应的最佳烟温范围，催化反应器需布置在锅炉尾部的不同位置。,（2）选择性催化还原法的系统组成和布置,NOx,选择性催化还原反应器,NOx选择性催化还原反应器,A,、,350,的温度区间（省煤器出口和空气预热器进口之间,),这一布置方案的温度范围适合于多数催化剂的反应温度，因此，被采用得较为广泛。,主要问题：存在烟气中的飞灰对催比剂的污染、腐蚀、磨损和堵塞，需要选择高活性的催化剂，合理布置催化元件，减轻腐蚀和磨损。,另一个问题是烟气中,SO,2,的存在对脱氮设备的运行所产生的不利影响。,省煤器出口烟气中的,SO,2,的浓度，对选择性催化还原工艺的运行存在一个温度下限，在这一温度以下，氨与烟气中的,SO,2,将形成酸性硫酸铵、这一反应产物会对催化剂造成堵塞，使其失效。,这一温度下限随采用的催化剂的不同而不同，采用铂作为催化剂时，温度下限为,225250,，采用铜、铬等催化剂时为,350,以下。,A、 350的温度区间（省煤器出口和空气预热器进口之间),在这种布置方式下，脱氮装置的催化剂基本是在无尘、无,SO,2,的干净烟气条件下工作，可以防止催化剂的中毒和避免催化反应器的堵塞、腐蚀，基本不存在催化剂的污染和失效，催化剂的工作寿命可以大大增加。,但是，由于脱硫后的烟气温度仅为,50,左右，因此，在烟气进入脱氮催化反应器之的必须采取利用外来热源加热烟气的方法，将烟温提升到所需的反应温度。显然，这将使系统更加复杂，并影响系统的综合效率。,B,、布置在烟气脱硫装置后,在这种布置方式下，脱氮装置的催化剂基本是在无尘、无SO2的干,(3),催化剂和催化反应器的形式,选择性催化还原法使用的催化剂是用,Al,2,O,3,，或钛作为载体，通常制成板状、蜂窝状的催化元件，在其表面上沉积铂、钯、铑等贵重金属,(,约占催化元件总质量的,0.5,),，再将催化元件制成催化剂组件，组件排列在催化反应器的框架内，构成催化剂层。,铜、钒、铬、锰、锌、铁、铈等金属氧化物也可作为催化剂，这类催化剂的反应温度为,300400,，但活性比铂、钯、铑等贵重金属低。,催化剂还可以制成颗粒状等，以颗粒固定床形式充填在催化反应容器中使用。,活性炭也可作为催化剂，其所需的反应温度为,100150,。采用活性炭时，需预失对烟气进行严格的除尘和脱硫。,如上所述，当烟气中存在飞灰、二氧化硫等物质时，会使催化剂受到污染而失效，导致脱氮效率下降。在干净烟气的条件下，催化剂的工作寿命可达,35,年。,(3)催化剂和催化反应器的形式,由于锅炉排烟中的,NOx,主要是,NO,，而,NO,极难溶干水，所以，采用湿法脱除烟气中的,NOx,时，不能像脱除,SO,2,那样采用简单的直接洗涤方法进行吸收，,必须先将,NO,氧化为,NO,2,，然后再用水或其他吸收剂进行吸收脱除，因此，湿法脱氮的工艺过程要比湿法脱硫复杂得多。,湿法脱氮的工艺过程包括氧化和吸收，并反应生成可以利用或无害的物质，因此，必须设置烟气氧化、洗涤和吸收装置，工艺系统比较复杂。,湿法脱氮大多具有同时脱硫的效果。,湿法的主要特点是，脱氮反应的局部或全部过程在湿态下进行，需使烟气增湿、降温，因此，一般需将脱氮后的烟气除湿和再加热后经烟囱排放至大气。主要有,气相氧化液相吸收法,、,液相氧化吸收法,等。,湿法烟气脱氮技术,由于锅炉排烟中的NOx主要是NO，而NO极难溶干水，所以，采,1,、气相氧化液相吸收法,向烟气中加入强氧化剂,(ClO,2,、,O,2,等,),，将,NO,氧化成容易被吸收的,NO,2,和,N,2,O,5,等，然后用吸收剂,(,碱、水或酸等液态吸收剂,),吸收，脱氮效率可达,90,以上。