臭氧法脱硝技术方案

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1、xxxx有限公司2X351链条炉臭氧脱硝改造项目技术规范书目录一、项目概况:1二、臭氧脱硝技术要求13本项目脱硝方案2一、项目概况：Xxx公司现有2台35t/h链条炉，无锡华光锅炉厂产品，2011年建成投产, 锅炉现配套布袋除尘器，2套双碱法脱硫，未配套脱硝系统.原始NOx排放浓度 约 300mg/Nm3。锅炉及烟气污染物排放情况如下表：序号参数名称单位数值备注1锅炉型号t/h35链条炉2锅炉数量台23运行时间h/年40004锅炉出口烟气量（单台）m3/h1000005出口排烟温度C1606原烟气NOx浓度mg/Nm3400现有锅炉未配套脱硝设施，为满足当前超低排放标准要求，需对现有环保设 施

2、进行脱硝改造。根据现场环保设施运行情况结合类似项目经验，本次超低排放 采用臭氧氧化法脱硝工艺。二、臭氧脱硝技术要求2。1 项目建设的规模项目建设规模为2 X 35t/h链条锅炉脱硝工程.2.2 脱硝系统总技术要求（1）脱硝工艺要做到技术成熟、设备运行可靠；（2）根据工程的实际情况尽量减少脱硝装置的建设投资；（3）脱硝装置应布置合理;（4）脱硝剂要有稳定可靠的来源；（5）脱硝工艺氧化剂、水和能源等消耗少，尽量减少运行费用2。3设计依据序号名称2X35t/h链条锅炉1烟温（C）1602烟气量（工况,m3/h）1000003NO原始浓度（mg/Nm3）X4004NOx排放浓度（mg/Nm3）100三

3、、本项目脱硝方案3. 1脱硝技术浅析一、NO的生成机理X燃煤过程中会产生氮氧化物,主要有一氧化氮与二氧化氮，这两种统称做氮氧 化物（NOx）,燃煤过程中NOx的生成与排放量和煤燃烧的方式，尤其是温度与过 量空气量等条件相关。燃煤过程中形成氮氧化物的途径主要有三个：热力型氮氧 化物、快速型氮氧化物、燃料型氮氧化物以上三种类型的NOx,他们各自的生成 量与煤的温度有关,在电厂机组中燃料型氮氧化物是最多的，占到氮氧化物总量 的60到80,热力型氮氧化物其次，快速型氮氧化物最少。二、脱硝方法选择当前控制氮氧化物排放的方法可以分为三种,第一种是低氮氧化物燃烧技术 这种方法主要是通过技术手段,来抑制或者还

4、原在燃烧过程中产生的氮氧化物， 来降低氮氧化物的排放；第二种是炉膛喷射脱硝方法；第三种是烟气净化方法。 烟气净化方法包括干法脱氮技术和湿法脱氮技术。下面将对他们分别进行介绍。：1、低氮燃烧技术由氮氧化物形成的条件可以知道，对氮氧化物的形成起决定性作用的为燃烧 区域温度和过量空气系数。所以,低氮氧化物燃烧技术是通过对燃烧区域的温度 与空气量进行控制，达到阻止氮氧化物生成从而降低排放的目的。低氮氧化物燃 烧技术要求,在降低氮氧化物的同时，确保锅炉燃烧稳定,而且飞灰中的含碳量不 得超标。目前经常用到的低氮氧化物燃烧技术主要有以下几种：燃烧优化、空气 分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、烟气再循环技术、低

5、 NOx 燃烧器2、炉膛喷射脱销技术这种方法是在炉膛上喷射某些物质,让它在一定的温度下还原已经生成的氮 氧化物,以此来降低氮氧化物的排放量。这一过程包含喷水、喷氨和喷二次燃料 等。但是喷水与喷二次燃料的方法，尚存在着如何将 NO 氧化为 N02 和解决非选 择性反应的问题，因此，目前还不成熟.3、选择性催化还原法 SCR选择性催化还原法(SCR)指通过使用催化剂，添加还原剂，还原剂分解成还 原性气体如NH和NOx,在催化作用下发生氧化还原反应，使NOx转化为氮气和水。3在这三种烟气脱确工艺中，SCR工艺的脱硝效和工艺成熟度最高。我国现在 已建成或拟建的烟气脱硝工程中大多采用 SCR 工艺。该技

