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尿素湿法烟气脱硝成套技术

目前有关烟气脱硝技术较多,现有烟气脱硝行业采用的主要有选择性催化还原法 (SCR)烟气脱硝技术和尿素湿法烟气脱硝技术。
一、选择性催化还原法 (SCR)烟气脱硝技术:
       选择性催化还原法 (SCR)脱硝技术效率比较高,脱硝技术比较成熟。该技术主要以NH3作为还原剂,在一定温度和催化剂的作用下,NH3有选择地将废气中NO和NO2还原为氮气及水蒸气。
         在SCR工艺中,根据所使用催化剂的催化反应温度,分为高温、中温和低温三种SCR催化剂。一般高温345℃~590℃,中温260~450℃,低温150℃~280℃。
       在SCR脱硝装置的运行中,除了还原剂NH3作为操作过程中的消耗品外,催化剂的使用寿命是一个重要的影响因素。催化剂的寿命取决于催化剂活性的衰减速度。催化剂在运行一段时间后,其表面活性都会有所下降,存在物理失活和化学失活。催化剂物理失活主要是指高温烧结、磨损、固体颗粒沉积堵塞而引起的催化剂活性破坏;催化剂化学失活主要是碱金属和重金属引起的催化剂中毒。实际应用中,燃料燃烧产生的炉渣飞灰还会造成催化剂微孔堵塞。由于燃烧后灰分中氧化钙含量很高,氧化钙生成的硫酸钙吸附在催化剂表面,阻止了反应物向催化剂表面的扩散及扩散进入催化剂内部,从而导致催化剂活性的降低。
        一般情况下,SCR工艺中所采用的催化剂在2~3年左右就需要更换,因为催化剂本身使用量较大,且价格较贵,因此催化剂的使用费用很高。
        另外,SCR工艺中需要连续补充氨气,且存在氨气的逃逸问题。因此,考虑到氨气补充及催化剂更换的问题, SCR脱硝装置的一次性投资较大,总体运行费用较高。而且操作不当会产生逃逸氨气而导致的二次污染问题。
二、尿素湿法脱硝技术:
   1、尿素湿法脱硝技术基本原理:
       尿素湿法烟气脱硝就是采用尿素水溶液喷淋吸收烟气中的NO和NO2,并利用尿素与之反应生成氮气,从而达到烟气脱硝的目的。
         尿素湿法烟气脱硝的原理如下:
         首先,烟气中的NO和NO2在气相中生成N2O3和N2O4,具体的化学反应如下所示:
2NO+O2→2NO2
2NO2→N2O4
NO+NO2→N2O3
      接下来,生成的产物通过分子扩散作用从两相界面由气相扩散到液相主体。在液相中形成HNO3和HNO2,并分别电离成H+、NO3-、NO2-,生成的NO2-与(NH2)2CO(尿素)反应生成N2和CO2等。
      具体化学反应如下所示:
N2O3+H2O→2HNO2
N2O4+H2O→HNO2+HNO3
2NO2+H2O→HNO2+HNO3
2HNO2+(NH2)2CO→2N2+CO2+3H2O
       综上所述,尿素脱除NOx的总化学反应式可以表述为:
(NH2)2CO+NO+NO2→2N2+CO2+2H2O
        由上述机理可见,NOx的去除主要是通过NO氧化,随后溶于水溶液,与尿素发生化学反应达到去除的目的。
2、尿素湿法脱硝需要解决的技术问题:
       在尿素湿法烟气脱硝反应体系中,溶液中的尿素可以直接与溶于液相的NOx反应,而NOx由气态转入水相主要是通过NOx在溶液中的吸收平衡来实现。
          液相脱除烟气中的NOx (一般NO占90%以上)的主要障碍是NO在水中溶解度很低,室温(25℃)其亨利常数为1.94×10-8mol/L·Pa,液相中的传质阻力较大,通过改变温度以及溶液的pH值的方法都不能使NO在水中溶解度明显提高。因此,使NO转化为容易吸收的形态是尿素湿法脱硝技术的关键所在。
        NO在吸收液中的溶解度与其氧化度(即烟气中NO2的摩尔比)有关,当氧化度为1时,NO在吸收液中的溶解度最大,与尿素溶液的反应速度最快,此时可获得最大的吸收率。
        为了提高氧化度,气体在进行吸收前可以经过充分氧化。氧化的方法主要有干法氧化和湿法氧化两种,干法氧化主要是用气体进行氧化,一般用空气、氧气或者臭氧进行氧化。湿法氧化一般用氧化剂进行氧化,如高锰酸钾、双氧水、重铬酸钾、次氯酸钠等溶液。与干法氧化相比,湿法氧化有很多优点,例如气液相直接接触,其传热和传质效率要比干法氧化高的多,NO的氧化速度较快,所以湿法氧化速度大于干法氧化速度。          
        但是湿法氧化需要在溶液中加入氧化剂,而氧化剂可以与吸收液中的尿素(还原剂)进行反应,导致氧化剂及尿素消耗量增加,因此尿素湿法脱硝工艺中一般采用干法氧化。
3、尿素湿法脱硝技术特点:
        尿素湿法烟气脱硝过程采用的原材料为氧气(或者臭氧)、尿素,反应生成物为二氧化碳、氮气、水。脱硝完成后的废液经补充尿素后循环使用,不产生二次污染的废弃水体,避免了传统水洗法、碱吸收法等工艺存在的酸性污染、副反应多、副产品难于回收等问题,符合环保及清洁生产要求。
       就操作费用而言,尿素湿法烟气脱硝仅仅需要补充消耗的尿素,没有需要更换的昂贵催化剂,操作费用相对较低。如果采用臭氧氧化,则系统电耗相对较高(视臭氧消耗量,即气相中氮氧化物含量而定)。
        尿素湿法烟气脱硝设备相对简单,操作条件温和(50~60℃),相对干法脱硝工艺温度更低。
        尿素湿法脱硝技术采用吸收液大流量循环操作,因此对气量及烟气中氮氧化物含量的波动不敏感,即操作弹性较大。
 近期,电厂烟气脱硝整改工程公告频发,将还原剂液氨改尿素,为什么电厂开始青睐尿素?

众所周知,液氨与尿素是脱硝工艺中主要使用的还原剂,由于在脱硝工艺中真正的活性分子是氨,并且采用液氨,技术可靠、系统稳定、能耗低;而尿素要先转化为氨,实际应用中成本相对高。因此,电厂早期主要采用液氨。

白色或浅黄色的结晶体,通常用作植物氮肥。在运输、储存中无安全及危险性的考虑。

二类三项的危化品,强碱性,易挥发,有刺激性恶臭气味,与空气会形成爆炸性混合物,在浓度为16%~25%时,遇明火会产生爆炸。因此,运输、储存中安全性非常重要。

 

 

 如今电厂越来越重视安全性,脱硝还原剂液氨改尿素,在安全方面将得到大大的提升,所以越来越多的电厂脱硝开始采用尿素作为还原剂。

 

那么,液氨与尿素相爱相杀,Polymer又如何为您解决后顾之忧?且听小编一一道来。

      尿素已然成功受宠上位,但其在用作脱硝剂前,溶解、加热时会产生恶臭,弥漫于整个车间,不仅影响厂区空气质量,而且危害车间工作人员身心健康。

 Polymer环境治理事业部,针对电厂尿素车间提供完善的异味控制解决方案,采用高品质、定制化的POLYTE®Sorb系列产品和高压雾化除臭设备,彻底消除异味,保障车间空气质量。

 

来源:除灰脱硫脱硝技术联盟