大气污染控制工程课件：9 固定源氮氧化物污染控制-2014-418101767.ppt

1、第九章第九章 固定源氮氧化物污染控制固定源氮氧化物污染控制一一氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的性质、来源及影响二二低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术三三烟气脱硝技术烟气脱硝技术四四烟气同时脱硫脱硝技术烟气同时脱硫脱硝技术五五固定源氮氧化物控制技术评价固定源氮氧化物控制技术评价六六我国氮氧化物排放控制策略我国氮氧化物排放控制策略 2本章主要内容本章主要内容1.氮氧化物的种类和性质氮氧化物的种类和性质2.受人为活动影响的氮循环受人为活动影响的氮循环3.氮氧化物的来源与排放氮氧化物的来源与排放4.氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响5.氮氧化物减排措施与途径氮氧化物减排措施与途径一、氮

2、氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响31. 氮氮氧化物氧化物的种类和性质的种类和性质4一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响N the 34th most abundant element in crustal rocks, with an abundance of 20ppmNOx(NOy、NOz)N2O、NO、NO2、HONO、NO3、N2O3、N2O4、N2O5、PAN、RNO3、aerosol NO3反应反应还原还原元素元素 氧化氧化 氧化氧化氧化氧化氧化氧化与水与水反应反应与阳离子与阳离子反应反应价态价态-30+1+2+3+4+5+5物种物种N

3、H3N2N2ONOHONONO2-NO2HNO3NO3-硝酸盐颗硝酸盐颗粒物粒物1. 氮氮氧化物氧化物的种类和性质的种类和性质5一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响NOx = NO + NO2NOy = NO + NO2 + HNO3 + PAN + HONO + NO3 + N2O5 + RNO3 +NO3-+ NOz=NOyNOxNO、NO26一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响1. 氮氮氧化物氧化物的种类和性质的种类和性质N2O7一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响1. 氮氮氧化物氧化物的种类和性质的种类和性质气体气

4、体影响份额影响份额,%来源来源CO249化石燃料燃烧、生物焚烧化石燃料燃烧、生物焚烧CH418农业农业CFC111214化学工业化学工业N2O6肥料、生物焚烧、化石燃料燃烧肥料、生物焚烧、化石燃料燃烧其他（如其他（如O3）13臭氧臭氧 单个分子的温室效应为单个分子的温室效应为CO2的的300倍，并参与臭氧层倍，并参与臭氧层的破坏的破坏8一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响2. 受人为活动影响的氮循环受人为活动影响的氮循环动植物需要动植物需要N形成蛋白质，形成蛋白质，少数微生物和植物使用大少数微生物和植物使用大气中的氮，多数动植物依气中的氮，多数动植物依赖于固定氮赖于固定

5、氮在化石燃料形成在化石燃料形成过程中，动植物过程中，动植物中的氮也被键合中的氮也被键合进来进来所有的硝酸盐均所有的硝酸盐均可溶解，因此沉可溶解，因此沉降到土地上的硝降到土地上的硝酸盐都溶入土壤酸盐都溶入土壤降雨可去除大气降雨可去除大气中的中的NO2，并沉降，并沉降在海洋上。海洋在海洋上。海洋微生物将其还原微生物将其还原成成N2或者或者NH3NO在大气中氧化成在大气中氧化成NO2，进一步与水，进一步与水反应生成反应生成HNO3，再，再生成细颗粒物或者生成细颗粒物或者形成酸雨形成酸雨所有的高温过程，所有的高温过程，如闪电和燃烧，均如闪电和燃烧，均使空气中的使空气中的N2和和O2反应形成反应形成NO

6、，同时，同时燃料中的部分氮也燃料中的部分氮也转化为转化为NO或者或者NO2要控制燃料燃烧要控制燃料燃烧产生的产生的NOx，由于，由于所有的硝酸盐可所有的硝酸盐可溶，无法将溶，无法将NOx转转化为固体，只能化为固体，只能将其还原成将其还原成N2并并释放到大气中释放到大气中9一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响3. 氮氧化物的来源与排放氮氧化物的来源与排放全全球球氮氮氧氧化化物物排排放放10一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响3. 氮氧化物的来源与排放氮氧化物的来源与排放 美国的氮氧化物排放美国的氮氧化物排放电力电力 20%工业燃料燃工业燃料燃烧烧1

