烟气脱硝张巍.pptx

核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染1第第1 1节节 选择性催化还原法选择性催化还原法第第2 2节节 选择性非催化还原法选择性非催化还原法第第3 3节节 非选择性催化还原法非选择性催化还原法第第4 4节节 组合法组合法第第5 5节节 电子束照射法电子束照射法第第6 6节节 其它干法脱硝技术其它干法脱硝技术第第5 5章章 烟气脱硝烟气脱硝核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染21 1、SCRSCR脱硝系统脱硝系统3 3、氨与氨区、氨与氨区2 2、SCRSCR脱硝反应器脱硝反应器第第1 1节节 选择性催化还原法选择性催化还原法核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染3“一个中心，一个中心，两个基本点两个基本点”1 1 1 1、SCR SCR脱硝系统脱硝系统（流程）（流程）（流程）（流程）锅炉锅炉换热器换热器空气空气电除尘器电除尘器SO2吸收塔吸收塔SCR反应器反应器催化剂催化剂雾化器雾化器氨氨/空气混合器空气混合器氨储罐氨储罐高温高尘工艺流程高温高尘工艺流程一个中心：一个中心：脱硝反应器脱硝反应器两个基本点：两个基本点：催化剂催化剂还原剂还原剂3核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染(1)工艺布置工艺布置锅炉锅炉静电除尘器静电除尘器SCR反应器反应器空气预热器空气预热器NH3储罐蒸发器储罐蒸发器去湿法烟气脱去湿法烟气脱硫系统硫系统NH3NH3NH3+空气空气高温高尘高温高尘优点优点烟气温度烟气温度(280-420)符符合催化剂的活性。合催化剂的活性。缺点缺点1.催化剂中毒、磨损、催化剂中毒、磨损、通道堵塞；通道堵塞；2、NH3与与SO3生成生成(NH4)2SO4;3、SO2氧化成氧化成SO3;4、高温使催化剂烧结。、高温使催化剂烧结。4核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染锅炉锅炉静电除静电除尘器尘器SCR反应器反应器空气预热器空气预热器NH3储罐储罐蒸发器蒸发器NH3NH3+空气空气湿法烟湿法烟气脱硫气脱硫系统系统空气空气去烟囱去烟囱空气空气高温低尘高温低尘优点优点1.粉尘浓度低可延长催化剂粉尘浓度低可延长催化剂寿命；寿命；2.不影响锅炉的运行；不影响锅炉的运行；3.氨泄漏量少；氨泄漏量少；缺点缺点1.含大量含大量SO2，部分氧化成，部分氧化成SO3，并可能生成，并可能生成(NH4)2SO4；2.300-400的高温对除尘的高温对除尘设备性能要求高；设备性能要求高；3.国内缺少工程实例运用经国内缺少工程实例运用经验。验。5核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染锅炉锅炉静电除静电除尘器尘器SCR反应器反应器空气预热器空气预热器NH3储罐储罐蒸发器蒸发器NH3NH3+空气空气湿法烟湿法烟气脱硫气脱硫系统系统空气空气气气/气加热器气加热器去烟囱去烟囱空气空气气气/油燃烧器或油燃烧器或蒸汽换热器蒸汽换热器低温低尘低温低尘优点优点1.空间速度大使得催化剂消耗量减少；空间速度大使得催化剂消耗量减少；2.氨逃逸量最少；氨逃逸量最少；3.无无SO3产生，防止二次污染；产生，防止二次污染；缺点缺点1.需要烟气再热系统，增加了投资和运需要烟气再热系统，增加了投资和运行成本；行成本；2.目前还未找到符合反应条件的催化剂。目前还未找到符合反应条件的催化剂。6核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染7a)新鲜催化剂新鲜催化剂b)NH3被吸附被吸附c)NO与与NH3反应反应d)活性恢复活性恢复(2)反应机理反应机理4NO+4NH3+O24N2+6H2O催化反应过程催化反应过程核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染8a)主反应方程主反应方程4NO+4NH3+O24N2+6H2O6NO+4NH35N2+6H2O6NO2+8NH37N2+12H2O2NO2+4NH3+O23N2+6H2Ob)b)副反应方程副反应方程4NH3+3O22N2+6H2O2NH3N2+3H22SO2+O22SO34NH3+5O24NO+6H2ONH3+SO2+H2ONH4HSO42NH3+SO2+H2O(NH4)2SO4 SCR SCR法脱硝反应机理法脱硝反应机理核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染9 