环境工程学第七章讲义.ppt

四、烟气脱硝技术 1. 选择性催化还原烟气脱硝技术（SCR） （1）布置方式： 高温高尘：除尘器之前，烟气温度300~500℃ ，催化剂活性强；但飞灰中K、Na、Ca、Si、As会使催化剂污染或中毒；飞灰堵塞蜂窝状催化剂；温度过高会使催化剂烧结或失效。 高温低尘：静电除尘器之后，不易堵塞，催化剂孔间距可以缩小到4~7mm；烟气需要保温。 低温低尘：除尘脱硫后，需要将烟气加热，增加能源消耗和运行费用。 反应机理 主要反应： 4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 8NH3+6NO2→7N2+12H2O 可以作为SCR还原剂的有：NH3、CO、H2、甲烷、乙烯、丙烷、丙烯等， NH3脱除效率最高。 氨气一般采用液氨、氨水和尿素制备得到。 设计时，脱硝效率一般不低于80%。 三种还原剂比较： 液氨法投资、运输和使用成本最低，但存在危险和安全隐患； 氨水的质量百分比为20~30%，较液氨安全，但运输体积大、运输成本相对纯氨高； 尿素是一种颗粒状的农肥，安全无害，但制氨系统复杂、占地大、初始投资大。 2. 选择性非催化还原脱硝技术（SNCR） 将含有NHx的还原剂（如氨、尿素）喷入炉膛温度为800~1100℃的区域，还原剂热分解成NH3并与烟气中的氮氧化物反应生成 N2。 以炉膛为反应器，可以通过对锅炉进行改造而实现。 3. 湿法烟气脱硝 先加入添加剂将NO氧化为NO2，然后吸收。 可以对脱硫装置进行改造或者调整运行条件实现 也可以单纯脱硝 4. 电子束照射法 各种技术比较： 传统低氮氧化物燃烧技术成本低，系统相对简单，对于老式锅炉改造具有很大优势，但不能满足排放要求。 SNCR不需要催化剂，初始投资相当于SCR的一半，脱硝效率30~50%； SCR脱硝效率可以达到90%，是唯一可以使NOx排放浓度低于50mg/Nm3的技术。 (四)工艺特点 电子束处理废气技术有如下特点： (1)能同时脱除硫氧化物和氮氧化物， (2)系统结构简单、操作容易； (3)副产物可作肥料利用，无二次污染； (4)投资少、运行费低。 该法目前已取得较大进展，1987年在美国印第安那州普列斯燃煤发电所完成的中试，最大处理虽为24000m3／h(相当于发电量约8000kW)，脱硫率达90％以上，脱氧化氮达80％以上。 二、膜分离法 原理：混合气体在压力梯度作用下，透过特定薄膜时，不同气体具有不同的透过速度，从而使气体混合物中的不同组分达到分离的效果，如下图所示。 膜的分类： 根据构成膜物质的不同，分离膜有固体膜和液体膜两种。 按膜的结构又可分为均质膜与复合膜。复合膜一般是由非多孔质体与多孔质体组成的多层复合体，如图8—41所示。 按膜的形状可分为平板式(图8—41)、管式、中空纤维式(图8—42)，以及螺旋式等。 按膜的制作材料还可分为无机膜和高分子膜。 液膜技术是近一二十年发展起来的，它可以分离废气中的SO2、NOx、H2S及CO2等。但这些方法还没有投入工业规模的运行。目前在一些工业部门实际应用的主要是固体膜。 固体膜的种类很多，按膜的孔隙大小差别可分为多孔膜和非多孔膜。 多孔膜的孔径一般在50一30 o?，如烧结的玻璃及多孔的醋酸纤维素膜等， 非多孔膜实际上也有小孔，只是孔径很小，如离子导电性固体，均质醋酸纤维、硅氧烷橡胶、聚碳酸脂等。 气体膜分离技术的优点：过程简单，控制方便，操作弹性大，并能在常温下工作，能耗低（因不耗相变能）。 目前，膜分离法已用于石油化工、合成氨气中回收氢、天然气净化、空气中氧的富集以及CO2的去除与回收。 其中应用比较成功的是从合成氨气中回收氢气，可得到90%左右的纯氢，回收率达80%。 由于固体膜对氧、氮、氢、二氧化碳、甲烷、硫化氢等气体都有选择透过能力，因而可以用在这些气体的分离上。可以预料，膜分离法将广泛用于气态污染物的净化和回收利用。 一、燃烧过程中SO2的形成与控制 SO2的来源 含硫化石燃料的燃烧——占70%，其中火电厂排放了40% 金属冶炼 石油炼制 硫酸生产 硅酸盐制品熔烧 ——单质硫或硫化物的氧化 补充内容：燃烧过程中典型气态污染物的形成与控制 一、燃烧过程中SO2的形成与控制 1. 形成： 可燃性硫——SO2 元素S 有机硫——分布均匀，低硫煤中主要是有机硫 无机硫——黄铁矿（ FeS2），高硫煤中主要是无机硫 非可燃性硫：硫酸盐——煤渣 元素硫和硫化物硫直接生成SO2，少量SO2进一步氧化成SO3 有机硫先生成H2S、CS2，再氧化成SO2 几点说明： 只有可燃性硫才参与燃烧，并生成SO2及少量的SO3； 含硫量0.5~5%的煤，1吨煤中含硫5~50kg，其中可燃硫占80~90%； 由于可燃性硫中有1~5%转化为SO3 ，则煤中硫转化