世界上主要脱硝技术的分类和技术特点 ,见 表 1。 2. 2 脱硝技术内涵 2. 2. 1 低 NOx燃烧技术
低 NOx燃烧技术是利用改变燃烧条件和燃 烧方法来控制 NOx 产生及减少燃料中 N 向 NOx
表 1 世界上主要脱硝技术
项目
原理
技术特点
一级 炉内 还 原 法 、低 NOX 通过对燃烧过程的控制和改进减少 NOx的生成 。 能减少 20 %～80 %的 NOx的生成 ,但出口浓度大
联合脱硫脱硝技术主要有 :石灰/ 石灰石烟气 脱硫 ———SCR 联合技术 、SNOX 技术 、SN RB 技 术等 ,联合脱硫脱硝技术是目前世界上应用比较 广泛的烟气脱硫脱硝工艺 。
同时脱硫脱硝技术应用重点是燃烧后烟气脱 硫脱硝 ,典型的工艺有湿法和干两类。干式同时脱 硫脱硝工艺主要有 :电子束照射法、NOXSO 技术 、 活性炭脱硫脱氮法、L ILAC 法等 ;湿式同时脱硫脱 硝工艺主要有 :氮碱氧化工艺 、湿式配合吸收工艺 、 Co mbiNOx 工艺等 。目前同时脱硫脱硝技术大多处 于研究阶段 ,烟气同时脱硫脱硝工艺的研究又大多 集中在干法上 ,尚未得到大规模工业应用。
选 择 非 催 化 还 原 法 用氨或者尿素类物质使 NOx还原为氮气 。
效率高 ,操作费用较低 ,技术已工业化 ,温度控制较
二 ( SNCR)
难 ,氨气泄漏可能造成二次污染 。
级 脱 氮
干
选择催 ( SCR)
化
还
原
法
在特定的催化剂作用下 ,用氨或其他还原剂选择性 地将 NOx还原为氮气 ,同时生成水 。
[ 3 ] 《中国节能降耗研究报告》编写组. 中国节能降耗研究报告 [ M ] . 北京 :企业管理出版社 ,2006.
[ 4 ] Clean2Energy Trends 2007. http :/ / www. cleanedge. co m/
report s/ t rends2007. pdf .
2. 1 脱硝技术的分类和技术特点 燃烧中脱氮主要是采用低 NOx 燃烧技术 (亦
称为一级脱氮) ,该技术的目标是减少炉内燃烧过 程中形成的 NOx 量 ,这种技术的主要方法有 : 降 低过剩空气系数 ;降低燃烧空气温度 ;二次燃烧 ; 烟气再循环 ;改善燃烧器 ;炉内脱硝 。
燃烧后脱氮是从烟气中脱氮 ,即烟气脱硝 (亦 称二级脱氮) 。烟气脱硝技术的主要方法有气相 反应法 、液体吸收法 、吸附法 、液膜法 、微生物法 等 ,其中气相反应法又包括三类 :电子束照射法和 脉冲电晕等离子体法 ;选择性催化还原法 ( SCR) 、 选择性非催化还原法 ( SNCR) 和炽热碳还原法 ; 低温常压等离子体分解法等 。
由于分步脱硫脱硝技术存在流程复杂 ,运行 成本高等缺点 ,国际上把开发技术简单 ,运行成本 低 ,具有更好的运行性能的脱硫脱硝一体化技术 作为燃煤烟气治理技术发展的方向之一 。目前世
2 火电厂脱硝技术和应用
氮氧化物 NOx 可用燃烧前 、燃烧中和燃烧后 的方法脱氮 。燃烧前脱氮是对燃料 (主要是煤) 进 行脱氮处理 ,其成本较高 ,也较困难 ,该项技术尚 待进一步研究 。现在用得较多的是煤在燃烧中和 燃烧后脱氮 。
目前低 NOx燃烧技术主要有二段燃烧法 、炉 内脱氮 (三段燃烧) 、烟气循环法和低 NOx 燃烧器 等 ,而烟气脱硝是近期内 NOx 控制中最重要的方 法 ,目前脱氮效率最高 、最为成熟的技术是选择性