2 2 2 2、SCR SCR脱硝反应器脱硝反应器烟气NOx、NH3催化剂层脱硝 洁净气体 遵循遵循“三从（层）四德（的）三从（层）四德（的）”三层：三层：两层催化层，一层备用层两层催化层，一层备用层四的：四的：均匀的：均匀的：喷氨混合均匀喷氨混合均匀低尘的：低尘的：保持含尘量低保持含尘量低低阻的：低阻的：保证阻力较小保证阻力较小达标的：达标的：保证排放达标保证排放达标核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染10(1)SCR反应器的结构反应器的结构核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染11(2)SCR脱硝催化剂脱硝催化剂催化剂的选择标准催化剂的选择标准nNOX去除率高（达到去除率高（达到90%以上）以上）nSO2抵抗力强抵抗力强nSO2/SO3转化率低（低于转化率低（低于1%）n对灰分及热冲击力的抵抗力强对灰分及热冲击力的抵抗力强n压力损失（阻力）低压力损失（阻力）低核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染12 催化剂的成分催化剂的成分类类 别别活性成分活性成分载载 体体还原剂还原剂特特 点点第一类第一类催化剂催化剂Pt-Rh和和PdAl2O3整体整体式陶瓷式陶瓷NH3缺点是对缺点是对NH3有一定有一定的氧化作用的氧化作用第二类第二类催化剂催化剂V2O5、V2O5-WO3、V2O5-MoO3TiO2NH3、氨水或氨水或尿素尿素催化剂载体的主要作催化剂载体的主要作用是提供大比表面的用是提供大比表面的微孔结构，并在反应微孔结构，并在反应中活性极小，铁基比中活性极小，铁基比钛基催化剂活性要低钛基催化剂活性要低40%CrOx、Al2O3、ZrO2、SiO2、微量、微量MNOx、CaOFe2O3第三类第三类催化剂催化剂Y-沸石、沸石、ZSM系列、系列、MFI、MOR沸石分子沸石分子筛筛NH3、氨水或氨水或尿素尿素具有活性的温度区间具有活性的温度区间可以达到可以达到600核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染13 催化剂的结构形式催化剂的结构形式项目项目催化剂类型催化剂类型蜂窝状蜂窝状波纹板式波纹板式板式板式加工工艺加工工艺均匀挤出式均匀挤出式覆涂式覆涂式覆涂式覆涂式比表面积比表面积大大小小中等中等体积比体积比100%153%176%130%压损压损1.2411.48核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染14抗中毒能力抗中毒能力强强中等中等中等中等安全性安全性不助燃不助燃助燃助燃不助燃不助燃持久性持久性最好最好较差较差较差较差磨损磨损更好更好较差较差更好更好可靠性可靠性更好更好一般一般较差较差催化剂成本催化剂成本更好更好(能再生利用能再生利用)一般一般一般一般结论结论最好最好一般一般一般一般核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染蜂窝式催化剂的型式蜂窝式催化剂的型式核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染催化剂吹灰系统催化剂吹灰系统蒸汽吹灰系统蒸汽吹灰系统声波吹灰器声波吹灰器核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染典型的催化剂更换安排典型的催化剂更换安排核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染18 催化剂的重要参数催化剂的重要参数a)脱硝效率脱硝效率b)氨逃逸率氨逃逸率氨逃逸率是指反应器出口烟气中的氨浓度（氨逃逸率是指反应器出口烟气中的氨浓度（ppm）转换成转换成6%氧量、标态、干基的数值。氧量、标态、干基的数值。NH3+SO2转化转化NH4HSO3(黏黏)NH3进入进入大气大气(污染污染)要求：要求：5ppm核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染19c)空间速度空间速度Sv（h-1）Sv是指烟气体积流量（标准状态下的湿烟气）与是指烟气体积流量（标准状态下的湿烟气）与SCR反应塔中催化剂体积的比值，反映烟气在反应塔中催化剂体积的比值，反映烟气在SCR反应塔内停反应塔内停留时间的长短。留时间的长短。SvT停留停留NOX+NH3反应不充分反应不充分氨逃逸率氨逃逸率Svu烟气烟气设备不能充分利用设备不能充分利用核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染20d)催化剂运行寿命催化剂运行寿命催化剂活性自投运开始能够满足脱硝设计性能的时间。