,1、气相氧化液相吸收法,2,、液相氧化吸收法,用,KMnO,4,-KOH,溶液洗涤烟气。,KMnO,4,将,NO,氧化成易被,KOH,吸收的组分，生成,KNO,3,和,MnO,2,沉淀，,MnO,2,沉淀经再生处理，生成,KMnO,4,重复使用。,湿法脱氮的效率虽然很高但系统复杂，氧化和吸收剂费用较高，而且用水量大，并会产生水的污染问题，因此，在燃煤锅炉上很少采用。,2、液相氧化吸收法用KMnO4-KOH溶液洗涤烟气。KMnO,3,、烟气同时脱硫脱硝技术,烟气联合脱硫、脱氮是近年来国内外竞相研制和开发的新型烟气净化工艺，它的技术和经济性明显优于单独脱硫和单独脱氮技术，因此，是一种更有发展前途和推广价值的新一代烟气净化技术。,联合脱硫、脱氮技术仍处于试验研究或工业装置示范阶段，世界上只有很少的联合脱硫、脱氮装置投入商业化运行，,工艺系统复杂和运行费用昂贵。在环保标准仅要求烟气脱硫的状况下，通常这种联合脱除工艺与常规单一脱除工艺相比没有竞争力，但是，当火电厂烟气,SO,2,NOx,排放立法均要求更严格时，联合脱硫、脱氮工艺的技术和经济优势将相当显著。,目前，大部分联合脱疏、脱氮技术是在工艺流程上将脱硫和脱氮这两种工艺串联起来，是在不同的反应器中分别实现脱硫和脱氮过程，所以，并非本质上的联合脱硫、脱氮工艺。,3、烟气同时脱硫脱硝技术烟气联合脱硫、脱氮是近年来国内外竞相,分类,烟气脱硫、脱硝工艺的结合，在同一反应器内联合脱除烟气中,SO,2,NOx,的工艺。比如，电子束烟气辐照脱硫、脱氮工艺。 ；,特定条件下，吸收剂（含吸附剂）实现同时脱硫脱硝；,将,SO,2,和,NOx,进行氧化或生成螯合物，再同时脱除。,分类,一、电子束辐照氨法烟气脱硫、脱氮工艺,核心,电子束法、脉冲电晕法。,这类技术基于物理和化学相结合的原理，在烟气中同时脱硫、脱氮，两种方法进行烟气脱硫、脱氮的原理是相同的。,脉冲电晕放电技术是利用脉冲放电在极间产生活化电子，而电子束技术是利用电子加速器来产生高能电子。目前，已经达到工业示范阶段的主要是电子束辐照氨法烟气脱硫、脱氮工艺。,电子束辐照氨法烟气脱硫、脱氮技术的初投资和运行费用均较高，但仍低于石灰石石膏湿法烟气脱硫，如果考虑联合脱硫、脱氮的效果以及产品的价值，其经济性还是比较好的。,一、电子束辐照氨法烟气脱硫、脱氮工艺核心电子束法、脉冲电晕,电子束辐照氨法烟气脱疏、脱氮技术是一种无排水型干式排烟处理技术，始于,20,世纪,70,年代。,该技术通过向锅炉排烟照射电子束和喷人氨气，能够同时除去排烟中含有的硫氧化物,(SO,2,),、氮氧比物,(NOx),，可分别达到,90,和,80,的脱除效率。,能直接回收有用的氮肥,(,硫酸铵及硝酸铵混合物,),，无二次污染产生。,电子束辐照氨法烟气脱疏、脱氮技术是一种无排水型干式排烟处理技,1,、电子束辐照氨法烟气脱硫、脱氮工艺流程,组成：,烟气预除尘,烟气加湿冷却,喷氨,电子束照射,副产品收集,副产品处置,1、电子束辐照氨法烟气脱硫、脱氮工艺流程,电子束辐照烟气示意图,电子束辐照烟气示意图,2,、电子束辐照氨法烟气脱硫、脱氮的反应机理,烟气在电子加速器产生的电子束辐照下将呈现非平衡等离子体状态，烟气中的,H,2,O,和,O,2,被裂解成强氧化性的过氧化物,(HO,，,HO,2,),和原子态氧,(O),等活性自由基,SO,2,及,NOx,在这些自由基的作用下，在极短的时间内被氧化，并与水生成中间产物硫酸,(H,2,SO,4,),和硝酸,(HNO,3,),硫酸与硝酸和共存的氨进行中和反应，生成粉状微粒，即硫酸铵,(NH,4,),2,SO,4,，和硝酸铵,(NH,4,NO,3,),的混合粉体。