7、1%其他燃烧其他燃烧4%石化过程石化过程2%其他工业其他工业2%废物处理和废物处理和利用利用 1%道路交通道路交通33%非道路交通非道路交通25%其他其他 2%11一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响3. 氮氧化物的来源与排放氮氧化物的来源与排放 我国的氮氧化物排放我国的氮氧化物排放12一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响3. 氮氧化物的来源与排放氮氧化物的来源与排放 我国的氮氧化物排放我国的氮氧化物排放13一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响4. 氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响 NOx排放对排放对NO2浓度

8、的影响浓度的影响Richter et al., 2008NO2柱浓度月柱浓度月均值的变化均值的变化1996-2007年卫星观测的年卫星观测的NO2柱浓度月均值变化趋势柱浓度月均值变化趋势14一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响4. 氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响 NOx排放对排放对NO2浓度的影响浓度的影响2011年城市二氧化氮年均浓度分布年城市二氧化氮年均浓度分布15一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响4. 氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响 NOx排放排放对对O3的的影响影响NO+HC+O2NO2+O3光照光照16一、

9、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响4. 氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响 NOx排放排放对对PM2.5的的影响影响城市城市年年PM2.5质量浓度，质量浓度，ug/m3NO3-，%NO3-/SO42-北京北京1999-20071457.70.62上海上海2003-2005956.60.6大连大连2005574.30.59成都成都200210060.37广州广州20021056.90.6深圳深圳2002625.80.33PM2.5中中NO3-的比例的比例17一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响4. 氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影

10、响 NOx排放排放对酸沉降的对酸沉降的影响影响华北东部、东北、华东和华南部分地区，氮当量华北东部、东北、华东和华南部分地区，氮当量贡献接近或超过硫的一半贡献接近或超过硫的一半CMA, 200918一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响4. 氮氧化物排放的环境影响氮氧化物排放的环境影响 NOx污染污染控制的环境效益控制的环境效益SO2NOXNH3VOC一次一次 PM一次污染一次污染酸沉降酸沉降地表地表O3细颗粒物细颗粒物富营养化富营养化19一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响5. 氮氧化物减排措施与途径氮氧化物减排措施与途径 燃烧过燃烧过程产生的程产

11、生的NOx燃料型燃料型NOx燃料中的固定氮燃料中的固定氮生成的生成的NOx热力型热力型NOx高温下高温下N2与与O2反应生成的反应生成的NOx瞬时瞬时NOx低温火焰下由于含碳低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的自由基的存在生成的NOx20一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响5. 氮氧化物减排措施与途径氮氧化物减排措施与途径 固定燃烧源氮氧化物排放控制技术固定燃烧源氮氧化物排放控制技术污染源污染源平均排放系数平均排放系数煤煤民用（包括商业）民用（包括商业）工业及电力工业及电力 4 kg/t煤煤7-18.5 kg/t煤煤燃料油燃料油民用（包括商业）民用（包括商业）工业工业电

12、力电力 1.4-8.6 kg/1000升油升油8.7 kg/1000升油升油12.5 kg/1000升油升油天然气天然气民用（包括商业）民用（包括商业）工业工业电力电力 1.85 kg/1000m3天然气天然气3.4 kg/1000m3天然气天然气6.25 kg/1000m3天然气天然气未采取控制措施时的未采取控制措施时的NOX排放系数排放系数21一、氮氧化物的性质、来源及影响一、氮氧化物的性质、来源及影响5. 氮氧化物减排措施与途径氮氧化物减排措施与途径 固定燃烧源固定燃烧源氮氧化物排放控制技术氮氧化物排放控制技术思考题：氮氧化物和硫氧化物在性质、来源、影响和控制上的异同？思考题：氮氧化物和

13、硫氧化物在性质、来源、影响和控制上的异同？一一氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的性质、来源及影响二二低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术三三烟气脱硝技术烟气脱硝技术四四烟气同时脱硫脱硝技术烟气同时脱硫脱硝技术五五固定源氮氧化物控制技术评价固定源氮氧化物控制技术评价六六我国氮氧化物排放控制策略我国氮氧化物排放控制策略 22本章主要内容本章主要内容23二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术1.低氮氧化物燃烧技术概述低氮氧化物燃烧技术概述2.传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术3.先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术4.低氮氧化物燃烧技术比较低氮氧化物燃烧技术比较 控制控制N