催化剂活性自投运开始能够满足脱硝设计性能的时间。通常通常24000he)SO2/SO3转化率转化率空气预热器空气预热器电除尘器电除尘器（腐蚀）（腐蚀）要求：要求：1%f)SO2/SO3转化率转化率通常通常1kPa核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染21 催化剂失活原理及防治催化剂失活原理及防治a)灰分引起催化剂堵塞灰分破坏催化剂表面结构灰分引起催化剂堵塞灰分破坏催化剂表面结构解决方法：解决方法：使用表面涂料使催使用表面涂料使催化剂表面磨损降到最化剂表面磨损降到最低；低；选择合理的催化剂选择合理的催化剂间隔，解决催化堵塞间隔，解决催化堵塞问题。问题。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染22b)热烧结引起催化剂失活热烧结引起催化剂失活新催化剂新催化剂烧结后的烧结后的催化剂催化剂解决方法：解决方法：在催化剂中加入在催化剂中加入WO3；增加催化剂的耐热性。增加催化剂的耐热性。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染23c)碱金属中毒碱金属中毒(Ca,Na,K)解决方法：解决方法：减少启动和停机的次数减少启动和停机的次数;尽可能保持尽可能保持SCR系统处于干燥、温度适宜的环境系统处于干燥、温度适宜的环境;当系统不运行时，保证系统通道门始终关闭。当系统不运行时，保证系统通道门始终关闭。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染24d)催化剂砷中毒催化剂砷中毒As2O3O2未中毒的催化剂结构未中毒的催化剂结构砷中毒的催化剂结构砷中毒的催化剂结构解决方法：解决方法：TiO2/MoO3配方是公认的可以使催化剂具有抵抗配方是公认的可以使催化剂具有抵抗砷中毒能力的成分组合砷中毒能力的成分组合;MoO3可以同砷元素形成稳定的化合物可以同砷元素形成稳定的化合物,从而使从而使V2O5免于中毒。免于中毒。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染25e)NH3与与SO3反应生成硫酸氢氨和硫酸氨反应生成硫酸氢氨和硫酸氨问题一：盐碱的形成导致催化剂的堵塞问题一：盐碱的形成导致催化剂的堵塞CaO+SO3CaSO4问题二：硫酸氨和硫酸氢氨的形成导致催化剂活性问题二：硫酸氨和硫酸氢氨的形成导致催化剂活性部位的堵塞部位的堵塞SO3+NH3+H2ONH4HSO4(强粘性强粘性)SO3+2NH3+H2O(NH4)2SO4解决方法：解决方法：控制较低的控制较低的SO2/SO3转化率转化率;提高运行温度；提高运行温度；控制较低的氨逃逸量。控制较低的氨逃逸量。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染26 3 3 3 3、氨及氨区氨及氨区“储储”、“解解”、“喷喷”、“混混”核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染271、还原剂原料的选择、还原剂原料的选择 液氨液氨无色、刺激性恶臭味，加压储存，合格品含量大于无色、刺激性恶臭味，加压储存，合格品含量大于99.6%，转化为气态时膨胀，转化为气态时膨胀850倍，空气中浓度为倍，空气中浓度为15%28%时时易燃易燃烧烧和和爆炸爆炸。氨水氨水呈弱碱性，对人体有害，浓度为呈弱碱性，对人体有害，浓度为20%30%时相对较安全，时相对较安全，但运输的体积较大，运输的成本相对较高，在空气中达到一但运输的体积较大，运输的成本相对较高，在空气中达到一定浓度时定浓度时也可爆炸也可爆炸。尿素尿素需要水解或热解，转化为氨气时有需要水解或热解，转化为氨气时有H2O与与CO2产生，工艺产生，工艺复杂，设备与运行成本较高。复杂，设备与运行成本较高。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染282、尿素制备氨气工艺、尿素制备氨气工艺 水解法氨气供应系统水解法氨气供应系统核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染29 热解法氨气供应系统热解法氨气供应系统核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染303、喷氨格栅、喷氨格栅核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染第第2 2节节 选择性非催化还原法选择性非催化还原法1.1.