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现状:NOx的生成机理:热力型NOx燃料型NOx例如:选择性催化还原法(SCR)、热力脱硝等。烟气脱硝技术NOx的水溶性和反应活性差,治理比较困难,技术要求高,迄今为止世界各国开发的燃煤烟气NOx治理技术种类比较多。按脱除机理不同主要分为两大类:即传统NOx治理技术和等离子体过程NOx治理技术。烟气脱硝技术按照其作用原理的不同,可分为催化还原、吸收和吸附三类,按照工作介质的不同可分为干法和湿法两类。目前,干法脱硝占主流地位。原因是NOx与SO2相比,缺乏化学活性,难以被水溶液吸收;NOx经还原后成为无毒的N2和O2,脱硝的副产品便于处理;以NH3为主的氨基还原剂对烟气的NO可选择性吸收。湿法与干法相比,主要缺点是装置复杂且庞大;排水要处理,内衬材料腐蚀,副产品处理较难,电耗大。干法烟气脱硝技术,包括采用催化剂来促进NOx还原反应的选择性催化还原法、非选择性催化还原法、以及电子束照射法和同时脱硫脱硝法等(一)选择性催化还原法(SCR)选择性催化还原法(SCR)是工业上应用最广的一种脱硝技术,可应用与电站锅炉、工业锅炉、燃起锅炉、内燃机、化工厂以及炼钢厂,理想状态下,可使NOx的脱除率达到90%以上,但实际上由于氨量的控制误差而导致二次污染等原因使得通常仅能达到65%-80%的净化效果。由于此法效率高,是目前能找到的最好的可以广泛用于固定源NOx治理的技术。氨和烟气混合物通过催化床,在那里氨和NOx反应生成气体N2和水气,反应式:4NH3+4NO+O24N2+6H2O8NH3+6NO27N2+12H2O反应式以第一式为主,因为烟气中几乎95%的NOX是以NO的形式存在的。在没有催化剂的情况下,上述化学反应只在很窄的温度范围(980℃左右)进行。通过使用适当的催化剂。上述反应可以在200-450℃的温度范围有效进行。在反应过程中,NH3可以选择性的和NOX反应生成N2和H2O,而不是被O2所氧化,因此反应被称为具有“选择性”SCR技术最早是在1950年由美国人首先提出来,1972年在日本开始正式研究和开发,并于1978实现了工业化。1983年在日本竹原电厂3号机组700MW全负荷应用成功,NOX脱除率达到80%,继日本之后,德国于1980年代中叶引进SCR技术,1993年美国燃煤系统SCR装置在新泽西州的285MW热电厂建成投产,运转证明SCR法技术上是可行的,运转上是稳定的。SCR技术虽然已经实现了工业化,且又很多优点,如:反应温度低,催化剂不含贵金属,寿命长等,但也存在有缺点:(1)由于使用了腐蚀性很强的液氨或氨水,对管路设备的要求高,造价昂贵;(2)由于NH3的计算控制加入量会出现误差,容易造成二次污染;(3)易泄漏,操作及存储困难,且易于形成(NH4)2SO4;(4)只适用于固定源的净化,难以解决如汽车发动机等移动源产生的NOX脱除问题。后来由于优化操作条件,改进了催化剂及其载体,使该技术日趋成熟。SCR工艺流程及脱硝装置的布置:1.烟气所携带的飞灰中含有Na、K、Ca、Si、As等成分时,会使催化剂“中毒”或受污染,从而降低催化剂的效能;2.飞灰对催化剂反应器的磨损和使催化剂反应器蜂窝状通道堵塞;3.如烟气温度升高,会使催化剂烧结或使之再结晶而失效4.如烟气温度降低,NH3会和SO3反应生成(NH4)2SO4,从而堵塞催化反应器通道和空气预热器;5.高活性的催化剂会使烟气中的SO2氧化成SO3为了尽可能延长催化剂的使用寿命,除了应选择合适的催化剂之外,要使反应器通道有足够的空间可以防堵塞,同时还要有防腐措施。②布置在静电除尘器和空气预热器之间如图,这时温度为300-400℃的烟气先经过静电除尘器以后再进入催化剂反应器,这样可以防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和将反应器磨损或堵塞,但烟气中的SO2始终存在,因此烟气中的NH3和SO3反应生(NH4)2SO4而发生堵塞的可能性仍然存在。采用这一方案的最大问题是,静电除尘器无法在300-400℃的温度下正常运行,因此很少被采用。③布置在湿法烟气脱硫装置FGD之后当锅炉尾部烟道中装有湿法烟气脱硫装置FGD时,可将催化剂反应器装于FGD装置之后,这样催化剂将完全工作在无尘、无SO2的“干净”烟气中,由于不存在飞灰对反应器的堵塞及磨损问题,也不存在催化剂的污染和中毒问题,因此可以采用高活性的催化剂,并使反应器布置紧凑,以减少反应器的体积。当催化剂在“干净”烟气中工作时,其工作寿命可达3-5年(在“不干净”烟气中的工作寿命为2-3)。这一布置方式的主要问题是,当反应器布置在湿式FGD脱硫装置后时,其排烟温度仅为50-60℃,因此,为使烟气在催化剂反应器之前达到所需要的反应温度,需要在烟道内加装燃油或燃烧天然气的燃烧器,或蒸汽加热的换热器