脱硝技术

1.技术简介
氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物，主要包 括NO、NO₂、N₂O 等，可以引起酸雨、光化学烟雾、温室效应及臭氧层的破坏。自然界中的NOx 63%来自工业污染和交通污染，是自然发生源的2倍，其中电力工业和汽车尾气的排放各占40%，其他工业污染源占20%。在通常的燃烧温度下，燃烧过程产生的NOx 中90%以上是NO，NO2 占5%～10%，另有极少量的N2O。NOx是一种无色、无臭、不活泼的气体，除了生成络合物以外，无论在水中或碱液中都几乎不被吸收，NOx 排到大气中很快被氧化成NO2，引起 呼吸道疾病，对人类健康造成危害。
目前，氮氧化物的治理技术方法主要包括：主流的选择性催化还原法（SCR）（该法最大脱硝效率不低于80%）；主流的选择性非催化还原法（SNCR）（脱硝效率50%-65%）； 还有碱液吸收法；氧化法、微生物吸收法、炽热炭还原法、催化分解法、液膜法、电子束法、脉冲电晕放电等离子体法、CuO法、NO_xSO工艺、SNRB工艺脱硝技术、反馈式氧化吸收脱硝技术等等。
选择性催化还原（SCR，Selective Catalytic Reduction）的原理是，在催化剂作用下，用氨气（NH₃）作还原剂将烟气中的NOx（主要是NO 和少量NO₂ ）还原成无公害的氮气(N₂)和水(H₂O)；烟气中的氧气很少与NH₃反应，放热量小。“选择性”的意思是指氨有选择的进行还原反应，在这里只选择NOx 还原。目前，大庆石化总厂化肥厂、川化集团公司、北京燕山石化公司合成橡胶厂和福州漳州电厂等已从国外引进了SCR技术。
选择性非催化还原（SNCR，Selective Non-Catalytic Reduction）工艺的化学原理，是把含有NHx基的还原剂（如氨水或者尿素等）喷入炉膛温度为850—1250℃的区域，在没有催化剂作用下与NO发生还原反应生成N₂和H₂O。“选择性”的意思是指由于在一定温度范围、在有氧气的情况下，氨基对NOx的还原在所有其他的化学反应中占主导，表现出选择性，因此称之为选择性非催化还原法，即氨有选择的进行还原反应，在这里只选择NOx 还原。
选择性非催化还原法(SNCR)是目前 NOx 治理中具有发展前景的技术之一，脱硝效率50%-65%，国内已有许多家应用SNCR技术工艺 。
碱液吸收法：由于烟气中的NOx90%以上是NO,而NO难溶于水,因此对NOx的湿法处理不能用简单的洗涤法。烟气脱硝的原理是用氧化剂将NO氧化成NO₂,生成的NO₂再用水或碱性溶液吸收,从而实现脱硝。
氧化法A：O₃氧化吸收法：用O₃将NO氧化成NO₂,然后用水吸收。该法的生成物HNO₃液体需经浓缩处理。
氧化法B：ClO₂氧化还原法：用ClO₂将NO氧化成NO₂,然后用Na₂SO₃水溶液将NO₂还原成N₂。该法可以和采用NaOH作为脱硫剂的湿法脱硫技术结合使用,脱硫的反应产物Na₂SO₃又可作为NO₂的还原剂。ClO₂法的脱硝率可达95%,且可同时脱硫。
工艺分析比较

以尿素为还原剂SNCR脱硝工艺。
我公司针对一系列中小型锅炉制定了一套行之有效的工艺方案：SNCR脱硝技术。其特点是，投资省、占地面积小、工程设备模块化、脱硝效果显著、运行简便、运行费用较低
(1)SNCR脱硝工程原理
在高温和没有催化剂的情况下，通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应；烟气中的氧参与反应，放热量大，脱硝效率50%—65%。
SNCR的原理是以氨水或者尿素[CO(NH₂)₂]等作为还原剂，雾化后注入锅炉。在一定的温度范围内，氨水或尿素等氨基还原剂可以在无催化剂的作用下选择性地把烟气中的NOx 还原为N₂ 和H₂O ，故是一种选择性化学过程。
其化学反应方程式如下：
4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O
2NO₂ + 4NH₃ + O₂ → 3N₂ + 6H₂O
总反应式：6NO₂ + 8NH₃ + 2O₂ → 7N₂ + 12H₂O
副反应主要有：
2SO₂+O₂→2SO₃     
尿素还原剂SNCR脱硝主要功能优势
尿素喷入炉内后与烟气的结合主要功能优势：
    对锅炉改造量小，占地面积少
    不消耗催化剂，运行费用低
    系统简单，全自动控制，安全可靠
    不改变炉膛结构和运行工况，不增加烟气阻力，对锅炉影响小
    不使用催化剂，烟气中的SO₂不转化为SO₃，避免了硫酸铵和硫酸氢铵对尾部受热面的腐蚀和堵塞
     灵活性好，可与SCR、再燃和低NOx燃烧器等技术联合使用
     脱硝效率：40%-70%
     还原剂氨氧比：1.0-1.5
     氨逃逸量：＜8mg/m³
（2）工艺流程
本方案工艺组成主要包括六个模块：
1、工艺水供给系统模块；
2、还原剂储存（固体）系统模块、还原剂制备系统模块；
3、储存（液体）循环系统模块；
4、计量分配系统模块；
5、均匀喷射系统模块；
6、控制系统模块；
SNCR脱硝技术工艺流程示意图：

SNCR脱硝技术工艺流程示意图
脱硝装置投入使用后，减少氮氧化物（NOx）的排放，减少环境污染，社会效益好。