6、术的反应温度为 30040C其反应如下:4NH +4NO+0 =4N +6H 03222（1）4NH +6N0=5N +6H 0322（2）2NH +N0+N0 =2N +3H 03222（3）8NH+6N0 =7N+12H03222（4）其中上述反应式中以第一个化学反应方程式为主要反应,这是因为在烟气中95%NOx是以NO的形式存在。SCR工艺脱硝率通常可以达75%以上，可使出口烟 气中排放的NOx浓度降到接近100mg/m3.还原剂的选择一般有氨水、液氨和尿素 3种。SCR工艺的催化剂一般为金属氧化物，最为常见有VO、MnO等。.2 524、选择性非催化还原法选择性非催化还原法(SNCR)

7、指在不用催化剂的情况下,把还原剂喷进炉膛， 还原剂受热分解成NH,与N Ox反应生成N和H0,其反应温度为800 1200Co3 2 2反应公式为：NH 为还原剂：4NH +4N0+0 4N +6H O (5)3 3 2 2 2尿素为还原剂： 2N0+C0F(NH)+1/202N+CO+2HO(6)2 2 2 2 2 2SNCR 工艺的脱硝率主要受到温度、NH/NO摩尔比、停留时间和锅炉尺寸等 3X因素影响，对于大型电厂最多只能达到40%的去除率。SNCR 工艺的最佳温度为 850_1100C。最佳NH/NO摩尔比为1: 2。当工艺的停留时间设置成为Is时,3X达到最大的脱硝率82%.(3)联

8、合工艺联合工艺(SNCR-SCR)有两个反应区(24)。第一个为SNCR反应区，第二个 为SCR反应区。NOx先进入SNCR工艺进行一部分的去除，然后NOx伴随着第一 反应区的逃逸氨进入SCR工艺进行进一步的去除主要反应公式参考SNCR与SCR 工艺的反应公式见式(1)、(5)、(6).由于第一步在 SNCR 工艺中预先去除部分 NOx,在SCR工艺进口 NOx浓度减小,对催化剂的依赖下降相对于SCR工艺，联合 工艺有效减少了投资与运行费用，相对于单独的SNCR工艺提高了脱硝率.联合工艺最初是在日本进行实验运行研宄。运行结果表明,运用联合工艺， NOx的去除率较单独SNCR上升20%左右,氨逃

9、逸降低了 4倍多.图2 4 SCR/SNCR联合法工艺图(5)臭氧脱硝技术烟气中NOx的主要组成是NO (占95%) , NO难溶于水，而高价态的NO?、NO等可溶于水生成HNO和HNO，溶解能力大大提高，从而可与后期的SO同时2 5232吸收，达到同时脱硫脱硝的目的。臭氧作为一种清洁的强氧化剂，可以快速有效地将 NO 氧化到高价态。电子 束法和脉冲电晕法虽然能够产生强氧化剂物质，如 oh、ho2等，但工作环境 恶劣，自由基存活时间非常短，能耗较高.o3的生存周期相对较长，将少量氧气或 空气电离后产生 O ，然后送入烟气中，可显著降低能耗。31、臭氧脱硝机理 臭氧的氧化能力极强，从下表可知,臭

10、氧的氧化还原电位仅次于氟，比过氧 化氢、高锰酸钾等都高.此外,臭氧的反应产物是氧气，所以它是一种高效清洁的 强氧化剂.低温条件下，O与NO之间的关键反应如下：3NO+ONO+O (1)32 2NO+ONO+O (2)2 33 2NO+NONO (3)322 5NO+O+MNO+M (4)2NO+ONO (5)23臭氧脱硝主要是利用臭氧的强氧化性将 NO 氧化为高价态氮氧化物，然后在 洗涤塔内将氮氧化物吸收转化为溶于水的物质，达到脱除的目的。在典型烟气温 度下,臭氧对 NO 的氧化效率可达85以上，结合尾部湿法洗涤，脱硝效率也在 O/NO 摩尔比为0.9时达到86.27。以下为臭氧脱硝工艺流程图

