明晟環(huán)保氨法脫硫：焦?fàn)t煙氣脫硝技術(shù)—低氮燃燒技術(shù)

氮氧化物是污染大氣的有害物質(zhì)之一，對(duì)環(huán)境和人體健康帶來(lái)嚴(yán)重影響。工業(yè)化應(yīng)用的脫硝技術(shù)主要分為：低氮燃燒技術(shù)、爐膛噴射脫硝技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)。由于爐膛噴射脫硝僅適用于燃煤或燃油鍋爐，不適用于焦?fàn)t，故僅討論低氮燃燒技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)。

1低氮燃燒技術(shù)

低氮燃燒技術(shù)是在爐內(nèi)采用各種燃燒手段來(lái)控制燃燒過(guò)程中NOx的生成，主要有空氣分級(jí)燃燒、再燃燒技術(shù)、低NOx燃燒器等，該技術(shù)主要適用于燃煤鍋爐和熱風(fēng)爐。

焦?fàn)t中已應(yīng)用的類似技術(shù)有分段燃燒和廢氣循環(huán)，但對(duì)于已建成的焦?fàn)t，無(wú)法進(jìn)行改造。為控制NOx的生成，可通過(guò)控制燃燒溫度、改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)來(lái)減少NOx的生成。

隨開(kāi)工率上升，直行溫度隨之升高。當(dāng)開(kāi)工率為90%時(shí)，焦側(cè)直行爐溫已達(dá)1230℃。正常連續(xù)生產(chǎn)時(shí)開(kāi)工率110%，焦側(cè)直行溫度1295℃。根據(jù)NO的生成機(jī)理，在燃燒溫度超過(guò)1227℃時(shí)，NO生成急劇增加，且溫度每增加100℃,反應(yīng)速率增大6～7倍，表明高開(kāi)工率時(shí)NO的生成量要遠(yuǎn)大于低開(kāi)工率時(shí)的生成量。

考慮煤氣的燃燒特性，高爐煤氣燃燒速度慢、火焰長(zhǎng)、廢氣量大。焦?fàn)t煤氣燃燒速度快、火焰短、廢氣量小。使用純高爐煤氣加熱較使用純焦?fàn)t煤氣加熱出現(xiàn)局部高溫的可能性要小，熱力型NOx的生成量要少。同時(shí)熱力型NOx的生成還與煙氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間有關(guān)。停留時(shí)間越長(zhǎng)，NOx生成越多。高爐煤氣加熱時(shí)煤氣量和煙氣量比焦?fàn)t煤氣加熱時(shí)大，在燃燒室的停留時(shí)間短，故NOx生成量少。中小型焦?fàn)t的爐溫比大型焦?fàn)t低，可通過(guò)改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)來(lái)減少NOx的生成。

2煙氣脫硝技術(shù)

煙氣脫硝技術(shù)是還原或吸附尾部煙氣中生成的NOx，從而降低NOx排放。煙氣脫硝技術(shù)可分為干法脫硝和濕法脫硝兩類。

2.1干法脫硝技術(shù)

有工程應(yīng)用的干法脫硝技術(shù)包括選擇性催化脫硝(SCR)、選擇性非催化脫硝(SNCR)和活性炭法。

(1)SCR法。SCR法是采用氨將NOx還原成N2。氨有選擇性，只和NOx發(fā)生作用，不與煙氣中的氧發(fā)生反應(yīng)。還原反應(yīng)在低溫下的反應(yīng)速度很慢，為加快其反應(yīng)速度，可加入催化劑。根據(jù)催化劑適用的煙氣溫度條件，將SCR工藝分為高溫(>450℃)、中溫(320～450℃)和低溫(120～320℃)工藝。目前商業(yè)上應(yīng)用比較廣泛的是中溫催化劑。該催化劑以TiO2為載體，上面負(fù)載釩、鎢和鉬等主催化劑或催化助劑，脫硝效率可達(dá)95%以上。

考慮到焦?fàn)t煙氣的低溫特性，選用SCR法有兩條途徑：一是對(duì)低溫?zé)煔饧訜幔怪现袦豐CR法的溫度條件，以利用成熟的中溫催化劑脫硝，煙氣脫硝后再考慮余熱回收，需耗費(fèi)額外的熱量;二是使用低溫催化脫硝，但商業(yè)化應(yīng)用的低溫催化劑不多，研究主要集中在金屬氧化物催化劑和碳基材料催化劑。

(2)SNCR法。SNCR法是采用氨或尿素為還原劑，其原理與SCR法相同，但該法不使用催化劑。由于無(wú)催化劑時(shí)該反應(yīng)的佳溫度為900～1000℃，因此必須在煙氣的高溫區(qū)域加入還原劑。該法還原劑使用量大，同時(shí)必須控制好反應(yīng)溫度，并保證還原劑有足夠的停留時(shí)間。SNCR法的脫硝效率較低，約為30%～50%，主要用于燃煤鍋爐爐膛噴射脫硝，不適用于焦?fàn)t煙氣脫硝。