,2、电子束辐照氨法烟气脱硫、脱氮的反应机理,A,、自由基,(,或称活性基团,),的生成,煤等燃料的燃烧产物由氮,(N,2,),，氧,(O,2,),，水蒸气,(H,2,O),，二氧化碳,(CO,2,),等主要成分及,SO,2,，,NOx,等有害气体组成。当电子束照射烟气时，被加速的电子与烟气中,N,2,、,O,2,、,H,2,O,等分子碰撞，这些分子获得电子的能量、生成氧化反应力极强的活性自由基团,(OH,基，,O,原子，,HO,2,基,),；,其反应式为,A、自由基(或称活性基团)的生成,B,、,SO,2,及,NOx,的氧化,烟气中的,SO,2,和,NOx,与电子束照射生成的,OH,基、,O,原子、,HO,2,基在极短的时间内进行氧化反应，并与水化合分别生成为硫酸,(H,2,SO,4,),和硝酸,(HNO,3,),。,其反应式为：,B、SO2及NOx的氧化烟气中的SO2和NOx与电子束照射生,C,、硫酸铵和硝酸铵的生成,前一阶段生成的硫酸、硝酸与电子束照射以前充入的气态氨,(NH,3,),进行中和反应，分别生成硫酸铵,(NH,4,),2,SO,4,和硝酸铵,(NH,4,NO,3,),的粉体微粒。,C、硫酸铵和硝酸铵的生成前一阶段生成的硫酸、硝酸与电子束照射,3,、电子束辐照氨法烟气脱硫、脱氨技术的特点,能够实现在一套烟气处理装置内同时进行脱硫、脱硝过程，并且反应迅速，脱除效率高，适合处理高浓度,SO,2,和,NOx,的烟气，对烟气条件的变化和锅炉负荷变动的适应性较强。,电子束辐照烟气净化是干式处理工艺，不需要排水处理装置，不存在腐蚀问题。,所产生的副产品可以直接作为化肥使用，不产生废弃物。,厂用电率高，对于大型火电机组，烟气净化装置运行的电力消耗大致为机组发电功率的,2.5,左右。,电子束装置运行时需采取防护措施，以防止对人体造成损害。,3、电子束辐照氨法烟气脱硫、脱氨技术的特点,二、活性炭联合脱硫、脱氮技术,活性炭具有优异吸附和解吸性能的含碳物质，具有稳定的物理化学性能。,活性炭孔隙结构优良，比表面积大，吸附其他物质的容量大，且具有催化作用，一方面能使被吸附的物质在其孔隙内积聚；另一方面又能够在一定的条件下将其解吸出来，并保持碳及其基团的反应能力，使活性炭得到再生。,活性炭可单独用来脱硫或脱氮,(,借助于氨,),，或用来联合脱硫脱氮，近年来已经开始应用于火电厂的烟气净化。在活性炭法联合脱硫、脱氮工艺中，,SO,2,的脱除率可以达到,98%,左右，,NOx,的脱除率在,80%,左右。,二、活性炭联合脱硫、脱氮技术 活性炭具有优异吸附和解吸性能的,活性炭联合脱硫、脱氮的工艺原理,活性炭联合脱硫、脱氮的工艺原理,活性炭联合脱硫、脱氮工艺主要由吸附、解吸与硫回收三部分组成。,由于活性炭可以直接吸收烟气中的,SO,2,，而脱除烟气中的,NOx,则需要喷氨，氨对,SO,2,同样也有脱除作用，因此，,SO,2,脱除反应需在喷氨脱除,NOx,之前，以减少氨的消耗。所以，吸附器内分为上下两级炭床，活性炭在重力作用下，从第二级的顶部下降至第一级的底部。锅炉的排烟经过除尘器后，在进入吸附器之前，一般需要喷水来冷却至,90150,，烟气自下而上流过吸附器的一级和二级炭床。,第一级炭床的主要作用是脱除,SO,2,，烟气流经第二级炭床时，再喷入氨除去,NOx,，净化后的烟气由烟囱排至大气。