化学原理化学原理2.2.各种影响因素各种影响因素3118:57核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染321.1.化学原理化学原理（1 1）SNCRSNCR工艺工艺它它由由还还原原剂剂贮贮槽槽、还还原原剂剂多多层层喷喷入入装装置置和和与与之之配配套套的的控控制制仪仪表表组组成成。还还原原剂剂贮贮运运和和操操作作系系统统与与SCR系系统统的的相相似似，但但所所需需的的还还原原剂剂量量比比SCR工工艺艺的多；的多；核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染33（2 2）氨逃逸的原因）氨逃逸的原因p因喷入点温度低影响氨与因喷入点温度低影响氨与NOx的反应；的反应；p另一种是喷入的还原剂过量，导致还原剂不均匀分布。另一种是喷入的还原剂过量，导致还原剂不均匀分布。由由于于不不可可能能及及时时得得到到有有效效喷喷入入还还原原剂剂的的反反馈馈信信息息，所所以以控控制制SNCR体体系系中中氨氨的的逸逸出出是是相相当当困困难难的的，但但通通过过在在出出口口设设置置NH3、检检测仪可以得到改善。测仪可以得到改善。（3 3）还原剂喷入点的设置）还原剂喷入点的设置还还原原剂剂喷喷入入系系统统必必须须将将还还原原剂剂喷喷到到炉炉膛膛内内最最有有效效的的部部位位因因为为NOx的的分分布布在在炉炉膛膛对对流流断断曲曲上上是是经经常常变变化化的的，如如果果喷喷入入控控制制点点太太少少或锅护整个断面上喷氨不均勾，则会出现较高氨逸出量。或锅护整个断面上喷氨不均勾，则会出现较高氨逸出量。SNCR法法的的喷喷氨氨点点应应选选择择在在锅锅炉炉炉炉膛膛上上部部相相应应的的位位置置，并并保保证证与烟气良好混合。若喷入的为尿素溶液，其质量分数宜为与烟气良好混合。若喷入的为尿素溶液，其质量分数宜为50%左右。左右。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染34（4 4）还原剂分布）还原剂分布对对于于大大型型燃燃煤煤锅锅炉炉，还还原原剂剂的的分分布布更更加加固固难难。多多层层投投料料同同单单层层投投料料一一样样在在每每个个喷喷入入的的水水平平切切面面上上通通常常都都要要遵遵循循锅锅炉炉负负荷荷改改变变引引起起温温度度变化的原则变化的原则。由由于于喷喷入入量量和和喷喷入入区区域域非非常常复复杂杂，要要做做到到很很好好的的调调节节也也是是困困难难的的。为为保保证证脱脱硝硝反反应应能能以以最最少少的的喷喷NH3量量达达到到最最好好的的还还原原效效果果，必必须须设设法法使使NH3与与烟烟气气良良好好地地混混合合；若若喷喷入入的的NH3不不充充分分反反应应，则则泄泄漏漏的的NH3不不仅仅会会使使烟烟气气中中的的飞飞灰灰沉沉积积在在锅锅炉炉尾尾部部的的受受热热面面上上，而而且且遇遇到到SO3会会生成铵盐，可能造成生成铵盐，可能造成空气预热器堵塞和腐蚀空气预热器堵塞和腐蚀。（5 5）SNCRSNCR反应温度反应温度SNCR法法的的化化学学基基础础是是在在炉炉膛膛9001100温温度度区区域域内内、在在无无催催化化剂剂条条件件下下，NH3或或尿尿素素等等氨氨基基还还原原剂剂可可以以选选择择性性地地还还原原烟烟气气中中的的NOx，基本上不与烟气中的，基本上不与烟气中的O2发生作用。发生作用。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染35（6 6）SNCRSNCR反应原理反应原理p当当温温度度较较高高时时，NH3会会被被氧氧化化为为NO，导导致致NOx排排放放浓浓度度增增大大。如如温温度过高还会促使度过高还会促使NH3发生热分解，均为不利；发生热分解，均为不利；p当当温温度度低低于于900时时，NH3的的反反应应不不完完全全，会会造造成成“氨氨穿穿透透”。因因此此，SNCR法温度。法温度。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染362.2.各种影响因素各种影响因素（1 1）温度对脱硝效率的影响）温度对脱硝效率的影响反应温度在反应温度在1000左右曲线存在拐点。左右曲线存在拐点。p高高于于1000时时，NOx脱脱除除率率由由于于氨氨的的热分解而降低。热分解而降低。p温温度度低低于于1000时时，由由于于脱脱硝硝反反应应不充分使氨的逸出量增加。不充分使氨的逸出量增加。研研究究表表明明，以以尿尿素素为为还还原原剂剂时时，温温度度的的影影响响有有相相同同的的趋趋势势，但但最最佳佳温温度度约约为为900。能能准准确确表表达达还还原原剂剂喷喷入入区区域域内内的的温温度度纵纵剖剖面面图图是是必必要要的的，还还原原剂剂在在最最佳佳温温度度窗窗口口停停留留的的时时间间长长，则则脱脱硝硝的的效效果果好好。