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湿法烟气脱硝技术现状及发展

北极星环保网来源:化工进展 杨加强2018/1/20 10:32:11我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝技术 湿法脱硝 超低排放

北极星环保网讯:NOx是导致酸雨、形成以及造成温室效应的主要污染物之一,减少NOx排放是绿色发展的必然要求。本文综述了湿法脱硝技术现状,介绍了碱液吸收法、酸吸收法、络合吸收法、液相吸收还原法、微生物法、氧化吸收法的脱硝原理,详细阐述了NaClO2、NaClO、H2O2、O3、黄磷乳浊液氧化法、光催化、电环境技术、磷矿浆泥磷一体化脱硫脱硝法的氧化吸收脱硝技术原理和技术特点。

湿法脱硝技术

分析了脱硝新技术的一些进展,光催化、电环境技术发展迅速,有许多优点,是湿法脱硝技术耦合的重要方向,磷矿浆泥磷一体化脱硫脱硝法通过磷化工与湿法脱硝技术的耦合,充分利用磷化工生产的各个环节,实现原料产品内部循环一体化,在磷化工行业拥有良好的应用前景。

指出未来脱硝技术总体要求是低成本、高效、绿色,技术总体发展趋势是多种技术耦合实现多种污染物协同脱除;不同区域、不同行业适用于不同的脱硝技术,应根据资源状况、产品用途合理选择技术方法,降低NOx排放,降低处理回收成本,提高经济性。

氮氧化物(NOx)主要包括NO和NO2,是导致酸雨、破坏臭氧层、形成光化学烟雾、造成温室效应的主要污染物之一,严重威胁人类的生活环境[1-2]。目前,世界各国对NOx的排放限制越来越严格,我国2012年出台的《火电厂大气污染物排放标准》规定新建厂区NOx排放限值为100mg/m3;我国《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》提出新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6%条件下,NOx排放浓度分别≤50mg/m3)。因此,开发高效率、低能耗、二次污染小、投资少的脱硝方法具有重要的现实意义。

1脱硝现状及主要的烟气脱硝技术

NOx主要来源于煤的燃烧,燃煤烟气排放的NOx约占全国NOx总排放量的90%。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,且超过80%的煤炭用于燃烧,拥有较大的NOx排放基量,预计到2020年,NOx排放总量将超过2900万吨[3]。

2015年7月16日,环保部在发布的《关于编制“十三五”燃煤电厂超低排放改造方案的通知》中提出,在《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》原有的任务基础上,进一步要求有条件的企业将原计划2020年完成的超低排放任务提前至2017年完成,不具备条件的企业将面临被淘汰的危险,脱硝形势严峻[4]。

脱除燃煤烟气中NOx的技术可分为燃烧前脱硝、燃烧中脱硝和燃烧后脱硝三类。燃烧前脱硝是通过一定的物理或化学方法对燃料进行前处理进而达到NOx减排的目的,常采用加氢脱硝、洗选或配煤技术等方法提高煤的质量,减少NOx的生成。

加氢脱硝是使煤中的芳烃、烯烃选择性加氢饱和,将氮、硫等化合物氢解;煤的洗选是通过对煤进行处理除去煤中的灰分、矸石、硫等杂质,并根据煤的种类、粒度、灰分等将其分成不同等级;配煤技术则是将不同种类、等级的煤按照优化的比例搭配燃烧,以提高煤燃烧效率或降低污染气体的排放。

加氢脱硝技术要求高,工艺尚不成熟,对煤质要求高,我国符合加氢要求的理想煤储量不多;洗选和配煤技术具体方案实施难度大,成本较高,脱硝效果不显著,因此燃烧前脱硝技术工业应用不多。燃烧中脱硝是通过改变燃烧条件或燃烧方法等手段降低NOx的生成量,包括低氮燃烧、低氧燃烧、分级燃烧、烟气再循环等技术。

该类方法投资低,但脱硝率不高,常配合SNCR、SCR等技术使用,通过燃烧中脱硝以减轻后续SNCR、SCR脱硝负担,是一种相对经济有效的脱硝方法。燃烧后脱硝是通过一定的方法除去排放烟气中的NOx,主要有干法和湿法两类。干法中的SCR技术成熟、脱硝率高[5],是目前国内外工业脱硝的主导技术,但存在投资高、催化剂再生费用高、氨易逸出等问题。

2015年环保部办公厅将废弃脱硝催化剂归为危险废弃物进行管理,使得废弃催化剂的处理成为该技术应用中的又一道难题。和干法相比,湿法脱硝技术具有投资低、二次污染小等优点,是脱硝技术发展的重要方向。

2湿法烟气脱硝技术

湿法烟气脱硝技术是通过液相对烟气洗涤、吸收脱氮的一种方法。其原理有氧化和还原两种,主要采用氧化吸收法,即利用氧化剂和NO发生氧化反应,将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2,再利用溶液进行吸收;还原法则是添加还原剂将NOx还原为N2直接排放。湿法烟气脱硝技术具体可分为碱液吸收法、酸吸收法、络合吸收法、液相吸收还原法、氧化吸收法等。

2.1碱液吸收法

NO2或一定比例的NO/NO2混合气可以很好地溶解于碱性溶液中,因此可以用碱液对NOx进行吸收脱除。这里所用的吸收液一般是指金属的氢氧化物(如Na、K、Mg等)或弱酸盐等物质形成的碱性溶液,常用的有烧碱、纯碱、石灰乳、氨水等,NOx被吸收后,反应产物为硝酸盐和亚硝酸盐,这些盐类可以通过蒸发结晶分离加以回收利用。

但NO在水和碱液中的溶解度都很低,当NO2/NO气体摩尔比例小于0.5时,NO只能有一部分被吸收,所以这种方法一般适用于NO2含量比较高的尾气,如硝酸厂排放的废气[6]。对于火电厂或其他燃煤锅炉,废气中的NOx大多为NO(一般90%以上),不适宜采用这种方法。

延伸阅读:

烟气SCR脱硝介绍及氨逃逸产生的问题

燃煤电厂灵活调峰宽温差SCR脱硝催化剂以及超低排放技术

最新最全 国内外脱硝技术的现状及展望

几种烟气脱硝技术适应性特点及优缺点比较

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