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烟气脱硝工艺及其化学反应原理分析

燃煤电厂烟气脱硫的相关资料。

技术交流

烟气脱硝工艺及其化学反应原理分析

吴碧君1,王述刚1,方志星2,盛永校2

(1.南京工业大学,江苏南京 210009;2.浙江省能源集团有限公司,浙江杭州 310006)

[摘 要] 介绍NH3还原剂还原NOx的主要化学反应与相应的副反应以及两种主要脱硝工艺SNCR和SCR的特点、布置及温度要求范围。对SCR工艺的催化剂组成、活性组分及其它组分的作用进行了综述,

提出了在此种催化体系中还需要进一步研究的一些化学机理。

[关键词] NOx控制;烟气脱硝;选择性非催化还原(SNCR);选择性催化还原(SCR);[中图分类号]X701   [文献标识码]A   [文章编号]1002

()1 烟气脱硝的化学反应

将NO2,(NH3)是。在有氧情况下,NH3

与烟气中NOx(1)和式(2):

(1)4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

(2)2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O由于烟气中绝大多数是NO,在NO/NH3摩尔比

接近1、氧气所占比例较小时,反应(1)是主要的,即N2是主要的反应产物,所以N2产生率可反映催化剂的选择性。对于选择性高的催化剂,N2的产生率应近似于100%。此外,NO和NH3还有一个副反应,生成副产物N2O。N2O是温室气体,式(3)的反应是不希望发生的:

(3)4NO+4NH3+3O2→4N2O+6H2O

如果NO/NH3<1,就意味着NH3除了式(1)反应外还有别的反应,一部分被氧气而不是被NO氧化。NH3可以通过下述3个反应式被氧气氧化[1]:

2NH3+3/2O2→N2+3H2O2NH3+2O2→N2O+3H2O2NH3+5/2O2→2NO+3H2O

(4)(5)(6)

工艺

在没有催化剂存在时,反应(1)和反应(2)需要在900℃的温度条件下才能发生。非选择性催化还原(SNCR)工艺利用锅炉顶部850℃~1050℃的高温条件,喷入NH3还原NOx(图1)[2]。在此温度下,式(4)~式(6)的反应全部可以发生,也即增长了NH3的消耗。SNCR工艺脱硝效率仅有50%左右,并且要求较高的NH3/NO,由此造成了NH3的逃逸量高达20μL/L,并引发氨盐腐蚀和堵塞空气预热器等问题。由于不需要催化剂及催化反应器,故SNCR方法工艺简单、投资低,但脱硝效率也低,NH3的逃逸浓度高,对于大型燃煤锅炉难以满足更高的环保要求。

3 SCR工艺

(2)体选择性催化还原(SCR)工艺是在反应(1)、

系中加入催化剂,降低NH3还原NO和NO2温度,以减少NH3的氧化和提高N2的转化率。该工艺于20

近年来式(4)的反应得到了深入的研究,可用它来减少催化反应器尾部氨的逃逸。

世纪70年代首先在日本开发成功[3],现已在世界范围内成为大型工业锅炉烟气脱硝的主流工艺。催化剂被分布在陶瓷蜂窝材料、钢结构平板或纤维波纹板上,构成SCR反应器。目前,SCR反应器一般置于省煤器之

收稿日期: 2006202206

作者简介: 吴碧君(19632),女,江苏东台人,在读博士研究生,高级工程师,主要从事火电厂环境污染治理研究与电力建设项目环境影响评价。

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