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1、燃煤烟气脱硝技术现状与进展,中国环境科学研究院,主 要 内 容,氮氧化物产生多种环境影响,背 景,NOx主要来源火力发电工业交通运输,我国氮氧化物的排放快速增长,2020年3000万吨2005年2000万吨,2005年,2020年基线情景,如不进行NOx控制，SO2减排效果将被NOx的增长抵消 控制NOx污染应成为中国环境保护的重要部分。,氮氧化物治理必要性,氮氧化物治理政策,火电厂大气污染物排放标准（GB132232011)NOx排放浓度100mg/m3；玻璃、水泥、陶瓷和钢铁等行业已颁布或拟颁布的标准中也均收缩了NOx的排放限值。,NOx排放标准不断加严：,重点区域大气污染防治“十二五”规
2、划：,到2015年，重点区域氮氧化物排放量下降13%。,环境保护“十二五”规划：,氮氧化物为新增指标，要求2015年比2010年排放量减少10%。,二、脱硝技术现状,脱硝技术现状,1.单一脱硝技术：,炉内脱硝:低氮燃烧技术,烟气脱硝:,干法脱硝：选择性催化还原法（SCR）；选择性非催化还原法（SNCR）；湿法脱硝：将烟气中NO氧化为NO2，用吸收剂进行吸收脱除。,2.多污染物协同控制技术,原理：通过改进燃烧条件（如采用燃料分级技术、燃料再燃、烟气循环等）来控制燃烧关键参数，抑制氮氧化物的生成达到减少排放的技术。,低氮燃烧技术,低氮燃烧技术,几种低氮燃烧技术脱氮效果比较,用氨(NH3)作为还原剂
3、，在催化剂的存在下，将烟气中的NOx还原成N2，脱除率可达到80%-90%。,选择性催化还原法(SCR法),脱硝效率高无副产物不形成二次污染 装置结构简单、运行可靠 便于维护和操作等,SCR反应器,易出现催化剂中毒活性下降、堵塞设备投资与运行费用较高消耗大量氨基化肥SO3浓度增高,优点:,缺点:,选择性催化还原法(SCR法),选择性非催化还原法(SNCR),把含有NHx基的还原剂（如氨气、氨水或尿素等）喷入炉膛温度为8001100的区域，还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物，与烟气中的NOx反应而生成N2。,选择性非催化脱硝法(SNCR),无需采用催化反应器，投资小。,NOX的脱除率不高；氨利
4、用率低消耗大，运行费用高；对反应所处的温度范围敏感；控制不当产生氨逃逸。,优点：,缺点：,15,湿法烟气脱硝技术,湿法脱氮的工艺过程包括氧化和吸收，因此，必须设置烟气氧化、洗涤和吸收装置，工艺系统比较复杂。,几种湿法烟气脱硝技术比较,16,LoTOx工艺：美国的BOC公司推出，采用臭氧作为氧化剂，NOx浓度800 ppm,脱硝效率80-95%。,湿法烟气脱硝技术,优缺点,设备简单，可在一个吸收塔内同时脱除SO2、NOX；O3消耗量大，易产生O3二次污染；能耗较高；对设备材质要求高。,18,PhoSNOX法：美国劳伦斯伯克利国家实验室开发，吸收液：含CaCO3的黄磷乳浊液。应用实例：美国电力公司
5、，375MW 燃煤电厂锅炉。NOx去除率为75%90%，NOx排放浓度50ppm。,湿法烟气脱硝技术,优缺点,系统简单，可同时在一个吸收塔内脱除SO2、NOX；黄磷价格高，造成运行费较高；黄磷是毒性元素，对用户操作要求高；存在磷和O3等液气二次污染问题；副产物回收困难。,20,烟气多污染物协同控制技术,烟气联合脱硫、脱硝技术是近年来国内外竞相研发的新型烟气净化工艺，其技术和经济性明显优于单独脱硫、脱硝技术，是一种更有发展前途的新一代烟气净化技术。,电子束氨法烟气辐照脱硫、脱氮工艺；活性炭联合脱硫、脱氮技术；SNRB（SOx-NOx-Rox-Box）技术；资源型烟气多污染物协同控制技术。,典型的
6、多污染物协同控制技术：,电子束烟气辐照脱硫、脱氮工艺,电子束辐照氨法烟气脱疏、脱氮技术是一种无排水型干式排烟处理技术，始于20世纪70年代。该技术通过向锅炉排烟照射电子束和喷人氨气，能够同时除去排烟中含有的硫氧化物(SO2)、氮氧比物(NOx)，可分别达到90和80的脱除效率。,优缺点,可同时脱除SO2、NOX；一次性投资高，能耗高；电源需进口；控制不好时氨逃逸严重；,活性炭联合脱硫、脱氮技术,活性炭联合脱硫、脱氮工艺主要由吸附、解吸与硫回收三部分组成。吸附器内分为上下两级炭床，第一级炭床的作用是脱除SO2，烟气流经第二级炭床时，再喷入氨除去NOx，净化后的烟气由烟囱排至大气。,优缺点,适合缺
7、水地区的烟气脱硫脱硝；可以硫酸铵、硫酸、SO2形式回收副产物；能耗（风机、蒸汽）和活性碳消耗导致运行费较高；废活性炭属危险废物需安全处置。,三、前沿新技术开发,SSNCR技术：利用蒸汽雾化尿素溶液的选择性非催化还原烟气脱硝技术 资源型烟气多污染物协同控制技术,中国环科院开发脱硝技术：,SSNCR技术,技术原理：通过利用水蒸汽雾化还原剂过程中，尿素溶液经加热到160左右，并预先分解为NH3和HCN，在温度窗口下与NO反应，进行SSNCR烟气脱氮。,SSNCR技术,国家“863”课题-燃煤锅炉烟气的脱氮脱硫脱汞的新技术研究环保部科研课题-工业锅炉NOx综合控制技术研究,SNCR和SSNCR烟气脱氮