14、Ox形成的因素形成的因素24 燃烧区温度及其分布燃烧区温度及其分布二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术1. 低氮氧化物燃烧技术概述低氮氧化物燃烧技术概述 控制控制NOx形成的因素形成的因素25二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术1. 低氮氧化物燃烧技术概述低氮氧化物燃烧技术概述 燃烧区温度及其分布燃烧区温度及其分布 氧浓度：空气燃料比氧浓度：空气燃料比 反应时间：燃料及燃烧反应时间：燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间膛内的停留时间 后燃烧区的冷却程度后燃烧区的冷却程度 主要低主要低NOx燃烧技术燃烧技术26二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技

15、术1. 低氮氧化物燃烧技术概述低氮氧化物燃烧技术概述传统低传统低NOx燃烧技术燃烧技术先进低先进低NOx燃烧技术燃烧技术低氧燃烧低氧燃烧降低助燃空气预热温度降低助燃空气预热温度烟气循环燃烧烟气循环燃烧分段燃烧技术分段燃烧技术再燃技术再燃技术炉膛内整体空气分级炉膛内整体空气分级的低氮直流燃烧器的低氮直流燃烧器空气分级的低氮旋流空气分级的低氮旋流燃烧器燃烧器浓淡偏差型低氮燃烧浓淡偏差型低氮燃烧器器空气空气/燃料分级低氮燃燃料分级低氮燃烧器烧器 与燃料种类、燃烧方式以及排渣方式有关与燃料种类、燃烧方式以及排渣方式有关 CO、HC、碳黑产生量增加、碳黑产生量增加27二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物

16、燃烧技术 低氧燃烧低氧燃烧2. 传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术最小空气最小空气过剩系数过剩系数 燃烧空气由燃烧空气由27oC预热到预热到315oC，NO排放量增加排放量增加3倍倍 降低火焰区的温度峰值，适合燃气锅炉降低火焰区的温度峰值，适合燃气锅炉28二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 降低助燃空气预热温度降低助燃空气预热温度2. 传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术 适合液态排渣炉、燃油和燃气锅炉适合液态排渣炉、燃油和燃气锅炉29降低氧浓度和燃烧区温度降低氧浓度和燃烧区温度主要减少热力型主要减少热力型NOx再循环风机再循环风机去引风机去引风机送风机送风机空气烟

17、气空气烟气混合器混合器空气预热器空气预热器锅炉锅炉二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 烟气循环燃烧烟气循环燃烧2. 传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术 不适于固态排渣炉不适于固态排渣炉30二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 烟气循环燃烧烟气循环燃烧2. 传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术 第第一段：氧气不足，烟气温度低，抑制燃料型和热力型一段：氧气不足，烟气温度低，抑制燃料型和热力型NOx生成生成 第二段：二次空气，第二段：二次空气，CO、HC完全燃烧，烟气温度低，完全燃烧，烟气温度低，动力学上限制了动力学上限制了NOx的生成的生成31燃尽风喷口燃尽风喷

18、口一次风、煤粉一次风、煤粉和二次风和二次风低氧燃烧低氧燃烧抑制抑制NOx生成生成保证完全保证完全燃烧燃烧燃尽风风量：燃尽风风量：5%30%喷嘴位置喷嘴位置二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 分段燃烧技术分段燃烧技术2. 传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术32二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 分段燃烧技术分段燃烧技术2. 传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术 在炉膛的特定区域内注入在炉膛的特定区域内注入再燃燃再燃燃料料(占占燃料总量的燃料总量的10%-30%) 再燃燃料：天然气；微细再燃燃料：天然气；微细的煤的煤粉粉(停停留时间留时间长长) 与燃尽风配合使

19、用可减少与燃尽风配合使用可减少60%的氮排放的氮排放33二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 再燃技术再燃技术2. 传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术34二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 再燃技术再燃技术2. 传统低氮氧化物燃烧技术传统低氮氧化物燃烧技术35 燃尽风量：燃尽风量：5-30%，燃煤炉，燃煤炉20% 减少减少NOx排放排放20%-60%二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 炉膛整体空气分级的低炉膛整体空气分级的低NOx燃烧器燃烧器3. 先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术四角切圆燃烧器四角切圆燃烧器36二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化