(3)活性炭法?；钚蕴糠摮齆Ox的過(guò)程類似于SCR反應(yīng)過(guò)程，可認(rèn)為是吸附與SCR過(guò)程相結(jié)合的一種方法，或低溫的SCR反應(yīng)。炭材料既起催化劑的作用，同時(shí)還承擔(dān)吸附劑的作用。主要的反應(yīng)是活性炭在90～250℃之間催化還原NOx至氮?dú)夂退藴囟确秶『迷诠I(yè)鍋爐煙氣排放的窗口溫度內(nèi)，同時(shí)脫硫脫硝后的活性炭能用多種手段再生，重復(fù)利用來(lái)降低成本，消除了二次污染。商業(yè)化應(yīng)用的活性炭脫硝工藝包括日本住友、日本J–POWER(MET-Mitsui-BF)和德國(guó)WKV等幾種主流工藝。

無(wú)論低溫SCR法還是活性炭法脫硝，對(duì)煙氣硫含量均有明確要求，一般要求<30mg/m3，甚至更低。主要原因是SO2氧化為SO3，在水和氨存在時(shí)生成硫酸銨，該鹽在230℃以下粘附在催化劑表面，吸附粉塵，堵塞孔道，使催化劑逐漸失活，故成熟的工藝煙氣溫度一般為280℃以上。另干法催化劑有毒，需工業(yè)化廢棄處理。

2.2濕法脫硝技術(shù)

濕法脫硝是指利用水或者水溶液來(lái)吸收廢氣中的NOx，根據(jù)吸收劑的不同可分為水吸收、酸吸收、堿吸收、氧化吸收、液相還原吸收、絡(luò)合吸收和微生物法等，有工業(yè)應(yīng)用的主要為酸吸收法和堿吸收法。

(1)酸吸收法。酸吸收法是指以濃硫酸或稀硝酸為吸收劑來(lái)處理尾氣中的NOx。用濃硫酸吸收NOx是化學(xué)吸收，生成亞硝基硫酸，亞硝基硫酸可用于生產(chǎn)硫酸和濃縮硝酸。在同時(shí)生產(chǎn)濃硫酸和濃硝酸的企業(yè)，可用該技術(shù)凈化含NOx的尾氣。稀硝酸吸收NOx是利用NOx在稀硝酸中有較高的溶解度而進(jìn)行的物理吸收，常用來(lái)凈化硝酸廠尾氣，凈化率可達(dá)90%。影響吸收效率的因素除溫度和壓力外，稀硝酸濃度是重要因素。硝酸濃度為15%～20%時(shí)，吸收效率較高。吸收NOx后的硝酸經(jīng)加熱用二次空氣吹出NOx，吹出的NOx可返回硝酸吸收塔進(jìn)行吸收，吹除NOx后的硝酸冷卻至20℃，送尾氣吸收塔循環(huán)使用。

(2)堿吸收法。堿吸收法是利用NaOH、Ca(OH)2、氨水和Na2CO3等堿溶液作吸收劑對(duì)NOx進(jìn)行化學(xué)吸收。對(duì)于含NO較多的廢氣，需先將NO氧化為易溶于水的NO2，再用堿液吸收，常用的氧化劑有臭氧、亞氯酸鹽、*等。氧化劑的使用成本是工藝選擇的主要影響因素。由于氨水吸收時(shí)生成極不穩(wěn)定的亞硝酸銨，當(dāng)濃度較高、溫度較高或溶液pH值不合適時(shí)，會(huì)發(fā)生劇烈爆炸，因此限制了氨水吸收法的應(yīng)用。石灰乳作吸收劑價(jià)格便宜，但因溶解度小，未溶解的石灰易堵塞設(shè)備，故不常用。考慮到吸收劑的價(jià)格、來(lái)源、吸收效率等因素，工業(yè)上應(yīng)用較多的吸收劑是NaOH和Na2CO3，影響吸收的因素主要是廢氣中的氧化度、吸收設(shè)備和操作條件。

濕法脫硝技術(shù)應(yīng)用于焦?fàn)t煙氣脫硝，面臨以下共性問(wèn)題需解決：一是煙氣溫降大，需再熱后才能利用原焦?fàn)t煙囪外排;二是煙氣含濕高、腐蝕性強(qiáng)，需對(duì)原煙囪進(jìn)行特殊防腐處理;三是酸、堿腐蝕性強(qiáng)導(dǎo)致管道泄漏，成鹽結(jié)晶引起管道堵塞，系統(tǒng)維護(hù)量大;四是副產(chǎn)回收耗能大，需對(duì)廢水、廢渣進(jìn)行處理。

3結(jié)語(yǔ)

焦?fàn)t煙氣屬低溫、低NOx濃度、低SO2含量、含氧、微塵煙氣，但由于NOx超標(biāo)和SO2波動(dòng)，脫硝脫硫需綜合考慮。各企業(yè)焦?fàn)t爐型、爐齡、燃料結(jié)構(gòu)不同，所在地環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)也不同，需考慮不同的工藝技術(shù)對(duì)自身煙氣的適應(yīng)性，兼顧投資運(yùn)行成本使煙氣達(dá)標(biāo)排放。

明晟環(huán)保氨法脫硫技術(shù)以化工的理念解決環(huán)保問(wèn)題,運(yùn)用世界*的氨法脫硫核心技術(shù)真正解決氣溶膠與氨逃逸的技術(shù)性難題，真正達(dá)到超低排放，實(shí)現(xiàn)變廢為寶的目的。