了一个新兴的节能产业 ,出现了专业的节能企业 , 产业的疆域在不断延伸 ,市场规模日益扩大 。尽 管尚缺乏权威的统计数据 ,但可从美 、加节能市场 的情况窥其一斑 :美国有专业节能企业 2 100 多 家 ,仅纽约州的营业额就达 85. 5 亿美元 ;加拿大 的节能服务市场则达 200 多亿加元 。
率 ;减少空气预热 ,降低燃烧温度 ,控制 NOx 的生 成 ;降低燃烧室热负荷 ,即降低燃烧室气体温度 , 从而控制 NOx 生成 。
(2) 利用改变燃烧方式的控制方法 采用低 NOx 燃烧器 ,改变燃烧的空气的混合 方式 ,控制 O2 的浓度 ,降低火焰温度 ,缩短滞留时 间 ,从而控制 NOx 的生成 ;采用二段燃烧法 ,控制 燃烧温度而减少 NOx 的生成 ;采用烟气再循环燃 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法 ,一般循环比在 10 %～20 % ; 炉内喷水或蒸 汽 ,增加燃烧气的热容量 ,降低燃烧温度 ,从而降 低 NOx 生成 。 2. 2. 2 烟气脱硝技术 烟气脱 硝 技 术 也 有 湿 法 脱 硝 和 干 法 脱 硝 之 分 ,主要有气相反应法 、液体吸收法 、吸附法 、液膜 法 、微生物法等几类 。 (1) 气相反应法包括 3 类 : 1) 电子束照射法和脉冲电晕等离子体法 ,是 利用高能电子产生自由基将 NO 氧化为 NO2 ,再 与 H2 O 和 N H3 作用生成 N H4 NO3 化肥并加以回 收的方法 。 2) 选择性催化还原法 、选择性非催化性还原 法和炽热碳还原法 ,是在催化或非催化条件下 ,用 N H3 、C 等还原剂将 NOx 还原为无害 N2 的方法 。 3) 低温常压等离子体分解法 ,利用超高压窄 脉冲电晕放电产生的高能活性粒子撞击 NOx 分 子 ,使其化学链断裂分解为 O2 和 N2 的方法 。 (2) 液体吸收 NOx 的方法较多 ,应用较为广 泛 。NOx 可以用水 、碱溶液 、稀硝酸 、浓硫酸等吸 收 。但是 ,由于 NOx 及难溶于水或碱溶液 ,因而 湿法脱硝效率一般比较低 。 (3) 吸附法脱除 NOx 。常用的吸附剂有分子 筛 、活性炭 、天然沸石 、硅胶及泥煤等 ,其中有些吸 收剂如硅胶 、分子筛 、活性炭等 ,兼有催化的性能 , 能将废气中的 NO 催化氧化成 NO2 ,然后可用水 或碱吸收而得以回收 。吸附法脱硝效率高 ,能吸 收 NOx ,但是因吸附量小 ,吸附剂用量多 ,设备庞 大 ,再生频繁等原因 ,应用不广泛 。 (4) 液膜法净化烟气是美国能源部能源技术 中心开发的一种脱硝技术 。国外如美国 、加拿大 、 日本等国对液膜法进行了大量的研究 。液膜为含
节能减排 ———电源侧行动
上海电力
2007 年第 5 期
火电厂脱硝技术与应用以及脱硫 脱硝一体化发展趋势
葛荣良
(华东电力试验研究院有限公司 ,上海 200437)
摘 要 :火电厂燃煤中排放的氮氧化物 (NOx ) 是造成大气污染的主要成分之一 ,如何经济有效地控制燃煤中 SO2 和 NOx 的排放量是我国乃至世界节能减排领域中急需解决的关键问题 。文章综述了国内外火电厂脱硝 技术的发展和应用 、脱硫脱硝一体化技术的发展趋势 ,着重介绍了世界上主要脱硝技术的分类 、技术特点和应 用 ,包括联合脱硫脱硝 、同时脱硫脱硝在内的脱硫脱硝一体化原理 、特点和应用前景 ,对火电厂脱硝和脱硫脱 硝一体化技术的应用具有一定参考价值 。 关键词 :节能减排 ;燃煤火力发电厂 ;氮氧化物 (NOx ) ;脱硝 (脱氮) ;低 NOx 燃烧 ;烟气脱硝 ;脱硫脱硝一体化 ; 联合脱硫脱硝 ;同时脱硫脱硝 ;发展趋势 中图分类号 : X773 文献标识码 :B
