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1、工業(yè)催化416INDUSTRIALCATALYSIS2005年第13卷增刊燃煤鍋爐煙氣脫硝控制技術(shù)羅傳奎,李俊華,郝吉明(清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系,北京100084)摘要:介紹了固定源煙氣氮氧化物控制技術(shù)的研究進(jìn)展,重點(diǎn)闡述了氨氣選擇性催化還原氮氧化物催化劑的研究成果。金屬氧化物催化劑的最新研究表明,從仇-W03/Tiq是目前主要的商業(yè)化催化劑,但其操作溫度要大于300`C。以碳質(zhì)材料為載體負(fù)載Mn,Cu等的金屬氧化物型催化劑顯示出良好的低溫活性和穩(wěn)定性,具有較好的鍋爐尾部?jī)艋療煔獾那熬?。最后為選擇性還原氮氧化物催化劑的下一步研究提出了建議。關(guān)鍵詞:固定源;煙氣;選擇性催化還原;氮氧化物;
2、脫峭隨著能源消費(fèi)的增長(zhǎng)和機(jī)動(dòng)車保有量的迅猛增技術(shù)是減少固定源NOx排放的關(guān)鍵。加,大量化石燃料消耗(固定源和移動(dòng)源)排放到大煙氣脫硝技術(shù)是指通過(guò)各種物理和化學(xué)過(guò)程等氣中的又毛和NOx等致酸物質(zhì)的污染程度不斷加使煙氣中的NOx還原分解為氮?dú)?從)和其他物重。氮氧化物污染不僅造成酸雨,也是形成近地層質(zhì),或者以清除含N物質(zhì)的方式去除NOx的各種大氣臭氧污染、二次微細(xì)顆粒污染和地表水富營(yíng)養(yǎng)技術(shù)措施。按反應(yīng)體系的狀態(tài),煙氣脫硝技術(shù)可大化的前提物,由此引起的問(wèn)題已經(jīng)與臭氧層破壞、全致分為干法和濕法兩類。目前,干法煙氣脫硝技術(shù)球氣候變化一起成為最為突出的大氣環(huán)境熱點(diǎn)問(wèn)主要包括選擇性催化還原法(SCR)、
3、選擇性非催化題tl一21。還原法(SNCR)、電子束法(EB)、脈沖電暈低溫等離目前,隨著SQ排放控制技術(shù)與措施的實(shí)施和子體法(PCIPCP),SNRB聯(lián)合控制工藝、SNOx工藝推廣,中國(guó)以幾排放增長(zhǎng)的趨勢(shì)將逐步得到控制。和固體吸收/再生法等i“一’of。日本早在1974年就但我國(guó)NOx排放量卻在快速增加,未來(lái)30年內(nèi),我已經(jīng)開(kāi)始將SCR應(yīng)用于大型電站鍋爐上。與濕法國(guó)將成為世界上最大的NOx排放國(guó)(3-41。環(huán)境空工藝相比,干法脫硝工藝系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單、占地面積較氣中NOx/S(一一h比例的改變不僅將使NOx對(duì)我國(guó)酸小、不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生有害副產(chǎn)物,也不需要煙氣加沉降的相對(duì)貢獻(xiàn)不斷增加,進(jìn)而會(huì)在
4、特定條件下,產(chǎn)熱系統(tǒng),因此,絕大部分電站鍋爐采用干法煙氣脫硝生二次光化學(xué)污染,使空氣中的強(qiáng)氧化劑03的含技術(shù)。SCR技術(shù)利用NH3做還原劑,在300一量增加,并在空氣中形成大量二次細(xì)微顆粒物,給公400`C溫度范圍和一定的催化劑(鐵、釩、鉻、銅、鉆眾健康及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。正是由于NOx或鑰等金屬氧化物)作用下,使煙氣中的NOx還原排放對(duì)環(huán)境影響的復(fù)雜性,使得NOx的排放控制技為無(wú)害的N:和踐O。同時(shí)也會(huì)有多個(gè)副反應(yīng)術(shù)一直是發(fā)達(dá)國(guó)家的關(guān)注重點(diǎn)。發(fā)生。主、副反應(yīng)發(fā)生的趨勢(shì)與催化劑和其相適宜的1氮氧化物控制技術(shù)原理和現(xiàn)狀溫度密切相關(guān)。在選定所用催化劑后,要獲得高的氮氧化物控制技術(shù)的研究主要
5、集中在以燃燒設(shè)NOx轉(zhuǎn)換率,控制反應(yīng)溫度尤為關(guān)鍵。用NH:作備為主的固定源排放和以機(jī)動(dòng)車為主的移動(dòng)源排還原劑時(shí),選擇性催化還原NOx的適宜溫度通常為放。固定源燃燒過(guò)程控制主要是通過(guò)新型燃燒器的570--720K。當(dāng)保持NH3/NOx的摩爾比為0.85--設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn),但采用各種低NOx燃燒技術(shù)最多僅能1.0之間的噴射速率時(shí),SCR系統(tǒng)的NOx理論脫除降低NOx排放50%左右,可見(jiàn),尾部煙氣脫硝(氮)率可高達(dá)85%-95%oSCR系統(tǒng)主要由催化反應(yīng)作者簡(jiǎn)介:羅傳奎,在讀博士研究生,主要從事大氣污染控制的技術(shù)研究。萬(wàn)方數(shù)據(jù)增刊羅傳奎等:燃煤鍋爐煙氣脫硝控制技術(shù)417器、催化劑和NH3儲(chǔ)存及噴射系
6、統(tǒng)等組成。目前,現(xiàn)出較好的催化活性。目前市售的SCR催化劑產(chǎn)SCR技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用,是西歐和日本品大都是以鞏幾/Tiq(銳欽礦)混合Wo3或Mo03采用最多的煙氣脫硝技術(shù)。到1985年初,日本已有作為活性組分[[11一14'1410160套選擇性催化還原系統(tǒng)在運(yùn)行,德國(guó)和日本均2.1釩氧化物催化劑有30000MW以上電站鍋爐采用SCR系統(tǒng)控制一般的釩基催化劑的起活溫度較高,且在有NOx排放;后石電廠600MW機(jī)組配備的SCR裝S0h和氏O的條件下,活性會(huì)受一定影響。如Ste-置是我國(guó)第1套電站鍋爐煙氣脫硝裝置。電站鍋爐fanBr6e:等[15〕在研究等離子體協(xié)同催化NOx時(shí)發(fā)尾部
7、煙氣處理的SCR系統(tǒng)有三種布置方式:催化轉(zhuǎn)現(xiàn),v2q-W03/1'iQ催化劑在含有5%H20的富氧化器位于鍋爐尾部省煤器與空氣預(yù)熱器之間的高粉環(huán)境下(t3%q),以NH3為還原劑,空速塵布置;催化轉(zhuǎn)化器位于省煤器后熱端電除塵器與15000h一’,在180℃即可起活,250℃時(shí)NOx轉(zhuǎn)化空氣預(yù)熱器之間的低粉塵布置;催化轉(zhuǎn)換器位于電率可達(dá)到90%,但低于180℃后的NOx轉(zhuǎn)化率下除塵器(ESP)、煙氣脫硫系統(tǒng)(FGD)與氣一