燃煤電站煙氣中NO,排放量的控制技術(shù)
燃燒后居對(duì)NO.排放量的控制技術(shù)主要是指煙氣脫硝凈化技術(shù),即把已生成的NO.還原為
.從而脫除煙氣中的NO,按治理工藝可分
為濕法脫確和干法脫確。有工業(yè)業(yè)績(jī)的脫確技術(shù)
主要包括酸吸收法、堿吸收法、選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、吸附
法、等離子
體活化法等。此外,近十幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外一些科研人員還開(kāi)發(fā)了用微生物來(lái)處理含NO,廢氣的
方法,成為研究的熱點(diǎn)。
(一)濕法煙氣脫硝技術(shù)
濕法煙氣脫硝是利用液體吸收劑將NO.溶解的原理來(lái)凈化燃煤煙氣的,其最大的障礙是
NO很難溶于水,
往往要求將NO首先氧化為NO2,為此一般先將NO通過(guò)與氧化劑03、
ClO,或KMnO,反應(yīng),氧化生成NO2,然后NO,被水或堿性溶液吸
收,實(shí)現(xiàn)煙氣脫硝。
(二)干法脫硝技術(shù)
與濕法煙氣脫硝技術(shù)相比,干法煙氣脫硝技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是:基本投資低,設(shè)備及工藝
過(guò)程簡(jiǎn)單,脫除NO。的效率也較高,無(wú)廢水和廢棄物處理,不易造成二次污染,目前有工程
應(yīng)用的主要技術(shù)有選擇性催化還原法
(SCR)脫硝技術(shù)、選擇性非催化還原法(SNCR)脫
硝技術(shù)、電子束治理技術(shù)等。
選擇性非催化還原法(SNCR)脫硝技術(shù)
SCR技術(shù)的催化劑費(fèi)用通常占到SCR系統(tǒng)初始投資的50%~60%,其運(yùn)行成本在很大
得度上受催化劑壽命的影響,選擇性非催化氧化
還原法(Selective Non-Catalytic Reduction,
ANCR)應(yīng)運(yùn)而生。其基本原理是把含有NH,基的還原劑(如氨、尿素、氨水、
碳酸氫銨
每)噴入爐膛溫度為800~1200℃這一狹窄的溫度范圍區(qū)域,在沒(méi)有催化劑的情況下,該還
原劑迅速熱分解或揮發(fā)成NH3
并與煙氣中的NO,進(jìn)行反應(yīng),使得NO,還原成N2和H20,而
且基本上不與02發(fā)生作用。
SNCR法的還原劑可以是NH3、尿素或其他氨
基,其反應(yīng)機(jī)理也較復(fù)雜。當(dāng)以尿素為還
原劑時(shí),其工藝流程見(jiàn)圖1-15,其反應(yīng)方程式可簡(jiǎn)單表示為
H?NCONH2+2NO+1/202=-2N2+CO2+2H20
同 SCR工藝類(lèi)似,SNCR工藝的NO,的脫除效率主要取決于反應(yīng)溫度、NH3與NO,的化
學(xué)計(jì)量比、混合程度、反應(yīng)時(shí)間等。研究表
明,SNCR工藝的溫度控制至關(guān)重要,若溫度過(guò)
低,NH3的反應(yīng)不完全,容易造成NH3泄漏;而溫度過(guò)高,NH3則容易被氧化為NO,
抵消
了NH,的脫除效果。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致還原劑損失和NO,脫除效率下降。通常,煤粉
爐設(shè)計(jì)合理的SNCR工藝能達(dá)到
30%~50%的脫除效率,循環(huán)流化床鍋爐SNCR系統(tǒng)的效率
可以大于50%。
選擇性非催化還原法工藝,最初由美國(guó)的Exxon公司發(fā)明,
并于1974年在日本成功投
入工業(yè)應(yīng)用,20世紀(jì)80年代末歐盟國(guó)家一些燃煤電站也開(kāi)始了SNCR技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用,美
國(guó)的SNCR技術(shù)在
燃煤電站的工業(yè)應(yīng)用是從90年代初開(kāi)始的。目前國(guó)內(nèi)的江蘇利港三期2x
600MW、江蘇閥山一期2×600MW機(jī)組、華能伊敏2×600MW
電廠、廣州瑞明電力公司2x
125MW機(jī)組已經(jīng)建成投運(yùn),其他還有廣州梅山熱電廠、南海江南發(fā)電廠等小型機(jī)組也先后
投人運(yùn)營(yíng)。
該法的優(yōu)點(diǎn)是不需要催化劑,投資較SCR法小,比較適合于環(huán)保要求不高的改造機(jī)組,
但存在如下一些問(wèn)題:①效率不高;②反
應(yīng)劑和運(yùn)載介質(zhì)(空氣)的消耗量大;③氨的進(jìn)
漏量大;④生成的(NH,)250。和NH。HSO,會(huì)腐蝕和堵塞下游的空氣預(yù)熱器等設(shè)
備。
(三)電子束治理技術(shù)
電子束(Electron Beam,EB)法的原理是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束,直接照
贊處理的氣體,
通過(guò)高能電子與氣體中的氧分子發(fā)水分子能撞,使之器解、電高,形成非
平衡等離子體,其中所產(chǎn)生
應(yīng),使之氧花去除高高生的
大量活性粒子(如O日、02-和HO5等)與污染物進(jìn)行反
16。許多國(guó)家已經(jīng)建立了一批電子束試驗(yàn)設(shè)施和示范車(chē)間。日本、德國(guó)、
美國(guó)和波蘭的示范
車(chē)間運(yùn)行結(jié)果表明,這種電子
系統(tǒng)去除SO2的總效率通常超
過(guò)95%,去除NO。的效率達(dá)到
80%~85%。
電子束照射
法脫除NO。的
技術(shù),是當(dāng)今煙氣系統(tǒng)脫硝的
一項(xiàng)新技術(shù),可以同時(shí)處理大
型燃煤電站的SO2、NO。和飛
難灰,但電子束照射法仍
有不少
缺點(diǎn):①能量利用率低,當(dāng)電子能量降到3eV以下后,將失去分解和電離的功能,剩余的能量將浪費(fèi)掉;②電子束法所
采
用的電子槍價(jià)格昂貴,電子槍及靶窗的壽命短,所需的設(shè)備及維修費(fèi)用高;③設(shè)備結(jié)構(gòu)
復(fù)雜,占地面積大,X射線的屏蔽與防護(hù)
費(fèi)用較大。上述原因限制了電子束法的實(shí)際應(yīng)用和
推廣。