濕法脫硝技術之還原法
根據(jù)還原劑是否與煙氣中的氧氣發(fā)生化學反應, 還原法分為選擇性催化還原和非選擇性催化還原兩大類。
選擇性催化還原(SCR )
此法在國內外已得到廣泛應用。實踐證明,應用這種方法可以在較低的溫度下取得高的NOX 去除率, 可達80～ 90%。但此法費用較大,因為它要求對煙道氣進行預處理以防止催化劑中毒或降低催化的效率。其中應用最廣的是應用NH3 選擇性催化還原法, 即以NH3 做還原劑, 在各種催化劑的作用下, 有選擇性的將NOX催化還原為氮和水的過程。NH3 不和煙氣中的O2 發(fā)生反應, 但煙氣中所含的O2 能夠強化NOX 的還原反應。其反應可用下面方程式表示:
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SCR 法所用的催化劑是有效元素Pt、Pa系貴金屬和V、Cr、M g、Fe、Cu、Zn、Co、N i 等的氧化物、鹽及其混合物。在催化劑作用下,NH3 可在與O 2 反應之前將NO 破壞掉, 避免消耗過多的還原劑NH3 和生成大量的反應熱。催化劑的組成及活性對SCR 法的處理效率影響很大。根據(jù)催化劑的不同, SCR 法又可分類如
下:
以Al2O3 載體為催化劑:
這種催化劑1972 年在日本就開始大規(guī)模研究。三菱化工公司研制出DN 型催化劑 , 適宜在350～ 500℃、0.588～ 0.686 兆帕壓力下使用。該催化劑在較寬溫度范圍及高溫下活性不減, 壽命較長。
鐵鉻催化劑: 使用以Fe2O3 為載體的鐵鉻系催化劑, 轉化率可達90%。該催化劑的活性不僅在250℃以上活性高, 而在NH4NO3 的分解溫度之上, 使運行更安全。
以銅或其化合物為主組份的催化劑: 近年來, 以銅或其化合物為主組份的催化劑代替貴金屬為主組份的研究工作進展較快。如波蘭研究人員用H2、N2 氣流處理后的Cu、Cu (OH)2、Cu(NO3)2 以Al2O3 作載體制得的催化劑, 可使NOX 的轉化率達90% (400℃)。
以上這些催化劑各有其特點和性質, 比較見表1。
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應用NH3 選擇性催化還原法存在的主要問題是: 煙氣成份復雜, 某些污染物可使催化劑中毒; 高分散的粉塵微粒可覆蓋催化劑的表面,使其活性明顯下降; 催化劑的使用壽命較短; 系統(tǒng)中存在一些未反應的NH3 和煙氣中的SO2作用, 生成易腐蝕和堵塞設備的(NH4) 2SO 和NH4HSO 4, 同時還會降低NH3 的利用率。
盡管尚存在如上問題, 但作為一般改進燃燒技術, 控制NOX 生成的補充技術, 有著良好的前景。
B 非選擇性催化還原(SNCR)
SNCR 與SCR 相比, 除不應用催化劑外,基本原理和化學反應基本相同。SNCR 通過在煙道氣流中產生的氨自由基與NOX 反應, 達到去除NOX 的目的, 反應式如下:
4NH3+ 4NO + O 2 4N 2+ 6H2O ③
該反應只有采用高達927～ 982℃的溫度對才能進行, 當溫度更高時, 則可發(fā)生正面的競爭反應, 生成NO:
4NH3+ 5O 2 4NO + 6H2O ④
當溫度高于1093℃時, 煙氣中NOX 的濃度增加, 因此在SNCR 中溫度的控制是至關重要的。
該法的優(yōu)點是設備投資很少, 不會出現(xiàn)催化劑堵塞設備的問題; 其缺點是生成的
(NH4)2SO4 和NH4HSO 4 會腐蝕和堵塞設備,煙氣中增加了NH3 排放物,NH3 利用率低; 控制比較困難;NOX 的脫除效率較低。但由于投資很少, 僅需對現(xiàn)有的燃燒設備稍加改造即可,現(xiàn)有的鍋爐和燃燒爐的用戶對于該法頗為重視。
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