脱硝现状及主要的烟气脱硝技术
氮氧化物(NOx)主要包括NO和NO2,是导致酸雨、破坏臭氧层、形成光化学烟雾、造成温室效应的主要污染物之一,严重威胁人类的生活环境。NOx主要来源于煤的燃烧,燃煤烟气排放的NOx约占全国NOx总排放量的90%。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,且超过80%的煤炭用于燃烧,拥有较大的NOx排放基量,预计到2020年,NOx排放总量将超过2900万吨。
脱除燃煤烟气中NOx的技术可分为燃烧前脱硝、燃烧中脱硝和燃烧后脱硝三类。燃烧前脱硝是通过一定的物理或化学方法对燃料进行前处理进而达到NOx减排的目的,常采用加氢脱硝、洗选或配煤技术等方法提高煤的质量,减少NOx的生成。
加氢脱硝是使煤中的芳烃、烯烃选择性加氢饱和,将氮、硫等化合物氢解;煤的洗选是通过对煤进行处理除去煤中的灰分、矸石、硫等杂质,并根据煤的种类、粒度、灰分等将其分成不同等级;配煤技术则是将不同种类、等级的煤按照优化的比例搭配燃烧,以提高煤燃烧效率或降低污染气体的排放。
加氢脱硝技术要求高,工艺尚不成熟,对煤质要求高,我国符合加氢要求的理想煤储量不多;洗选和配煤技术具体方案实施难度大,成本较高,脱硝效果不显著,因此燃烧前脱硝技术工业应用不多。燃烧中脱硝是通过改变燃烧条件或燃烧方法等手段降低NOx的生成量,包括低氮燃烧、低氧燃烧、分级燃烧、烟气再循环等技术。
该类方法投资低,但脱硝率不高,常配合SNCR、SCR等技术使用,通过燃烧中脱硝以减轻后续SNCR、SCR脱硝负担,是一种相对经济有效的脱硝方法。燃烧后脱硝是通过一定的方法除去排放烟气中的NOx,主要有干法和湿法两类。干法中的SCR技术成熟、脱硝率高[5],是目前国内外工业脱硝的主导技术,但存在投资高、催化剂再生费用高、氨易逸出等问题。
2015年环保部办公厅将废弃脱硝催化剂归为危险废弃物进行管理,使得废弃催化剂的处理成为该技术应用中的又一道难题。和干法相比,湿法脱硝技术具有投资低、二次污染小等优点,是脱硝技术发展的重要方向。
湿法烟气脱硝技术
湿法烟气脱硝技术是通过液相对烟气洗涤、吸收脱氮的一种方法。其原理有氧化和还原两种,主要采用氧化吸收法,即利用氧化剂和NO发生氧化反应,将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2,再利用溶液进行吸收;还原法则是添加还原剂将NOx还原为N2直接排放。湿法烟气脱硝技术具体可分为碱液吸收法、酸吸收法、络合吸收法、液相吸收还原法、氧化吸收法等。
NO2或一定比例的NO/NO2混合气可以很好地溶解于碱性溶液中,因此可以用碱液对NOx进行吸收脱除。这里所用的吸收液一般是指金属的氢氧化物(如Na、K、Mg等)或弱酸盐等物质形成的碱性溶液,常用的有烧碱、纯碱、石灰乳、氨水等,NOx被吸收后,反应产物为硝酸盐和亚硝酸盐,这些盐类可以通过蒸发结晶分离加以回收利用。
但NO在水和碱液中的溶解度都很低,当NO2/NO气体摩尔比例小于0.5时,NO只能有一部分被吸收,所以这种方法一般适用于NO2含量比较高的尾气,如硝酸厂排放的废气。对于火电厂或其他燃煤锅炉,废气中的NOx大多为NO,不适宜采用这种方法。
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