20、物燃烧技术 改造案例改造案例 炉膛整体空气分级的低炉膛整体空气分级的低NOx燃烧器燃烧器3. 先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术思考题：设计炉膛整体空气分级的直流低思考题：设计炉膛整体空气分级的直流低NOxNOx燃烧器关键是什么？燃烧器关键是什么？37与燃尽风结合可减与燃尽风结合可减少少50%以上以上NOx二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 一次火焰区：富燃，一次火焰区：富燃，N组分析出但难以转化组分析出但难以转化 二次火焰区：燃尽二次火焰区：燃尽CO、HC等等 空气分级的低空气分级的低NOx旋流燃烧器旋流燃烧器(燃烧器分级燃烧燃烧器分级燃烧)3. 先进低氮氧化物燃烧技术先

21、进低氮氧化物燃烧技术 富粉流的空气量少，抑制燃料型富粉流的空气量少，抑制燃料型NOx的生成；的生成； 贫粉流因空气量多，燃料型贫粉流因空气量多，燃料型NOx生成增多，但因温度低，生成增多，但因温度低，热力型热力型NOx减少减少38二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 浓淡偏差型低浓淡偏差型低NOx燃烧器燃烧器3. 先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术 接近理论空燃比的空气和燃料形成稳定的一次火接近理论空燃比的空气和燃料形成稳定的一次火焰焰 一次火焰区下游形成低氧还原区，还原已生成的一次火焰区下游形成低氧还原区，还原已生成的NOx 通入分级空气，控制氧的浓度，减少通入分级空气，控

22、制氧的浓度，减少NOx的发生的发生39还原燃料比还原燃料比例例2030%二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 空气空气/燃料分级的低燃料分级的低NOx燃烧器燃烧器3. 先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术40直流燃烧器三级燃烧技术直流燃烧器三级燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 空气空气/燃料分级的低燃料分级的低NOx燃烧器燃烧器3. 先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术41燃料分级燃烧时炉内燃料分级燃烧时炉内NOX浓度沿燃烧室长度分布浓度沿燃烧室长度分布二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术 空气空气/燃料分级的低燃料分级的低NOx燃烧器燃烧器

23、3. 先进低氮氧化物燃烧技术先进低氮氧化物燃烧技术各种低各种低NOx燃烧技术的运行效果燃烧技术的运行效果42燃烧器布燃烧器布置形式置形式煤种煤种一次控制技术一次控制技术NOx去除效去除效率范率范围围，%NOx平均去除平均去除效效率率，%锅炉锅炉数量数量墙式墙式烟煤烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器8.670.139.262墙式墙式烟煤烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器+燃燃尽尽风风32.771.953.316墙式墙式亚烟煤亚烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器19.480.345.516墙式墙式亚烟煤亚烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器+燃燃尽尽风风40.080.963.44切圆切圆烟煤烟煤强耦合强耦合燃燃尽尽风风17.265.435

24、.026切圆切圆烟煤烟煤分离分离燃燃尽尽风风23.370.836.615切圆切圆烟煤烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器+燃燃尽尽风风38.172.254.919切圆切圆亚烟煤亚烟煤强耦合强耦合燃燃尽尽风风11.374.445.418切圆切圆亚烟煤亚烟煤分离分离燃燃尽尽风风33.965.445.63切圆切圆亚烟煤亚烟煤低氮燃烧器低氮燃烧器+燃燃尽尽风风48.277.260.523二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术4. 低氮氧化物燃烧技术比较低氮氧化物燃烧技术比较不同低不同低NOX燃烧技术的燃烧技术的NOX排放值比较排放值比较43二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术4. 低氮氧化物燃烧技术

25、比较低氮氧化物燃烧技术比较低氮燃烧技术小结低氮燃烧技术小结44技术名称技术名称效果效果优点优点缺点缺点低氧燃烧低氧燃烧最多降低最多降低20%投资最少投资最少有运行经验有运行经验导致飞灰含碳量增加导致飞灰含碳量增加烟气再循环烟气再循环（FGR） 最多最多20%能改善混合和燃烧能改善混合和燃烧中等投资中等投资增加再循环风机增加再循环风机空气分级燃烧空气分级燃烧（OFA）最多最多30%投资低投资低有运行经验有运行经验并不是对所有炉膛都适用，有并不是对所有炉膛都适用，有可能引起炉内腐蚀和结渣，并可能引起炉内腐蚀和结渣，并降低燃烧效率降低燃烧效率燃料分级燃烧燃料分级燃烧（再燃）（再燃）达到达到50%适用

