近年来,为推动行业高质量发展、促进产业转型升级、助力打赢蓝天保卫战,我国大力推进火电、钢铁等行业超低排放改造,取得显著成效。与此同时,一些地方也在推动水泥、玻璃、陶瓷、焦化等行业超低排放改造。很多科研机构纷纷开展超低排放的技术研究。超低排放成为当前大气污染治理的热门话题。工业废气的种类主要有氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SO2和SO3)、气态挥发性有机物(VOCs)、有颗粒物(粉尘)。
氮氧化物(NOx)主要来自矿物燃料的燃烧过程,主要形式为NO(90%)、NO2。按燃烧过程中NOx的生成机理,NOx主要形成方式可分为①热力型NOx;②燃料型NOx;③快速型(瞬时反应型)NOx。而NOx主要控制方式可分成燃烧中控制;低氮燃烧和燃烧后控制;选择性非催化还原法(SNCR)和选择性催化还原法(SCR)。
选择性非催化还原法(SNCR)
需在炉内烟气适宜处喷射氨、尿素等氨基还原剂使之与烟气中的NOx反应,将其转化成氮(N2)及水(H2O) 。有效反应温度范围为850℃~1050℃之间,因温度范围较窄,锅炉变负荷时将调整还原剂喷射位置,脱硝率达50%左右,无副产品。
选择性催化还原法(SCR)
在SCR脱硝工艺中,催化剂是系统的核心,催化剂的选型与用量直接影响到脱硝效率。而催化剂的选型与用量受到多种因素的影响,如烟气量、烟气成分、烟气温度等。在工程应用中根据不同的工况条件选择使用不同的脱硝催化剂。根据催化剂的适用温度,通常300℃以上的称为高温SCR脱硝,温度在200-300℃称为中低温SCR脱硝,而活性温度区间在100-180℃的催化剂称为超低温脱硝催化剂。选择合适的脱硝催化剂是SCR系统的关键。目前绝大部分商用脱硝催化剂的反应温度为230~450℃,脱硝效率在70~90%之间。
还原剂(有效成分NH3)在催化剂的作用下,将烟气中NOx还原为氮(N2)和水(H2O)。
主要反应机理
4 NO+ 4 NH3+ O2→4 N2 + 6 H2
6 NO2 +8 NH3 + O2→7 N2 + 12 H2O
工艺系统构成主要包括SCR反应器、SCR催化剂、SCR烟道系统、脱硝剂的储备供应、氨/烟气的混合喷射(AIG)、控制系统等子系统。
超低温脱硝催化技术关键优势/亮点:
1、 在低温区具有高催化活性,活性温度窗口低至100℃,在140℃时脱硝效率>90%,极大降低运行费用和能耗;
2、 催化剂组分不含钒等危废金属,无毒环保,处理简单,极大降低处理成本;
3、 催化剂具有高空速、高强度等特点。同等工况条件下,使用量少于中低温催化剂。
催化剂技术参数
催化剂形式 | 蜂窝 | 催化剂床层压降 (单层) | <350 Pa |
生产形式 | 一体化成型涂覆式 | SO2/SO3转化率 | ≤0.1% |
催化剂孔数 | 25-100 孔 | 抗H2O | ≤30% |
催化剂单元尺寸 (长*宽*高) | 150*150* 150 mm | 抗碱金属 | 优异 |
化学寿命 | 16000-24000 h | 抗重金属 | 优异 |
机械寿命 | ≥5年 | 抗HCl | 优异 |
产品组分 | 稀土基 (无钒) | 抗SO2 | ≤50 mg/Nm³ |
使用温度 | 100- 180 ℃ | 推荐空速 (GHSV) | 3000/h-8000/h |
脱硝效率 | 100℃为60% >130℃为90%以上 | 催化剂单元集成 (模块尺寸) | 根据实际情况定制 |
超低温SCR脱硝技术工艺无需烟气复热,综合费用仅为中低温SCR技术的50%左右,目前国内唯一实现工业化应用,真正做到“低碳与超净协同”,“双降双赢、助力碳达峰”。
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