脱氮 燃烧 器 、烟 道 气 循 环
于 150 ×10 - 6 。技术简单 ,费用少及节能 ,对于燃
技术 ( P GR ) 、催 化 助 燃 烧
气和燃油的锅炉有较好的作用 ,但不适合燃煤的
( CS T)
锅炉 。
催化分解法
在催化剂作用下 ,使 NO 直接分解为 N2 和 O2 ,主 不需耗费氨 ,无二次污染 ,催化活性易被抑制 ,二氧 要的催化剂有过渡金属氧化物 、贵金属催化剂 、离 化硫存在时催化剂中毒问题严重 ,还未工业化 。 子交换分子筛 。
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水液体 ,原则上对 NOx 有吸附作用的液体都可以 作为液膜 。
(5) 微生物法烟气脱硝原理 。其原理是适宜 的脱氮菌在有外加碳源的情况下 ,利用 NOx 作为 氮源 ,将 NOx 还原成最基本的无害的 N2 ,而脱氮 菌本身获得生长繁殖 。其中 NO2 先溶于水中形 成 NO3 及 NO2 再被生物还原为 N2 ,而 NO 则是 被吸附在微生物表面后直接被微生物还原为 N2 。
脱 硫 ( Desulf urizatio n ) 、脱 硝 ( Denit rifica2 tio n) (亦称脱硫脱氮) 是除去或减少燃煤过程中 的 SO2 和 NOx ,如何经济有效地控制燃煤中 SOX 和 NOx 的排放量是我国乃至世界节能减排领域
中急需解决的关键问题 。本文主要阐述火电厂脱 硝技术和脱硫脱硝一体化的发展趋势 ,有助于推 动我国火电厂脱硝和脱硫脱硝一体化技术的应 用 ,以减少燃煤电厂氮氧化物 NOx 的排放 。
脱除率高 ,被认为是最好的固定源脱硝技术 ;但投 资和操作费用大 ,还原剂的泄漏也是问题 。
技 术
法
固体吸附法
吸附
对于小规模的排放源可行 ,具有耗资少 ,设备简单 , 易于再生 ;但受到吸附容量的限制 ,不能用于大排
放源 。
电子束照射法
用电子束照射烟气 ,使生成强氧化性 O H 基 、O 原
子和 NO2 ,这些强氧化基团氧化烟气中的二氧化 硫和氮氧化物 ,生成硫酸和硝酸 ,加入氨气 ,则生成
一般用于同时脱硫脱硝技术 。
硫硝铵复合盐
湿
先用氧化剂将难溶的 NO 氧化为易于被吸收 的 脱除率较高 ,但要消耗大量的氧化剂和吸收剂 ,吸
法
NO2 ,再用液体吸收剂吸收 。
收产物造成二次污染 。
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节能减排 ———电源侧行动
上海电力
2007 年第 5 期
的转化率 。 (1) 利用改变燃烧条件的控制方法 降低空气比 ,降低燃烧温度 ,减少 NOx 转化
1 引言
煤炭是一种重要的能源资源 ,当今世界上电力 产量的 60 %是利用煤炭资源生产的。中国又是一 个燃煤大国 ,一次能源能源 76 %是煤炭 ,到 2005 年 我国煤年产量达 20 亿 t ,其中一半用于燃煤电厂 , 燃煤发电量约占全国总发电量的 70 %左右 。煤燃 烧排放烟气中含有硫氧化物 SOX (主要包括 : SO2 、 SO3 ) 和氮氧化物 NOx (主要包括 :NO 、NO2 、N2 O3 、 N2 O4 、N2 O5 ) ,其中 SO2 、NO 和 NO2 是大气污染的 主要成分 ,也是形成酸雨的主要物质。