26、于新的和改造的适用于新的和改造的锅炉；可减少已形成锅炉；可减少已形成的的NOx；中等投资；中等投资可能需要第二种燃料，可能导可能需要第二种燃料，可能导致飞灰含碳量增加致飞灰含碳量增加低低NOx燃烧器燃烧器与空气分级燃烧与空气分级燃烧合用时超过合用时超过60%适用于新的和改造的适用于新的和改造的锅炉，中等投资锅炉，中等投资有运行经验有运行经验结构比常规燃烧器复杂，有可结构比常规燃烧器复杂，有可能引起炉膛结渣和腐蚀，并降能引起炉膛结渣和腐蚀，并降低燃烧效率低燃烧效率二、低氮氧化物燃烧技术二、低氮氧化物燃烧技术4. 低氮氧化物燃烧技术比较低氮氧化物燃烧技术比较一一氮氧化物的性质、来源及影响氮氧化物的

27、性质、来源及影响二二低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术三三烟气脱硝技术烟气脱硝技术四四烟气同时脱硫脱硝技术烟气同时脱硫脱硝技术五五固定源氮氧化物控制技术评价固定源氮氧化物控制技术评价六六我国氮氧化物排放控制策略我国氮氧化物排放控制策略 45本章主要内容本章主要内容46三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术1.烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术概述2.选择性非催化还原技术选择性非催化还原技术3.选择性催化还原技术选择性催化还原技术4.吸收法烟气脱硝技术吸收法烟气脱硝技术5.吸附法烟气脱硝技术吸附法烟气脱硝技术47选择性催化还原选择性催化还原(Selective catalytic reduction, S

28、CR)吸收法吸收法脱硝技术的难点脱硝技术的难点:处理烟气体积大处理烟气体积大NOx浓度相当低浓度相当低NOx的总量相对较大的总量相对较大硝酸盐可溶硝酸盐可溶选择性非催化还原选择性非催化还原(Selective noncatalytic reduction, SNCR)吸附法吸附法三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术1. 烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术在美国火电厂的应用烟气脱硝技术在美国火电厂的应用48三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术1. 烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术在中国火电厂的应用烟气脱硝技术在中国火电厂的应用49十二五：单机容量十二五：单机容量30万千瓦以上（含）

29、的燃煤机组全部加装脱硝设施万千瓦以上（含）的燃煤机组全部加装脱硝设施三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术1. 烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术概述020406080100120140160200520062007200820092010烟气脱硝装机容量烟气脱硝装机容量, GWSNCRSCR尿素和氨基化合物作为还原剂，较高反应温度尿素和氨基化合物作为还原剂，较高反应温度2. 选择性非催化还原技术选择性非催化还原技术(SNCR)509301090三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术SNCR的化学反应原理的化学反应原理51三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术2. 选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)

30、还还原原反反应应NH3/尿素尿素清洁烟气清洁烟气 主化学反应主化学反应 需要控制温度避免潜在氧化反应发生需要控制温度避免潜在氧化反应发生 还可能生成还可能生成N2O，NOx脱除效率越高，脱除效率越高，N2O的生成量的生成量也随之增加也随之增加SNCR的化学反应原理的化学反应原理52三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术2. 选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)OH6N4ONO4NH42223OH2CON2O5 . 0NO2)NH(CO222222OH6NO4O5NH4223OH6N2O3NH42223氨氨尿素尿素 温度温度53三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术SNCR脱硝效率的影响因素

31、脱硝效率的影响因素2. 选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR) 氨氮摩尔比氨氮摩尔比54NSR=(NH3/NOx的实际摩尔比的实际摩尔比)/(NH3/NOx的化学计量摩尔比的化学计量摩尔比)三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术SNCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素2. 选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)55三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术2. 选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR) 氨氮摩尔比氨氮摩尔比SNCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素 增加传给液滴的能量；增加传给液滴的能量； 增加喷嘴的个数；增加喷嘴的个数； 增加喷射区的数量；增加喷

