本文介紹了傳統SCR煙氣脫硝技術的研究現狀和進展。同時也對目前重點研究的脫硫脫硝一體化技術包括臭氧氧化法、吸附法、等離子體法、液相氧化吸收法等技術做了詳細分析。分類闡述了各種脫硝技術的機理與技術特點,展望了未來脫硝技術的發展方向。
在煙氣治理領域焦爐煙氣脫硝一直是時下關注的重點,特別是國家頒布了最新的《煉焦化學工業污染物排放標準》之后,對焦化煙氣脫硝技術提出了更高的要求。介紹了傳統SCR煙氣脫硝技術的研究現狀和進展。
同時也對目前重點研究的脫硫脫硝一體化技術包括臭氧氧化法、吸附法、等離子體法、液相氧化吸收法等技術做了詳細分析。分類闡述了各種脫硝技術的機理與技術特點,展望了未來脫硝技術的發展方向。
1、引言
我國鋼鐵生產量在世界排名首位,同時也是生產焦炭最多的國家。根據國家統計局的報告顯示,去年我國生產粗鋼量達到8.08億噸,同比增長1.2個百分點,迄今為止國內現存焦化廠有600多家,焦炭產量同比增長0.6%,達到4.49億噸。目前測算分析在國內焦化廠生產作業時產生煙氣中NO 的平均濃度標況下高達650mg/m3,如若不嚴格治理環境危害極大。我國在2012年頒布了新的煉焦化學工業污染物排放標準,對焦爐煙氣排放濃度做出了更加嚴格的規定。
特別是敏感區域排放的煙氣中NOx要小于150mg/m3、SO2不得超過30mg/m3,治理焦爐煙道氣中的SO2和NOx已經成為焦化行業的重點環保項目。據測算這些煙氣達到國家焦化行業NOx排放標準,每年可減少NO的排放量26萬噸左右。
目前關于煙氣脫硝的方法中應用最成熟的還是SCR催化脫硝技術,特別是低溫脫硝技術仍是目前研究的重點。而近年來,很多廠區由于空間限制項目升級改造時開始考慮占地面積更小的同步脫硫脫硝的煙氣脫硫脫硝一體化技術,同時還具有投資運行費用低的特點,越來越受到研究者和生產廠家的青睞。
2、煙氣脫硝技術
2.1 選擇性催化還原技術
選擇性催化還原脫硝技術(Selective Catalytic Reduction,簡稱SCR)是現在工業上運行較多的煙氣脫硝技術,其主要利用NH3、尿素等為還原劑,在適當的催化劑上有選擇性地將NO二還原為無毒無害的產物N2和H2O,其反應方程式一般認為是:
4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2 → 3N2+6H2O
目前針對焦爐煙氣特點脫硝主要采用中低溫SCR煙氣脫硝技術,中溫煙氣脫硝技術在燃煤電廠中已經得到廣泛應用,其催化劑溫度窗口為300-450℃,而國內焦化廠煙氣出口溫度多在160-230℃之間。因此低溫脫硝技術逐漸成為主流煙氣處理方法,因此低溫脫硝催化劑的研究便成了當下研究的熱點問題。
低溫下關于催化劑的研究主要集中在保證足夠的脫硝效率和對復雜煙氣條件的適應性上,特別是抗硫抗水性能的提高。張春艷通過實驗制備的板式催化劑量化厚度為0.7mm,在120min的實驗后形貌完好磨損率僅0.48%,低溫溫度窗口下脫硝率為81%,達到了國外領先的生產水平。
但在高硫時催化效率還未能達到進口催化劑水平。管斌將SHS 法制備的Ti0.9V0.1O2-δ催化劑和以往浸漬法制備的3%V2O5/TiO2催化劑的催化脫硝性能進行對比,得出Ti0.9V0.1O2-δ催化劑對NOx 有更高的去除效率,對N2 的選擇性更強,特別是低溫活性更是得以大幅提高,而脫硝反應溫度窗口由V2O5/TiO2 催化劑的300-400℃最低降到150℃。
鄒鵬研究對比了Mn、Fe、W和Ce 分別做催化助劑對V2O5/TiO2脫硝效果的影響,實驗證明Mn 和Ce 比Fe和W具有更好反應效率。實驗優選出的3V5Mn5Ce/TiO2-W催化劑在220℃時NO 去除率達99. 4%。Gao X 等實驗研究了活性炭負載釩氧化物的V2O5/AC催化劑的活性,結果在低溫150℃時,NOx 轉化率達94 %,并且無NH4NO3 沉積;對于其中的原因通過TPD 與IR 光譜實驗探究發現100℃時NH4NO3會發生沉積,但溫度升高到約130℃時便分解為N2。
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