停停留留时时间间超超过过1s则则可可以以获获得得最最大脱硝率。大脱硝率。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染37（2 2）NHNH3 3/NO/NOx x摩尔比对脱硝效率的影响摩尔比对脱硝效率的影响SNCR系系统统的的化化学学计计量量比比要要比比SCR的的大大，因因为为反反应应温温度度高高。必必然然有有不不少少的的还还原原剂剂被被热热分分解解，因因此此还还原剂的有效利用率较低。原剂的有效利用率较低。虽虽然然在在反反应应区区，生生成成按按盐盐的的副副反反应应不不存存在在，但但是是，烟烟气气中中原原有有的的SO3在在空空气气预预热热器器的的表表面面仍仍有有可可能能生成按盐生成按盐，也造成，也造成NH3的消耗。的消耗。SNCR系系统统，当当喷喷入入尿尿素素时时，可可能能产产生生较较多多的的N2O，而而且且它它随随着着NOx的的脱脱除除率率的的增增加加而而增增加加，这这表表明明相相当当部部分分脱脱除除的的NOx(约约1025)被被转转化化成成了了N2O，结结果果陡陡然然增增加加还原剂的消耗，使化学计量比增大。还原剂的消耗，使化学计量比增大。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染38（3 3）添加剂的作用）添加剂的作用许许多多研研究究都都证证明明，SNCR系系统统以以尿尿素素为为还还原原剂剂，同同时时掺掺入入某某些些添添加加剂剂能能取取得得良良好好效效果果。这这些些添添加加剂剂本本身身亦亦可可作作为为NOx的的还还原原剂剂，对对还还原原过过程程起起着着辅辅助助、促促进进和和强强化化作作用用，可可能能使使反反应应温温度度和和逸逸出出NH3的的浓浓度度降降低低，还还可可能能减减少少空空气气预预热热器器上上的的沉沉积积物物和和N2O的的产产生生，此此类类添添加加剂剂，或或称称促促进进剂剂，或或称称强强化化剂剂，有有烃烃类类、胺胺类类、酚酚类类、毗毗啶啶、有有机机按按盐盐、醇醇类类、糖糖类类以以及及纤纤维维有有机酸等。工业生产中有不少此类废物完全可以加以利用。机酸等。工业生产中有不少此类废物完全可以加以利用。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染39第第3 3节节 非选择性催化还原法非选择性催化还原法1.1.化学原理化学原理2.2.各种影响因素各种影响因素核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染401.1.化学原理化学原理在在一一定定温温度度和和催催化化剂剂作作用用下下，还还原原剂剂不不仅仅与与NOx反反应应生生成成N2，而而且且还还与与烟烟气气中中的的O2，作作用用生生成成CO和和H2O用用作作还还原原剂剂的的有有H2、CO和和CH4一一类类低低碳碳烃烃以以及及各各种种燃燃料料气气，催催化化剂剂一一般般采采用用Pt和和贵贵稀稀金金属属，以以A12O3为为载载体体。为为了了提提高高耐耐热热性性能能，可可在在载载体体上上涂涂以以钍钍(Th)和锆和锆(Zr)的氧化物。的氧化物。工工艺艺流流程程：是是废废气气经经预预热热后后，加加入入还还原原剂剂混混合合均均匀匀，送送进进NSCR反应器进行反应，净处后的气体经余热回收装置，然后排放。反应器进行反应，净处后的气体经余热回收装置，然后排放。操操作作条条件件：反反应应温温度度为为550800；空空间间速速度度为为11.127.8s-1(决决定定于于催催化化剂剂和和反反应应温温度度)；反反应应器器出出口口NOx浓浓度度可可控控制制在在410mgm3(以以NOx计计)以下。以下。（1 1）NSCRNSCR工艺工艺核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染41（2 2）化学反应过程）化学反应过程核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染422.2.各种影响因素各种影响因素还还原原剂剂的的用用量量必必须须充充足足，根根据据烟烟气气中中NOx和和O2的的浓浓度度计计算算确确定定。实际加入的实际加入的还原剂量还原剂量与与理论计算量理论计算量之比称为之比称为“燃料比燃料比”。当当燃燃料料比比大大于于100时时，脱脱硝硝率率可可达达92以以上上；当当燃燃料料比比减减小小到到90时，脱硝率降至时，脱硝率降至7080；一般燃料比采用；一般燃料比采用110120。（1 1）还原剂）还原剂为为了了防防止止催催化化剂剂发发生生失失活活和和中中毒毒现现象象，要要求求预预先先去去除除废废气气中中的的粉粉尘尘和和SO2等等。