32、射区的数量； 改进雾化喷嘴的设计以改进雾化喷嘴的设计以改善液滴的大小、分布改善液滴的大小、分布、喷雾角度和方向、喷雾角度和方向56三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 混合程度混合程度SNCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素2. 选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)57三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 停留时间停留时间(0.5s)SNCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素2. 选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)使用使用NH3的的NOx脱除率比使用尿素的高脱除率比使用尿素的高1020%58三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 还原剂的种类和浓度还原剂的种类和浓度S

33、NCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素2. 选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)59三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 烟气中初始烟气中初始NOx浓度浓度SNCR脱硝效率的影响因素脱硝效率的影响因素2. 选择性非催化还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)（1）技术成熟可靠）技术成熟可靠（2）初次投资低）初次投资低（4）系统运行稳定）系统运行稳定（5）设备模块化，占地小）设备模块化，占地小（6）无副产品）无副产品问题：还原剂利用率低、脱硝效率低、氨逃逸问题：还原剂利用率低、脱硝效率低、氨逃逸60三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术SNCR脱硝技术特点脱硝技术特点2. 选择性非催化

34、还原选择性非催化还原技术技术(SNCR)61三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术1.烟气脱硝技术概述烟气脱硝技术概述2.选择性非催化还原技术选择性非催化还原技术3.选择性催化还原技术选择性催化还原技术4.吸收法烟气脱硝技术吸收法烟气脱硝技术5.吸附法烟气脱硝技术吸附法烟气脱硝技术 温度：温度：290430 还原剂：氨、尿素还原剂：氨、尿素 催化剂：贵金属、金催化剂：贵金属、金属氧化物、炭基催化属氧化物、炭基催化剂、分子筛剂、分子筛 主反应主反应 潜在副反应潜在副反应OH12N7NO6NH8OH6N4ONO4NH422232223223H3NNH2(450)322SO2OSO2三、烟气脱硝技术三、烟

35、气脱硝技术 SCR催化反应原理催化反应原理3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)OH6NO4O5NH4223OH6N2O3NH4222362ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中

36、心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActi

37、ve SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of

38、NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生快反应快反应慢反应慢反应B酸中心酸中心新催化剂新催化剂三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化反应原理催化反应原理3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOR

39、eaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于

40、活性中心NO同NH3反应活性中心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生ON2H2OHHNHHOO-Me-O- -Me-NH3 Adsorption on Active SiteHO-

41、Me-O- -Me-OActive SiteNH3H2OO2NO4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H20NHHNHH-Me-O- -Me-OOReaction of NO with NH3HHOO-Me-O- -Me-Regeneration of Active Site活性中心NH3吸附于活性中心NO同NH3反应活性中心再生OH6N4ONO4NH4222363 催化剂载体催化剂载体TiO2 活性组分活性组分V2O5；V2O5-WO3；V2O5-MoO3 类型类型WO3MoO3类型类型WO3MoO3SiO25.13.4Na2O0.010.01Al2O30.653.9K2O0.020

42、.02Fe2O30.010.14SeO21.13.4TiO279.773.3P2O50.010.01CaO0.790.01V2O50.591.6MgO0.010.01MoO312.9BaO0.010.01WO311.0三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的化学组成催化剂的化学组成3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)64板式板式蜂窝式蜂窝式说明说明抗飞灰磨损能力抗飞灰磨损能力优优一般一般板式不锈钢作为基料板式不锈钢作为基料抗堵塞能力抗堵塞能力优优一般一般板式几何形状弯角较少板式几何形状弯角较少烟气阻力烟气阻力良良一般一般蜂窝式与烟气接触面积大蜂窝式与烟气接触面积大催化剂

43、体积催化剂体积一般一般优优蜂窝式比表面积大，体积小蜂窝式比表面积大，体积小机械强度机械强度优优一般一般抗热冲击能力抗热冲击能力一般一般优优板式多层结构板式多层结构催化剂可再生性催化剂可再生性差差优优一般组合成一般组合成211m3的模块，其比表面积的模块，其比表面积为为5001000 m2/m3三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的结构催化剂的结构形式形式3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)65三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的烧结、中毒和结垢催化剂的烧结、中毒和结垢3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR) 催化剂烧结：通过加入钨解决催化剂烧结

44、：通过加入钨解决PRIMARYPARTICLE OFTIO2SECONDARYPARTICLE OFTIO2FRESH CATALYST HEAT SINTERED CATALYST 新催化剂热烧结的催化剂TiO2二级颗粒TiO2一级颗粒PRIMARYPARTICLE OFTIO2SECONDARYPARTICLE OFTIO2FRESH CATALYST HEAT SINTERED CATALYST 新催化剂热烧结的催化剂TiO2二级颗粒TiO2一级颗粒66三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的烧结催化剂的烧结、中毒和结垢中毒和结垢3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR

