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焦化烟气脱硝技术研究现状与进展

北极星环保网来源:冶金 郭凯岳 周景伟等2019/6/28 9:27:01我要投稿

北极星环保网讯:本文介绍了传统SCR烟气脱硝技术的研究现状和进展。同时也对目前重点研究的脱硫脱硝一体化技术包括臭氧氧化法、吸附法、等离子体法、液相氧化吸收法等技术做了详细分析。分类阐述了各种脱硝技术的机理与技术特点,展望了未来脱硝技术的发展方向。

在烟气治理领域焦炉烟气脱硝一直是时下关注的重点,特别是国家颁布了最新的《炼焦化学工业污染物排放标准》之后,对焦化烟气脱硝技术提出了更高的要求。介绍了传统SCR烟气脱硝技术的研究现状和进展。

同时也对目前重点研究的脱硫脱硝一体化技术包括臭氧氧化法、吸附法、等离子体法、液相氧化吸收法等技术做了详细分析。分类阐述了各种脱硝技术的机理与技术特点,展望了未来脱硝技术的发展方向。

1、引言

我国钢铁生产量在世界排名首位,同时也是生产焦炭最多的国家。根据国家统计局的报告显示,去年我国生产粗钢量达到8.08亿吨,同比增长1.2个百分点,迄今为止国内现存焦化厂有600多家,焦炭产量同比增长0.6%,达到4.49亿吨。目前测算分析在国内焦化厂生产作业时产生烟气中NO 的平均浓度标况下高达650mg/m3,如若不严格治理环境危害极大。我国在2012年颁布了新的炼焦化学工业污染物排放标准,对焦炉烟气排放浓度做出了更加严格的规定。

特别是敏感区域排放的烟气中NOx要小于150mg/m3、SO2不得超过30mg/m3,治理焦炉烟道气中的SO2和NOx已经成为焦化行业的重点环保项目。据测算这些烟气达到国家焦化行业NOx排放标准,每年可减少NO的排放量26万吨左右。

目前关于烟气脱硝的方法中应用最成熟的还是SCR催化脱硝技术,特别是低温脱硝技术仍是目前研究的重点。而近年来,很多厂区由于空间限制项目升级改造时开始考虑占地面积更小的同步脱硫脱硝的烟气脱硫脱硝一体化技术,同时还具有投资运行费用低的特点,越来越受到研究者和生产厂家的青睐。

2、烟气脱硝技术

2.1 选择性催化还原技术

选择性催化还原脱硝技术(Selective Catalytic Reduction,简称SCR)是现在工业上运行较多的烟气脱硝技术,其主要利用NH3、尿素等为还原剂,在适当的催化剂上有选择性地将NO二还原为无毒无害的产物N2和H2O,其反应方程式一般认为是:

4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2 → 3N2+6H2O

目前针对焦炉烟气特点脱硝主要采用中低温SCR烟气脱硝技术,中温烟气脱硝技术在燃煤电厂中已经得到广泛应用,其催化剂温度窗口为300-450℃,而国内焦化厂烟气出口温度多在160-230℃之间。因此低温脱硝技术逐渐成为主流烟气处理方法,因此低温脱硝催化剂的研究便成了当下研究的热点问题。

低温下关于催化剂的研究主要集中在保证足够的脱硝效率和对复杂烟气条件的适应性上,特别是抗硫抗水性能的提高。张春艳通过实验制备的板式催化剂量化厚度为0.7mm,在120min的实验后形貌完好磨损率仅0.48%,低温温度窗口下脱硝率为81%,达到了国外领先的生产水平。

但在高硫时催化效率还未能达到进口催化剂水平。管斌将SHS 法制备的Ti0.9V0.1O2-δ催化剂和以往浸渍法制备的3%V2O5/TiO2催化剂的催化脱硝性能进行对比,得出Ti0.9V0.1O2-δ催化剂对NOx 有更高的去除效率,对N2 的选择性更强,特别是低温活性更是得以大幅提高,而脱硝反应温度窗口由V2O5/TiO2 催化剂的300-400℃最低降到150℃。

邹鹏研究对比了Mn、Fe、W和Ce 分别做催化助剂对V2O5/TiO2脱硝效果的影响,实验证明Mn 和Ce 比Fe和W具有更好反应效率。实验优选出的3V5Mn5Ce/TiO2-W催化剂在220℃时NO 去除率达99. 4%。Gao X 等实验研究了活性炭负载钒氧化物的V2O5/AC催化剂的活性,结果在低温150℃时,NOx 转化率达94 %,并且无NH4NO3 沉积;对于其中的原因通过TPD 与IR 光谱实验探究发现100℃时NH4NO3会发生沉积,但温度升高到约130℃时便分解为N2。

延伸阅读:

焦化烟气旋转喷雾法脱硫+SCR脱硝技术典型应用案例

低温焦化烟气脱硝催化剂制备与中试验证研究

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