因因此此烟烟气气在在进进入入反反应应器器之之前前，先先经经除除尘尘和和洗洗涤涤脱脱硫硫，向向时时在在反反应应器器内内设设置置定定时时吹吹灰灰装装置置。由由此此可可见见NSCR宜宜置置于于除除尘尘脱脱硫硫系系统之后。统之后。（2 2）催化剂防失活）催化剂防失活核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染43第第4 4节节 组合法组合法1.1.SCR/SNCRSCR/SNCR法原理法原理2.2.工艺特点工艺特点核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染441.1.SCR/SNCR法原理法原理SNCR/SCR组组合合工工艺艺是是SNCR的的还还原原剂剂直直喷喷炉炉膛膛技技术术同同SCR利利用用逸逸出出氨氨进进行行催催化化反反应应结结合合起起来来，从从们们进进行行两两级级脱脱硝硝。它它是是把把SNCR工工艺艺的的低低费费用用特特点点同同SCR工工艺艺的的高高脱脱硝硝率率及及低低的的氨氨逸逸出出率率有有效效结结合合；理理论论上上，SNCR在在脱脱除除部部分分NOx的的同同时时也也为为后后面面的的SCR脱脱除除更更多多的的NOx提提供供了所需的氨。了所需的氨。（1 1）SCR/SNCRSCR/SNCR布置布置核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染45（2 2）技术关键）技术关键在在组组合合工工艺艺中中，至至关关重重要要的的问问题题是是使使氨氨与与烟烟气气充充分分混混合合。控控制制氨氨的的分分布布以以适适应应NOx分分布布的的变变化化是是非非常常困困难难的的。并并且且锅锅炉越大，这种分布就越差炉越大，这种分布就越差。如如果果SCR催催化化剂剂上上的的氨氨得得不不到到充充足足的的NOx，那那么么，一一部部分氨没发生反应就通过了催化剂；分氨没发生反应就通过了催化剂；如如果果局局部部高高浓浓度度NOx烟烟气气中中没没有有充充足足的的氨氨，则则在在这这些些催催化化区区域域没没有有NOx还还原原反反应应发发生生，结结果果是是脱脱硝硝率率下下降降和和排排气气逃逃逸氨增加逸氨增加。为为了了消消减减这这种种分分布布不不均均匀匀的的影影响响，在在组组合合上上艺艺的的设设计计中中应应在在标标准准SCR反反应应器器上上安安装装一一个个辅辅助助氨氨喷喷射射系系统统，准准确确调调节节辅助氨喷射量可以避免产生催化剂的缺氨区域。辅助氨喷射量可以避免产生催化剂的缺氨区域。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染462.2.工艺特点工艺特点组组合合工工艺艺脱脱硝硝率率是是SNCR工工艺艺特特性性、氨氨的的喷喷入入量量及及扩扩散散速速率率和和SCR催催化化剂剂体体积积的的函函数数。要要达达到到90以以上上脱脱硝硝率率和和氨氨逃逃逸逸浓浓度在度在3.8mg/m3以下以下的要求，采用本工艺在技术上是可行的。的要求，采用本工艺在技术上是可行的。不不过过，脱脱硝硝率率还还必必须须遵遵循循同同还还原原剂剂的的消消耗耗量量和和所所需需催催化化剂剂体体积积相相匹匹配配和和均均衡衡的的设设计计思思路路，本本工工艺艺的的运运行行特特性性直直接接决决定定进进入入催催化化剂剂的的NH3和和NOx的的分分布布状状况况，分分布布偏偏差差大大将将影影响响催催化化剂剂的的运运行行适应能力，这些在设计时一定要考虑周密。适应能力，这些在设计时一定要考虑周密。组组合合工工艺艺也也可可以以用用尿尿素素作作还还原原剂剂，但但要要注注意意尿尿素素喷喷入入点点的的温温度度应应低低于于SNCR脱脱除除NOx所所需需的的最最佳佳温温度度，因因为为此此温温度度有有利利于于NH3的的生生成成，能能有有效效地地为为催催化化反反应应提提供供足足够够的的氨氨，但但是是SNCR的的脱硝率只有脱硝率只有30%，典型的组合装置的脱硝率能达到，典型的组合装置的脱硝率能达到84。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染47第第5 5节电子束照射法节电子束照射法1.1.辐照反应原理辐照反应原理2.2.反应条件反应条件核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染481.1.辐照反应原理辐照反应原理（1 1）NHNH3 3的作用的作用电电子子束束辐辐照照法法(EBA)实实际际上上属属于于干干式式氨氨法法脱脱硝硝技技术术，但但此此处处的的氨不足还原剂而是中和剂。氨不足还原剂而是中和剂。