,吸附了,H,2,SO,4,、,NH,4,HSO,4,、（,NH,4,）,2,SO,4,后的活性炭被送至解吸器，在有外界热源加热至,400,左右条件下进行再生。,在活性炭解吸过程中，,SO,2,气体从解吸器中释放出来，再通过化工过程转化为元素硫或硫酸。再生后的活性炭经冷却后再循环回来，与补充的活性炭一起送入吸附器。,活性炭联合脱硫、脱氮工艺主要由吸附、解吸与硫回收三部分组成。,1,、原理,（,1,）活性炭吸附,在一级炭床中，烟气中的,SO,2,被活性炭的表面所吸附，并在活性炭表面催化剂的催化作用下被氧化成,SO,3,，,SO,3,再与烟气中的水分结合形成硫酸，活性炭的吸附和催化反应的动力学过程很快。,反应式：,-,同时，在一级炭床中，占烟气,NOx,总量约,5%,的,NO,2,几乎全被活性炭还原成,N,2,1、原理（1）活性炭吸附-同时，在一级炭床中，占烟气NOx总,在烟气进入二级炭床前，与喷入混合室的氨混合，烟气中的,NO,与氨发生催化还原反应生成,N,2,与,H,2,O,，,主要反应如下：,副反应：,在烟气进入二级炭床前，与喷入混合室的氨混合，烟气中的NO与氨,（,2,）活性炭解吸,在解吸器中吸附了,H,2,SO,4,、,NH,4,HSO,4,和（,NH,4,）,2,SO,4,的活性炭在约,400,的温度条件下，进行解吸和再生，解吸器导出的气体产物为富含,SO,2,的气体。解吸后的活性炭经冷却与筛分后，大部分还可以重复循环利用。,（2）活性炭解吸,（,3,）硫回收,SO,2,与强还原剂（,H,2,S,、,CH,4,、,CO,）接触，,SO,2,可被还原成元素硫。,SO,2,与强氧化剂或有催化剂及氧存在的条件下，氧化成,SO,3,，再溶于水，制取硫酸。,（3）硫回收,2,、活性炭联合脱硫、脱氮的特点,活性炭工艺可以联合脱硫、脱氮，并达到较高的脱除率，还可同时脱除烟气中的重金属、二恶英等污染物；,SO,3,的脱除率可达,98%,；,脱除产物可有效利用，无废水处理问题，不会对环境造成二次污染；,尽管大部分活性炭可以再生利用，但由于采用移动床装置，活性炭消耗量较大；,基本不存在系统腐蚀问题；,无需烟气再加热。,2、活性炭联合脱硫、脱氮的特点活性炭工艺可以联合脱硫、脱氮，,三、,SNOX,丹麦石油托普索,Topsoe,三、 SNOX丹麦石油托普索Topsoe,美国,CCT,计划示范第二期项目,脱硫率,95%,脱硝率,84%,除尘效率,99%,副产品硫酸浓度,93%,SNOX-,丹麦石油托普索,Topsoe,美国CCT计划示范第二期项目SNOX-丹麦石油托普索Tops,四、,SNRB,（,SOx-NOx-Rox-Box,）,Babcock & Wilcox,四、SNRB（SOx-NOx-Rox-Box）Babcoc,SNRB,（,SOx-NOx-Rox-Box,）,Babcock & Wilcox,美国,CCT,计划示范第二期项目,Ohio,R.E.Burger,电厂,#5,机组（,156MW,）,5MW,烟道支流,脱硫率,80%,脱硝率,90%,除尘效率,99%,SNRB（SOx-NOx-Rox-Box）Babcock,五、,CuO,法,吸收,负载型,CuO,作为吸收剂，载体,Al,2,O,3,/SiO,2,与,SO,2,反应生成,CuSO,4,，再生,还原,CuO,对,NOx,具有很高的选择性催化还原活性,脱硫率,90%,脱硝率,70%,五、CuO法吸收,CuO,法,脱硫率,90%,脱硝率,70%,CuO法脱硫率90%,