45、) 碱金属中毒：要求灰分中碱金属中毒：要求灰分中Na2O1.0%, K2O3.0% HOO-Me-O- -Me-FRESH CATALYSTNa (K)OO-Me-O- -Me-AKALINE DETERIORATIONNa+ (K=)新催化剂失活的催化剂 HOO-Me-O- -Me-FRESH CATALYSTNa (K)OO-Me-O- -Me-AKALINE DETERIORATIONNa+ (K=)新催化剂失活的催化剂FRESHGASEOUS ARSENIC DETERIORATUION-Me-O-Me-O-Me-OOOH-Me-O-Me-O-Me-OOO-As-O-As-O - As

46、-OOOAs2O3 O2HoneycombCatalystAs2O5Active MaterialSupport (Ti-W)PrimaryParticleOf Catalyst蜂窝型催化剂载体（Ti-W）活性材料催化剂砷中毒新催化剂FRESHGASEOUS ARSENIC DETERIORATUION-Me-O-Me-O-Me-OOOH-Me-O-Me-O-Me-OOO-As-O-As-O - As-OOOAs2O3 O2HoneycombCatalystAs2O5Active MaterialSupport (Ti-W)PrimaryParticleOf Catalyst蜂窝型催化剂载体（

47、Ti-W）活性材料催化剂砷中毒新催化剂 砷中毒：要求煤中砷浓度低于砷中毒：要求煤中砷浓度低于5mg/kg67三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的烧结催化剂的烧结、中毒和结垢中毒和结垢3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR) 结垢：非金属氧化物的沉积结垢：非金属氧化物的沉积2NH3 +SO3 +H2O (NH4)2SO4 FRESHCALCIUM DETERIORATIONCaSO4CaSO4新催化剂结垢的催化剂 FRESHCALCIUM DETERIORATIONCaSO4CaSO4新催化剂结垢的催化剂68三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR催化剂的烧结催化剂的烧结

48、、中毒和结垢中毒和结垢3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)锅炉类型锅炉类型湿式排渣湿式排渣干式排渣干式排渣烧结烧结可忽略可忽略可忽略可忽略碱金属碱金属小小小小非金属氧化物非金属氧化物大大大大氧化砷氧化砷飞灰再循环的情况下较大飞灰再循环的情况下较大中等中等积灰积灰小小小小腐蚀腐蚀小小小小煤中微量元素最高允许含量煤中微量元素最高允许含量元素元素FClAsCuPbZnCrCdNiHg允许含量，允许含量，mg/kg6210005.626820501210.3各种因素对催化剂活性的影响各种因素对催化剂活性的影响69 温度温度70铂、钯等贵金属：铂、钯等贵金属：175290金属氧化物：金属

49、氧化物：260450沸石：沸石：345590活性炭：活性炭：100150三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 影响影响SCR脱硝效率的脱硝效率的主要工艺参数主要工艺参数3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)71三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 NH3/NOx摩尔比摩尔比 影响影响SCR脱硝效率的主要工艺参数脱硝效率的主要工艺参数3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)72三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 停留时间停留时间 影响影响SCR脱硝效率的主要工艺参数脱硝效率的主要工艺参数3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)当停留时间当停留时间 t 较短时，较短时，

50、NOx去除效率去除效率 随随 t 增加而增加增加而增加一般取空间速度一般取空间速度2000-7000 h-1停留时间停留时间, ms脱硝效率脱硝效率, %73三、烟气脱硝技术三、烟气脱硝技术 SCR脱脱硝工艺：高温高尘硝工艺：高温高尘布置布置3. 选择性催化还原选择性催化还原技术技术(SCR)烟气温度满足催烟气温度满足催化剂运行条件化剂运行条件催化剂应防中毒催化剂应防中毒和堵塞和堵塞二氧化二氧化硫氧化硫氧化37037015037074热端电除尘器去除灰分，并有较适宜的催化温度热端电除尘器去除灰分，并有较适宜的催化温度ESP在高温下很难正常运行，因此工业应用不多在高温下很难正常运行，因此工业应用