在讨论脱硝技术之前,必须了解热风炉烟气的特殊性,这与电站锅炉有很大不同:
温度波动大:热风炉通常采用“蓄热式”工作,周期性地在“燃烧期”和“送风期”之间切换。
燃烧期:烟气温度较高,通常在?300~450℃?之间。
送风期:没有烟气排出。
这种周期性的温度变化对脱硝技术的稳定运行提出了挑战。
NOx浓度中等:热风炉的NOx浓度通常在中低水平,范围大约在?200~500 mg/m3(约100~250 ppm),但一些老旧或运行不佳的炉子可能更高。
氧含量高:为了保证煤气完全燃烧,热风炉通?;嵩诠?掌略诵?,导致烟气中氧含量较高,通常在?10%~15%?甚至更高。
污染物相对单一:主要污染物是NOx和粉尘,SOx浓度通常较低(取决于燃料)。
针对热风炉的特点,目前主流且可行的脱硝技术主要有以下:
这是目前应用最广泛、最成熟、效率最高的脱硝技术。
原理:在催化剂作用下,向烟气中喷入还原剂(通常是氨水或尿素),在特定温度窗口内(通常是300-420℃),将NOx选择性还原为无害的N?和H?O。
在热风炉上的应用关键点:
温度窗口匹配:SCR催化剂需要在最佳温度范围内工作。幸运的是,热风炉燃烧期的烟气温度(300~450℃)正好落在中温催化剂的活性窗口内,这是SCR技术能成功应用于热风炉的根本原因。
应对温度波动:由于送风期没有烟气,SCR系统需要设置旁路和保温措施,以防止催化剂在非运行期间温度过低或受到冲击。系统设计需要能够适应这种间歇性运行。
高氧含量的优势:SCR反应需要氧气,热风炉的高氧环境反而有利于反应的进行。
布置方式:通常采用高尘布置,即SCR反应器位于热风炉本体和余热回收系统(如换热器)之间。这样可以充分利用烟气热量,避免烟气再加热的巨大能耗。
原理:在不使用催化剂的情况下,将还原剂(通常是氨水或尿素)喷入高温烟气中(通常在850~1100℃),在此温度下,还原剂与NOx发生反应,生成N?和H?O。
在热风炉上的应用关键点:
温度窗口难以匹配:SNCR所需的反应温度窗口非常高(850~1100℃)。这个温度区域通常位于热风炉的燃烧室内。要实现有效脱硝,必须找到并精准地将还原剂喷射到这个高温区域。
脱硝效率较低:SNCR的脱硝效率通常只有?30%~50%,远低于SCR的80%~90%以上。
氨逃逸问题:如果喷氨点温度不合适或混合不充分,容易导致未反应的氨气(氨逃逸)排入大气,造成二次污染。
应用场景:SNCR更多用于对脱硝效率要求不高、场地受限或投资预算较低的改造项目。对于新建项目,SCR是更主流的选择。
SCR烟气脱硝系统:该系统具有脱硝率高、二次污染小、净化效率高、技术成熟、运行需求温度低、运行稳定等优点,适合排气量大、连续排放源的工业应用。
SNCR烟气脱硝系统:该系统使用NH3或尿素作为还原剂,注入到热风炉的高温烟气中与烟气中的NOx发生化学反应,适用于排气量大、连续排放源的工业应用。
干法脱硫技术:如DOSN干法脱硫技术,通过填装固体颗粒脱硫剂的固定床完成催化氧化、吸收工艺,一次完成脱硫。此外,北京晨晰钙基移动床(CMB)干法脱硫工艺也具有高效脱硫和低运行成本的优势。
湿法脱硫技术:如石灰石-石膏湿法脱硫装置,通过喷淋水与石灰浆液反应再生,产生的NaOH溶液可循环使用。
氨法脱硫系统:该系统具有更高的脱硫效率和更低的运行成本,适用于高炉热风炉烟气超低排放。
活性焦工艺:在活性焦再生环节使用的解吸热介质为热风炉烟气,通过高温换热风机送回至热风炉循环使用,少量外排的烟气与烧结机头烟气混合后进入吸附塔进行污染物治理处理。
半干法烟气脱硫脱硝除尘一体化技术:该技术在焦化厂中的应用表明,净化后的洁净烟气温度为185~275℃,经过脱硫脱硝除尘后的洁净烟气被送至余热回收装置进行余热回收,经余热回收利用后的烟气由引风机输送至焦炉烟囱排放。
高分子脱硝技术:如HNCR高分子脱硝技术,是耀一公司自主研发的新技术,适用于热风炉脱硝设备。
低氮燃烧技术:在炼铁热风炉烟气净化工艺中,低氮燃烧技术能够降低烟气中的氮氧化物含量,满足达标排放的要求。
这些技术各有优缺点,具体选择应根据实际工况和环保要求进行综合考虑。
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