11、。3图2-5臭氧氧化湿法脱硝工艺流程图2、影响因素 利用臭氧脱硝的影响因素主要有摩尔比、 反应温度、 反应时间、 吸收液 性质等，这些因素对脱硝效率都有不同程度的影响.(1) 摩尔比摩尔比(O/NO)是指O与NO之间摩尔数的比值，它反映了臭氧量相对于一33氧化氮量的高低。NO的氧化率随O/NO的升高直线上升。目前已有的研究中，3在O9WO/NOV1的情况下,脱硝率可达到85%以上，有的甚至几乎达到100%。3根据式(1)可见,0与NO完全反应的摩尔比理论值为1,但在实际中，由于其他3物质的干扰，可发生一系列其他反应，如式(2) (5)，使得O不能100%与NO3进行反应。(2) 温度由于臭氧的

12、生存周期关系到脱硫脱硝效率的高低， 所以考察臭氧对温度的 敏感性具有重要意义。在对臭氧的热分解特性的研究中得出在150C的低温条件 下，臭氧的分解率不高，只有0. 5%，但随着温度增加到250C甚至更高时，臭氧 分解速度明显加快.(3) 反应时间臭氧在烟气中的停留时间只要能够保证氧化反应的完成即可，反应时间在110s之间对反应器出口的NO摩尔数没有什么影响，而且增加停留时间并不 能增大 NO 的脱除率.这主要是因为关键反应的反应平衡在很短时间内即可达到 不需要较长的臭氧停留时间。(4) 吸收液性质利用臭氧将 NO 氧化为高价态的氮氧化物后，需要进一步地吸收。常见的吸 收液有Ca (OH)、Na

13、OH等碱液不同的吸收剂产生的脱除效果会有一定的差异。2在利用水吸收尾气时，NO和SO的脱除效率分别达到86。27%和100%。这是 2利用气体在水中的溶解度进行吸收。在现有脱硝技术中，其中广泛应用的是选择性催化还原法(SCR)，脱除效率 达 90%以上。随着国家对火电厂污染物排放的要求越来越严格， 同时脱硫脱硝 已成为烟气污染物控制技术的发展趋势。目前国内外广泛使用的是湿式烟气脱硫 和 NH 选择催化还原技术脱硝的组合。该技术的脱硫脱硝效率虽然高，但是投资3 和运行成本昂贵.其他的脱硝技术还包括等离子体法、催化法、吸附法等，但只 有少数进入生产应用。随着环保要求的日益严格，传统的烟气脱硝工艺将

14、不能满 足严格的减排要求，此外，传统工艺还存在设备投资高、占地面积大、系统复杂 等缺点。因此开发工艺简单、 可靠的脱硫脱硝工艺具有重要意义。采用臭氧的 高级氧化技术不仅对 NO 具有良好的脱除效果，而且对烟气中的其他有害污染X物，比如重金属汞也有一定的去除能力.其主要反应式为：NO+O =NO +O3 2 22NO +O =N O +O232 524NO +2MO+H O=M(NO ) + M(NO)2 2 2 2 3 2NO+ MO +HO = M（NO）2 5 2 3 23。2脱硝系统设计方案3.2。1 设计原则针对现场情况，对烟气进行氧化脱硝,工艺采用湿法的布置方法.主要设计原 则如下：

15、工艺遵循技术成熟、设备先进运行稳定、操作维护方便、自动化程度较高、 运行成本较低、无二次污染原则。能够保证高可用率，而且完全符合环境保护要 求。工艺充分考虑锅炉特点，系统阻力稳定。工艺与设备布置合理，能满足现有 场地位置要求。整个除尘系统的所有建（构）筑物布置与主体工程协调。并根据其 工程设计和布置要求在所给定的区域范围内优化,以使其工艺流程和布置合理、 安全和经济.改造后达到超低排放要求。针对小型工业锅炉，目前常用的脱硝工艺为SNCR脱硝，由于SNCR脱硝系统 脱硝效率有限,无法达到超低排放标准的要求,因此常用氧化湿法以应对越来越 严格的排放标准要求.氧化脱硝其基本脱硝原理为:通过添加强氧化剂将烟气中NOx主要成分NO氧化为NO或NO,然后通过脱硫系统吸收剂吸收。强氧化剂可以选用臭氧、亚氯2 5 2 3酸钠、亚氯酸