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SCR脱硝中的硝是什么?怎么治理?

浏览人数: 发布日期:2021-01-12 02:11:59
由于人类生产和生活活动产生的达上万吨,但是,由于人为排放的NO,浓度高,排放多集中在城市,工业区等人口拥密的地区,因而造成的危害更大,人类活动(包括生产和生活)产生的NO2,由燃料燃烧产生的约占90%以上,如电厂锅炉、各种工业炉窑,机动车及其他内燃机中燃料高温燃烧时、参与燃烧的空气中的N2和氧生成NO2,燃料中含氮有机物氧化也生成NO2。
NOx的危害还在于它能与碳氢化合物在太阳照射下发生一系列光化学反应,而生成光化学烟雾,第二是产生酸雨,第三是存在于平流层中的NOx对臭氧层有破坏作用,第四是对人体的呼吸系统产生剌激作用,甚致发生支气管炎,使农作物减产,树木枯死,金属损坏等。
脱硫脱硝一般分为燃料燃烧前脱硫脱硝,燃烧中脱硝(低NOx燃烧技术),燃烧后脱硫脱硝(也就是烟气脱硫脱硝)。现在工业上主要指燃烧中脱硝、燃烧后脱硫脱硝,燃烧中脱硝主要是通过控制燃烧温度、空气浓度、燃料在燃烧器内的停留时间来降低热力型NOx;燃烧后脱硫脱硝也就是脱除排放烟气中的SO2和NOx,其中NOx主要以NO为主(烟气温度较高,NO占95%以上)。
脱硝:为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境,应对煤进行脱硝处理。分为燃烧前脱硝、燃烧过程脱硝、燃烧后脱硝。根据水泥窑氮氧化物的形成机理,水泥窑降氮减排的技术措施有两大类:一类是从源头上治理。另一类是从末端治理。
脱硝现在比较热门的主要是选择性催化脱硝(NH3-SCR),把烟气中的NOx在催化剂上利用还原剂NH3还原为N2,分为中高温和低温,中温NH3-SCR(钒基SCR催化剂)在电厂中一般布置在省煤器之前,低温NH3-SCR目的是想布置在湿法脱硫之后,目前还存在困难。另外还有选择性非催化还原(NH3-SNCR),反应温度较高,在900-1100℃之间,一般布置在炉膛内。
SCR(Selective Catalytic Reduction)——选择性催化还原法脱硝技术是目前国际上应用广泛的烟气脱硝技术,在日本、欧洲、美国等国家地区的大多数电厂中基本都应用此技术,它没有副产物,不形成二次污染,装置结构简单,并且脱除效率高(可达90%以上),运行可靠,便于维护等优点。
SCR 技术原理为:在催化剂作用下,向温度约280~420 ℃的烟气中喷入氨,将NOX 还原成N2 和H2O。
NH3与烟气均匀混合后一起通过一个填充了催化剂(如V2O5-TiO2)的反应器,NOx与NH3在其中发生还原反应,生成N2和H2O。反应器中的催化剂分上下多层(一般为3—4层)有序放置。
SCR主要结构部件介绍:
SCR又称选择性催化还原系统,是控制柴油机排放后处理的一种装置,它是将尿素溶液喷射到排气管中,尿素溶液由于高温分解为氨NH3和二氧化碳CO2,NH3又在催化剂作用下,与氮氧化合物NO、NO2发生反应,将其还远程氮气和水。选择性催化还原系统(在催化剂的作用下)公式图如下:
4NH3+4NO+O2=4N2+4H2O
4NH3+6NO=5N2+6H2O
8NH3+6NO2=7N2+12H2O
SCR系统中的主要部件有:尿素罐、尿素加料装置、尿素喷嘴、催化器、排气温度传感器、氮氧化物传感器。
尿素罐用于储存工业尿素,主要由尿素罐液位、尿素滤清器和温度传感器组成,分别监测尿素罐的液位及温度。
SCR体系的优势在于无需对机体进行改动,即国Ⅲ电控裸机加上SCR便可实现国Ⅳ;策念耐久性好;燃油经济性好;对燃油和机油品味要求低;无催化器拥塞风险;技能升级连续性较好;维护费用低。
快速SCR反应:
当增加NOx中NO2比例时,可以提高低温条件下HN3-SCR对NOx的转化效率
4NH3+2NO+2NO2=SN2+6H2O
该反应可在较低温度下进行。当NO与NO2浓度之比为1时将会有的NOx催化转化效率。该反应在低温条件下的反应速率是标准SCR反应的17倍,故被称为快速SCR反应。因此,在SCR反应器上游安装预氧化装置将一部分NO氧化成NO2,可解决低温情况下NH3-SCR法NOx转化效率低的问题。
标准SCR反应:
柴油机的NOx排放中NO占90%以上,NH3-SCR催化还原反应主要反应如下:
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
反应被成为标准SCR反应,该反应是NH3催化还原NOx的主要反应,在温度300℃-400℃时有较高的反应效率。
催化器是SCR尾气后处理系统的另一个核心单元,兼有尾气催化转化和噪音消声两个功能。其内部由三个独立、串联的单元组成,分别是氨扩散器、催化转化器和消声器。扩散器的主要作用是将氨均匀地分布到催化器表面。氮氧化物与氨经催化还原反应生成无害的氮气和水的过程则是在催化转化器内完成的。催化器还对燃油提出了特殊的要求,即必须使用符合规定的低硫含量的燃油。若使用高硫含量的燃油,则其产生的硫化氨会污染催化转化器表面,这样就会降低催化器尤其是在低温时的转化效率。在催化器的入口和出口处各安装有一只温度传感器,用于检测催化器是否达到要求的温度来保证催化还原反应的正常进行,并据此确定需要喷入的尿素量。催化还原反应所要求的低排气温度为200℃。催化器上还安装有一只氮氧化物传感器,用于监测经过催化器处理后尾气中氮氧化物的排放是否达到预期的效果。
该方法存在以下问题:催化剂的时效和烟气中残留的氨。为了增加催化剂的活性,应在SCR前加高校除尘器。残留的氨与SO2反应生成(NH4)2SO4,NH4HSO4 很容易对空气预热器进行粘污,对空气预热器影响很大。在布置SCR的位置是我们应多反面考虑该问题。