氮氧化物(NOx)通常由工業(yè)生產(chǎn)高溫燃燒過程中產(chǎn)生, NO在大氣中被氧化成二氧化氮(NO2),是化學(xué)煙霧和酸雨形成的主要原因之一;并且還會對動物的中樞神經(jīng)和呼吸道等器官造成損害,抑制植物生長等危害。據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù),2020年全國氮氧化物年排放量超過1019.7萬噸。我國是制造業(yè)大國,又是一個能源、資源消耗大國,因而采用有效脫硝措施治理生產(chǎn)過程產(chǎn)生的氮氧化物污染,進(jìn)而保護(hù)環(huán)境,顯得尤為重要和緊迫。
選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)是一項成熟、可靠、高效的脫硝技術(shù),其基本原理在催化劑存在的條件下,在合適的溫度范圍內(nèi),向煙氣中加入還原劑(氨、氨水、尿素),還原劑與煙氣中的NOx反應(yīng),生成無害的氮氣和水,從而達(dá)到脫硝目的。
在SCR脫硝工藝中,催化劑是系統(tǒng)的核心,催化劑的選型與用量直接影響到脫硝效率。在工程應(yīng)用中根據(jù)不同的工況條件選擇使用不同的脫硝催化劑。目前商用脫硝催化劑的反應(yīng)溫度分為高溫(280-400℃)、中/中低溫(180-280℃)、超低溫(100-180℃)催化劑。選擇合適的脫硝催化劑是SCR系統(tǒng)運行穩(wěn)定、綜合能耗低的關(guān)鍵。
超低溫SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用在煙氣處理系統(tǒng)末端的低溫低塵段,即工藝路線為:除塵-脫硫-脫硝或脫硫-除塵-脫硝。該超低溫SCR脫硝技術(shù)具有如下特點:
a)低溫性能良好。煙溫100-180℃時達(dá)到95%以上脫硝效率,同時具有較寬的溫度區(qū)間,催化劑性能穩(wěn)定可靠;
b)脫硝反應(yīng)器布置位置靈活。應(yīng)用于除塵、脫硫工序后,不對原有系統(tǒng)造成干擾,改造方便;另煙氣成分較為干凈,不易造成孔道堵塞及活性組分中毒等一系列問題,從而降低脫硝運行成本;
c)催化劑無毒、環(huán)保。其組分中不含釩和重金屬,其運輸、使用和回收等過程均無特別要求,按照普通固體化學(xué)品管理即可;
d)催化劑具有高空速、高強度等特點。同等工況條件下,使用量少于中低、中高溫催化劑;
e)工程建設(shè)和運行成本低。超低溫SCR脫硝技術(shù)使用溫度低,配套規(guī)模少,工程建設(shè)和運行成本低于現(xiàn)有其他商業(yè)SCR脫硝技術(shù)。
超低溫SCR脫硝技術(shù)既可降低催化劑的中毒和機械磨損,同時也提高了企業(yè)加裝脫硝裝置的經(jīng)濟性,在非電行業(yè)領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。目前超低溫SCR脫硝技術(shù)在國內(nèi)水泥、化工、玻璃、有色冶煉、工業(yè)鍋爐等行業(yè)進(jìn)行了10余套工業(yè)測試及示范工程,產(chǎn)品獲得客戶好評,技術(shù)受到市場認(rèn)可。
結(jié)合煙氣特點,該企業(yè)首次采用超低溫SCR脫硝技術(shù),即玻璃熔窯煙氣經(jīng)除塵后進(jìn)入加熱系統(tǒng)補熱,補熱能源為天然氣。經(jīng)加熱的煙氣與脫硝反應(yīng)還原劑(20%工業(yè)氨水)混合后共同進(jìn)入SCR反應(yīng)器,SCR反應(yīng)器的脫硝反應(yīng)溫度為120-130℃,NOx在超低溫SCR脫硝催化劑的作用下與NH3反應(yīng)生成N2和H2O,達(dá)到脫硝效果。隨后合格煙氣通過風(fēng)機送入煙囪排放。
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