SCR脱硝技术在碳化尾气处理中的应用及节能改造.pdf
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1、专论与综述S C R脱硝技术在碳化尾气处理中的应用及节能改造袁岩江1,李 臣1,袁国安2,刘文国1,丁可启1(1.山东海化股份有限公司纯碱厂,山东 潍坊 2 6 2 7 3 7;2.山东海化集团有限公司,山东 潍坊 2 6 2 7 3 7)摘要:介绍了现阶段主要的脱硝技术及S C R脱硝技术在氨碱法碳化尾气处理中的应用,同时介绍了利用尾气中C O催化氧化为脱硝尾气提供热源的节能改造。关键词:尾气处理;脱碳;S C R脱硝;石灰窑;窑气中图分类号:T Q 1 1 4.1 6;X 5 1 文献标识码:C 文章编号:1 0 0 5-8 3 7 0(2 0 2 3)0 3-0 3-0 4 氨碱法制碱所
2、需的二氧化碳主要来自窑气,在石灰窑中石灰石依靠焦白煤产生的热量分解成生石灰和窑气,窑气经过旋风除尘、海水泡沫洗、静电除尘后由压缩机输送至碳化工序,与氨盐水进行碳酸化反应,其中的C O2与N a C l反应生产N a HC O3,反应后的尾气经精盐水尾气洗涤塔后排空。窑气的主要成分为N2、C O2、C O、O2等,另外由于受燃料成分、燃烧形式等的影响窑气中不可避免地含有少量的S O2和NOX。其中C O2与S O2在多级海水洗涤和含氨 介质塔内反 应,已吸收 清除完毕;由 于NOX主要成分是NO,不溶于水,这样外排的尾气中含有部分氮氧化物。随着国家对环保要求越来越严格,尾气达标排放的改造也迫在眉
3、睫。1 主要脱硝技术11.1 湿法烟气脱硝技术2湿法有以硝酸为主要吸收剂的稀硝酸吸收法和氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等碱性溶液为吸收剂的碱性溶液吸收法,湿法烟气脱硝需要溶液量大,后期溶液难处理,同时系统庞大,能耗高。还有络合吸收法,其利用以亚铁螯合剂和钴氨络合剂为常见络合剂来捕集NO,但工艺技术不成熟,无工业应用案例。1.2 干法烟气脱硝技术主要是选择性催化还原(S C R)和选择性非催化还原法(S N C R)。S C R法是其利用催化剂降低反应活化能,主要反应方程式:4 NO+4 NH3+O24 N2+6 H2O此方法反应温度较低,脱硝率可达8 5%以上,反应产物无污染。缺点:催化剂易中毒,
4、如果烟气中含S O2,易反应产生硫酸铵盐,降低脱硝效率;同时运行费用高。S N C R法不需要催化剂,将氨基化合物喷入高温反应室内,在高温下进行反应,主要化学反应:6 NO+4 NH3 5 N2+6 H2O该法无需催化剂,投资费用小,但脱硝效率低,使用过程中氨基化合物用量大,排放口氨浓度高。1.3 电子束治理技术该方法利用高能电子束直接照射烟气,形成活性粒子与污染物反应。虽然脱硝效率高,但电子枪价格高、寿命短,设备系统大,X射线防护费用高。1.4 生物法处理技术利用微生物将NO x降解净化,此方法投资少,但还处于试验阶段,缺陷大,微生物的环境、烟气速度等一系列问题需要解决。通过对以上四种脱硝方
5、法对比,碳化尾气脱硝选取了S C R法,S C R虽运行费用较高,但技术成32 0 2 3年第3期 袁岩江,等:S C R脱硝技术在碳化尾气处理中的应用及节能改造熟,易于操作,脱硝效率高,系统紧凑,无二次污染,是应用最广泛、技术成熟的脱硝方法。2 S C R脱硝改造2.1 S C R基本原理S C R法是利用氨等作为还原剂在一定温度和催化剂下,将NO x还原成N2和水。催化剂可降低反应的活化能,使反应温度区间降至1 5 04 0 0 之间。其主要反应式如下:4 NO+4 NH3+O24 N2+6 H2O2 NO+4 NH3+2 O23 N2+6 H2O其反应原理图如图1。1.氨在催化剂表面的扩
6、散 2.氨在催化剂内部小孔的扩散 3.氨在催化剂活性区域中间被吸附 4.氮氧化物从烟气中扩散到被吸附的氨上面 5.氮氧化物和氨发生反应生成氨气和水 6.氨气和水脱离催化剂表面 7.氨气和水扩散到烟气中图1 S C R法反应原理图2.2 工艺流程氨碱法制碱产生的碳化尾气经新增设的除雾器进行气液分离,气体进入G GH加热器经脱硝尾气预热提温至1 5 0,再经S GH蒸汽加热器加热至2 0 0 后,进入S C R催化反应器进行脱硝,反应后的热烟气进入G GH换热器对碳化尾气进行预热使其降至7 0 后,经烟囱外排(工艺流程图见图2)。S GH加热器采用3.2 MP a蒸汽加热,冷凝水经疏水阀后进入煅烧
7、工序进行闪发。除钙尾气 3 0 G GH换热器7 0 达标尾气排放1 5 0 S GH加热器蒸汽冷凝水2 0 0 S C R催化反应器 3.2 MP a蒸汽 图2 脱硝工艺流程图2.3 脱硝主要设备碳化尾气S C R脱硝主要设备有:除雾器、G GH换热器、S GH加热器、S C R反应器、催化剂系统、吹灰系统等。(见图3)图3 S C R脱硝设备结构简图1)除雾器在G GH前端设置烟道式除雾器,规格3 5 0 06 0 0 0,用以分离尾气夹带的雾滴。除雾器采用3 0 4不锈钢,内设两层V型填料。除雾器设冲洗系统对除雾器进行全面冲洗,冲洗水压力信号进控制系统。分离出的液体及冲洗液从除雾器下部管
8、线排出。2)G GH换热器G GH气气换热器采用无接触板式结构形式。脱硝后的高温尾气通过换热器将所携带的热量传递给低温尾气。板片材质选用N D钢,厚度1.5 mm。G GH换热器设吹灰器,定期吹灰,减少对换热效率的影响。4纯 碱 工 业3)S GH加热器布置在G GH换热器后,S C R反应器前。加热器热源为2 8 0、3.2 MP a的过热蒸汽,设自调阀、流量计和压力测点。过热蒸汽通过换热管与经过G GH一级加热的尾气换热,尾气温度升至2 0 0,蒸汽放热后液化为高温凝结水,凝结水通过高温泵送至煅烧工序闪发。S GH加热器的换热管采 用2 0 G管带0 8 A L翅片,外壳体采用碳钢结构。4
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