（2 2）幅照反应途径）幅照反应途径在在电电子子束束辐辐照照下下，烟烟气气中中的的O2和和H2O首首先先被被高高能能电电子子激激发发产产生生强强氧氧化化性性的的活活性性基基团团O、OH和和HO2，烟烟气气中中的的NOx被被这这些些活活性性基基团团迅迅速速氧氧化化成成NO2，并并与与H2O作作用用生生成成HNO3。HNO3与与喷喷入入烟烟气气中的中的NH3发生化学反应，产生硝铵。发生化学反应，产生硝铵。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染492.2.反应条件反应条件（1 1）温度）温度在在温温度度70左左右右曲曲线线出出现现拐拐点点。低低于于70，脱脱硝硝率率随随温温度度降降低低而而降降低低，高高于于70。脱脱硝硝率率随随温温度度升升高高而而降降低低；因因此此脱脱硝硝反反应应的的最最佳佳温温度应为度应为70左右；左右；核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染50（2 2）化学计量比）化学计量比喷喷入入的的氨氨量量决决定定于于化化学学计计量量比比，当当计计量量比比为为1时时，脱脱硝硝率率达达到到80，提提高高喷喷氨氨量量，即即计计量量比比大大于于1，脱脱硝硝率率变变化化不不大大，略略有有下下降降，此此时时排排气气中中逸逸出出氨氨量量将将大大增增。NOx去去除除率率与与添添加加NH3和和逸逸出出氛氛的的关关系系见见图图5-17。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染51（3 3）轴照剂量）轴照剂量通通常常脱脱硝硝率率随随电电子子束束剂剂量量的的增增加加而而增增加加，逸逸出出氨氨随随剂剂量量增增大大而而减减少少。当当剂剂量量在在1820kGy时时即即可可达达80的的脱脱硝硝率率。脱脱硝硝率率与与辐辐照照剂剂量量的关系见图的关系见图5-18。电电子子束束辐辐照照法法脱脱硝硝常常与与脱脱硫硫同同时时使使用用，能能达达到到90以以上上的的脱脱硫硫率率和和80的的脱脱硝硝率率，实实属属一一举举三三得得，减减排排了了SO2和和NOx，还还副副产产附加值较高的硫硝铵化肥。附加值较高的硫硝铵化肥。不不过过，目目前前的的情情景景是是电电子子束束发发生生装装置置似似乎乎还还处处于于“曲曲高高和和寡寡”阶阶段段，投投资资利利运运行行费费偏高，所以至今还不易推广应用。偏高，所以至今还不易推广应用。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染52第第6 6节节 其它干法脱硝技术其它干法脱硝技术1.1.分子筛法分子筛法2.2.活性炭法活性炭法3.3.碳热还原法碳热还原法核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染531.1.分子筛法分子筛法（1 1）分子筛）分子筛分分子子筛筛是是一一种种人人工工合合成成的的泡泡沸沸石石，是是具具有有微微孔孔的的立立方方晶晶体体硅硅酸酸盐盐，通通式式为为Mex/n(Al2O3)x(SiO2)ymH2O(Me为为金金属属阳阳离离子子，x/n为为n价价金金属属阳阳离离子子数数，m为为结结晶晶水水的的分分子子数数)；分分子子筛筛的的微微孔孔丰丰富富，吸吸附附容容量量大大，孔孔径径均均一一，又又是是离离子子型型吸吸附附剂剂，有有较较强强的的吸吸附附选选择择性性，对对些些极极性性分分子子在在较较高高温温度度和和较较低低分分压压下下也也有很强的吸附能力有很强的吸附能力。分分子子筛筛是是优优良良的的吸吸附附刘刘。常常用用品品种种很很多多，有有氢氢型型丝丝光光沸沸石石、电沸石电沸石、脱铝丝光沸石脱铝丝光沸石和和13x型分子筛型分子筛等。等。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染54（2 2）分子筛脱硝原理）分子筛脱硝原理在在分分子子筛筛中中，最最常常用用的的是是丝丝光光沸沸石石。丝丝光光沸沸石石的的比比表表面面积积为为5001000m2/g。内内晶晶表表面面丰丰富富且且高高度度极极化化，微微孔孔单单一一、均均匀匀，大大小小接接近近一一般般分分子子。当当NO2通通过过筛筛床床时时，由由于于H2O和和NO2分分子子的的极极性性较强，就选择性地被吸附在表面上生成较强，就选择性地被吸附在表面上生成HNO3，放出，放出NO放放出出的的NO与与废废气气中中的的O2作作用用生生成成NO2，再再被被上上层层筛筛床床吸吸附附，如如此此反反复复进进行行。吸吸附附剂剂达达到到饱饱和和吸吸附附后后，即即可可用用蒸蒸汽汽加加热热再再生生处处理理；解解吸吸后后得得到到高高浓浓度度NOx可可回回收收利利用用，分分子子筛筛则则重重复复使使用用，吸吸附附与与再再生切换操作通常采用生切换操作通常采用二塔并联二塔并联。