8、效果对比,在相同条件下，水蒸汽雾化还原剂技术比压缩空气雾化可提高脱氮效率5-12%。,SSNCR技术,SSNCR技术,应用案例：在广州钢铁股份有限公司建立85t/h和142t/h煤粉锅炉上建立SSNCR技术示范 该项目的研究成果获得环境保护科学技术二等奖 SSNCR技术在水泥厂进行了实验性研究，脱硝效率达到了65%,SSNCR技术,优缺点,有效提高尿素利用率，降低运行费用；只能用在有蒸汽源的企业；还原剂只能用尿素，选择范围窄。,资源回收型多污染物协同控制技术,技术开发思路 工艺流程及反应机理 实验结果 技术特点及适用性分析,污染物种类增多，单一技术处理流程冗长且适应性有限；现有脱硫技术达到新标
9、准的要求受到限制；低氮燃烧和SNCR等脱硝技术，较难达到新排放标准的要求；对Hg等重金属的协同脱除能力较低；副产物资源化程度低。,新标准提出更高要求：,烟气治理存在问题,石灰石-石膏湿法脱硫技术，造成石灰石开采量大，生态环境破坏严重，堆积石膏和脱硫废水存在二次污染等问题；脱硝技术中SCR存在废催化剂二次污染等问题，SNCR存在氨逃逸问题；脱汞等重金属以协同脱除为主，存在污染转移和二次污染问题。,二次污染问题：,烟气治理存在问题,副产物资源化：,石灰石-石膏湿法脱硫技术，副产物脱硫石膏石膏大规模利用困难，利用率低；脱硝技术SCR和SNCR，把农用氨转化为氮气，导致“与农争粮”；目前烟气脱汞等重金
10、属技术无法实现资源化。,烟气治理存在问题,针对污染物排放限制不断加严的现状，通过对技术改进等在提高对污染物的去除能力同时，解决脱除系统冗长和技术适应能力有限问题。针对污染物控制种类不断增多的趋势，通过多污染物协同控制技术研发等实现对多种污染物的高效、协同控制。针对污染治理和资源、能源消耗的矛盾，通过副产物资源化或协同治理等方式实现对能源、资源的再利用。,烟气治理发展趋势,资源回收型多污染物协同控制技术,中国环境科学研究院在国家“863”计划等项目的支持下，开发了一种适用于我国燃煤烟气特点的，基于氨法脱硫工艺的资源回收型多污染物协同控制技术。,技 术 开 发 思 路,根据当烟气中存在等量的NO2
11、时，NO可与NO2化合成溶于氨水等碱性溶液的N2O3 的原理，通过将现有成熟的制硝酸制NO2工艺和氨法脱硫工艺结合，根据烟气中NO的含量向烟气中配比等量的NO2,在氨法吸收工艺中将NOx、SO2等协同去除。,资源型烟气多污染物协同控制工艺流程简图,资源型烟气多污染物协同控制技术,采用配气的方法使烟气中的NO和NO2配比比例为1:1左右，在后续的氨法脱硫过程中将烟气中的NO同时协同脱除。生成的副产物经氧化后主要为硫酸铵和硝酸铵，可以以农肥的形式进行回收。,引入的NO2是一种中强氧化剂，可将烟气中的零价汞氧化为二价汞。,脱硫脱硝机理：,汞等重金属协同脱除机理：,资源型烟气多污染物协同控制技术,资源
12、回收型多污染物协同控制技术,脱硫主要反应：2NH3+SO2+H2O=（NH4）2SO3（NH4）2SO3+1/2O2=（NH4）2SO3脱硝主要反应：4NH3+5O2=4NO+6H2O 2NO+O2=2NO2 2NH3+NO+NO2=NH4 NO2 2NH4 NO2+O2=2NH4 NO3 脱汞主要反应：Hg0+NO2=HgO+NO,所涉及主要反应：,中试实验,吸 收 塔,在中国环境科学研究院的2t/h的锅炉上，建立了吸收塔、氨催化氧化系统、结晶系统，并通过配气开展了中试实验。,中试实验,氨催化氧化系统,中试实验,结晶系统,副产物氧化系统,通过配气模拟玻璃窑炉烟气污染物浓度。,中试实验,烟气基
13、本参数,实验参数,吸收剂pH值在偏碱性运行时，NOX脱除效率在90%以上，NO的脱除率在80%以上。,中试实验,技术工艺的主要特点及优势：,在一个吸收塔内实现多种污染物同时协同脱除，投资运行费用低；,污染物脱除效率高，SO2脱除率在98%以上；NOx脱除率在80%以上；HCl、HF脱除效率在95%以上，重金属脱除率大于70%；,副产物为硫酸铵和硝酸铵等，可作为农用化肥的形式回收，保障了农业和环保两个基本国策的和谐发展；,脱除的重金属存在于少量脱硫脱硝底泥中，易于处理，可有效避免二次污染。,技术工艺的主要特点及优势：,无废水排放；,技术即将在国家“863”课题的支持下在福耀集团通辽有限公司开展工程示范。示范工程规模：120000m3/h。,进一步示范工程,示范工程运行总成本费用估算,:,工程运行每年可盈利633万元左右。,根据烟气中NOx浓度，添加不同数量的NO2，而与烟气其他成分无关，适应于不同污染源、不同NOx浓度。可适用于燃煤电厂、工业锅炉、窑炉等烟气污染物治理。,技术适用性分析,存在问题,系统较复杂；对运行人员要求较高；,谢 谢,