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染55（3 3）分子筛脱硝工艺）分子筛脱硝工艺核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染56（4 4）吸附过程）吸附过程根根据据吸吸附附力力的的性性质质，吸吸附附过过程程有有物物理理吸吸附附和和化化学学吸吸附附之之分分，物物理理吸吸附附主主要要是是靠靠引引分分子子问问的的范范德德华华引引力力产产生生的的，它它可可以以是是单单分分子子层层吸吸附附，也也对对以以是是多多层层吸吸附附，而而化化学学吸吸附附是是靠靠吸吸附附剂剂与与吸吸附附质质之之问问的的化化学学键键力力产产生生的的，只只能能单单层吸附。层吸附。同同一一物物质质在在较较低低温温度度下下可可能能发发生生的的是是物物理理吸吸附附，而而在在较较高高温温度度下下所所经经历历的的往往往往又又是是化化学学吸吸附附。物物理理吸吸附附常常发发生生在在化化学学吸吸附附之之前前，当当吸吸附附剂剂逐逐渐具备足够高的活化能用才发生化学吸附，亦可能两种吸附同时发生。渐具备足够高的活化能用才发生化学吸附，亦可能两种吸附同时发生。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染572.2.活性炭活性炭法法（1 1）活性炭脱硝过程）活性炭脱硝过程活活性性炭炭对对NOx的的吸吸附附能能力力高高于于分分子子筛筛和和硅硅胶胶，可可用用于于硝硝酸酸尾尾气气处处理理，回回收收NOx，活活性性炭炭再再生生后后循循环环使使用用。采采用用某某种种特特殊殊的的活活性炭作为吸附剂时，一部分碳直接参与还原反应，生成性炭作为吸附剂时，一部分碳直接参与还原反应，生成N2（2 2）活性炭特点）活性炭特点由由于于活活性性炭炭在在300以以上上有有自自燃燃的的可可能能，再再生生处处理理比比较较困困难难。活活性性炭炭是是由由石石墨墨微微晶晶和和无无定定形形碳碳组组成成的的固固体体，是是一一种种环环境境友友好好材材料料，拥拥有有发发达达的的微微孔孔结结构构和和丰丰富富的的表表面面积积及及表表面面基基团团，还还具具有有优优良良的的负负载载和和还还原原性性能能力力，利利用用活活性性炭炭作作为为催催化化剂剂的的载载体体可可降降低低反反应应温温度度和和替替代代NH3起起还还原原剂剂的的作作用用。活活性性炭炭的的微微孔孔约约占占总总表表面面积积的的95，是决定吸附性能高低的主要因素。，是决定吸附性能高低的主要因素。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染58（3 3）活性炭的活性位）活性炭的活性位活活性性炭炭的的内内、外外表表面面原原子子的的不不饱饱和和性性，往往往往与与环环境境中中的的氢氢、氧氧元素作用形成元素作用形成含氧基团含氧基团，从而决定其表面的，从而决定其表面的酸碱性酸碱性和和亲疏程度亲疏程度；酸性基团酸性基团是是NH3的吸附活性位，的吸附活性位，碱性基团碱性基团是是NOx的吸附活性位。的吸附活性位。活活性性炭炭应应用用于于烟烟气气脱脱硝硝，主主要要是是通通过过催催化化还还原原和和催催化化氧氧化化两两个个途途径径实实现现的的。活活性性炭炭能能在在较较低低温温度度下下完完成成催催化化还还原原反反应应，但但活活性性不不够够高高。经经HNO3或或H2SO4处处理理的的活活性性炭炭能能大大大大增增加加表表面面含含氧氧基基团团的的数量，因而有利于大量吸附数量，因而有利于大量吸附NH3和提高脱硝率。和提高脱硝率。核动力装置控制核动力装置控制燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染燃烧与污染59（4 4）ACAC载体催化剂载体催化剂由由于于活活件件炭炭拥拥有有十十富富的的孔孔隙隙结结构构和和表表面面基基团团，赋赋予予了了作作为为催催化化剂剂载载体体的的优优异异功功能能，因因而而产产生生了了以以活活性性炭炭(AC)为为载载体体的的催催化化剂剂，例例如如担担载载量量力力5的的V2O5/AC催催化化剂剂在在220温温度度下下，取取得得脱脱硝硝率率超超过过95的的效果。效果。活活性性炭炭本本身身具具有有还还原原能能力力，这这种种还还原原能能力力与与活活性性炭炭的的品品质质有有关关。在在一一定定程程度度上上，活活性性炭炭的的表表面面性性质质、孔孔径径分分布布决决定定了了催催化化剂剂的的活活性性，关键在活性组分金属离子被氧氧化和被碳还原的难易程度。关键在活性组分金属离子被氧氧化和被碳还原的难易程度。在在反反应应过过程程中中，NO在在金金属属离离子子上上被被解解离离吸吸附附，并并被被吸吸附附态态氧氧氧氧化化成成高高价价态态，然然后后这这些些氧氧化化物物被被碳碳还还原原，使使催催化化剂剂活