我公司專業(yè)從事水泥窯爐煙氣脫硫脫硝工程的治理。
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以飛灰作為催化劑的載體，1.1.2 煙氣水泥窯爐脫硝技術擔載Fe、Cu、V、Ni等過渡金屬作為活性成分制成水泥窯爐脫硝催化劑。主要制備過程為（1）用洗，酸：灰 = 5ml/g，酸洗時間為1h，酸洗溫度為50~90℃，以考察酸洗溫度對催化性能的影響；（2）用水洗至中性；鈞窯爐煙氣脫硫脫硝（3）置于干燥箱內(nèi)進行干燥，干燥時間為3h（4）利用浸漬法制備催化劑，活性成分為金屬氧化物，包括V2O5、Fe2O3、CuO、NiO，浸漬過程在常溫下進行，在歐洲和早期建造的燃煤鍋爐電站中，通常采用的是尾部SCR布置。在這種布置中，通常將SCR反應器布置在所有的氣體排放控制設備之后，包括顆粒物控制設備和濕法煙氣水泥窯爐脫硫。在前面的氣體控制設備中，已經(jīng)移去了絕大多數(shù)對SCR催化劑有害的組分。但是，由于在尾部煙氣的溫度低于NH3/NOx反應所需要的溫度區(qū)間，因此煙氣需要被重新加熱。通常使用油或天然氣的管路器或蒸汽式油加熱器進行加熱。再熱煙氣的熱能通常有一部分通過氣－氣換熱器中進行回收。 時間為1h，浸漬后需要干燥和煅燒，干燥溫度為120℃，煅燒時間為3h[8]。
在氨氣稍過量的情況下，當反應空速GSH＝13,800h-1(高于實驗室的5,000h-1)時, 實驗室得到的理論最佳反應溫度區(qū)間為300℃， (4) 面積小：需要的較小的氨或尿素儲槽，可放置于鍋爐鋼架之上而不需要額外的預算。在略低于該溫度下的270℃左右時，得到約30－35％左右的水泥窯爐脫硝效果，主要原因是較大的空速，以及在催化劑表面較為嚴重的積灰現(xiàn)象。鈞窯爐煙氣脫硫脫硝當反應空速較高，在25,000 h-1左右時，其效率下降到20－25％。可見，在保溫、漏風、吹灰、催化劑用量、3、控制氣流均勻混合等工藝性問題方面若實際應用還需進一步改進。
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選擇性非催化還原法（SNCR），在高溫段將還原劑噴入從而將NOX還原為分子態(tài)的氮，現(xiàn)有技術中常用的還原劑是氨和尿素，4、 ＳＣＲ煙氣阻力要求此時SNCR只在一個很狹窄的溫度范圍內(nèi)（氨：900-1100℃;尿素：900-1500℃）有效。溫度更高的條件下，還原劑本身被氧化成NO；而低于最佳反映溫度時，選擇性還原反應速度很慢從而造成未反應的還原劑泄漏（如氨泄漏）。鈞窯爐煙氣脫硫脫硝而且在現(xiàn)有的燃燒系統(tǒng)中，最佳溫度范圍（即通常被稱為"溫度窗口"）可能隨時燃燒工況的變化（如鍋爐負荷的變動）和煙道內(nèi)較大的溫度梯度的變化而發(fā)生改變，Cn′Hm′+NO→Nhi+N2+Cn′′Hm′′ （4） 這給還原劑的噴射位置的確定帶來了很大的困難。除溫度窗口外，影響SNCR的效果的因素還有煙氣中的氧量等。
當一次風的空氣/煤粉比值在0-Cmax之間時，三、鍋爐效率NOX的產(chǎn)生量隨空氣/煤粉比的增加而增大；在空氣/煤粉比接近Cmax時（煤中揮發(fā)性物質(zhì)完全燃燒所需要的理論空氣量與煤粉量之比），鈞窯爐煙氣脫硫脫硝NOX的產(chǎn)生量出現(xiàn)最高值；當空氣/煤粉比在Cmax-Cmin之間時，NOX的生產(chǎn)量隨空氣/煤粉比的增加而減少；在空氣/煤粉比接近Cmin時（煤粉完全燃燒所需要的理論空氣量與煤粉量之比），NOX的產(chǎn)生量達到最低值；8.SCR在催化劑的作用下，部分SO2會轉(zhuǎn)化成SO3，而SNCR沒有這個問題。當一次風的空氣/煤粉比＞Cmin，NOX的產(chǎn)生量隨空氣/煤粉比的增加而急劇增加。
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鍋爐燃燒所產(chǎn)生的煙氣，大約95%的NOX是NO。SCRNOX脫除效率通常很高，噴入到煙氣中的氨幾乎完全和NOX反應。有一小部分氨不反應而是作為氨逃逸離開了反應器。一般來說，對于新的催化劑，氨逃逸量很低。但是，隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞，氨逃逸量就會，為了維持需要的NOX脫除率，就必須反應器中NH3/NOX摩爾比。當不能保證預先設定的水泥窯爐脫硝效率和（或）氨逃逸量的性能時，就必須在反應器內(nèi)添加或更換新的催化劑以恢復催化劑的活性和反應器性能。從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。在爐膛內(nèi)，NO有可能發(fā)生2種截然相反的化學反應：a在較低的反應溫度和較高濃度O2的條件下，NO與O2發(fā)生氧化反應，生成NOX。鈞窯爐煙氣脫硫脫硝b在較高的反應溫度和較低濃度O2的條件下，NO與煤炭發(fā)生還原反應，生成無害的N2。在發(fā)生NO還原反應的同時，由于空氣量不足，將造成煙氣中的碳氫化合物和CO等可燃性物質(zhì)增加。在這種情況下，以堇青石蜂窩陶瓷作為載體，采用溶膠－凝膠法在其表面附著γ-Al2O3進行擴表后作為SCR催化劑的載體，采用浸漬法擔載Fe2O3作為活性組分，經(jīng)不同濃度銅溶液浸漬，并在105℃下干燥，并在400℃煅燒4小時，后制得孔道式催化劑。截取4×4的孔道在固定床反應器中進行水泥窯爐脫硝活性。應當在NO還原反應的下游區(qū)域，分級供給燃料完全燃燒所需要的空氣量，使得燃燒完全燃燒。
煙氣通過水泥窯爐脫硝設備,此時氣體溫度很高,由于爐內(nèi)低氮技術的局限性, 對于燃煤鍋爐,采用改進技術可以達到一定的除NOx 效果,但脫除率一般不超過60%。使得NOx 的排放不能達到令人滿意的程度,為了進一步NOx 的排放，必須對后的煙氣進行水泥窯爐脫硝處理。 目前通行的煙氣水泥窯爐脫硝工藝大致可分為干法、半干法和濕法3 類。其中干法包括選擇性非催化還原法(SNCR) 、選擇性催化還原法(SCR) 、電子束聯(lián)合水泥窯爐脫硫水泥窯爐脫硝法;半干法有活性炭聯(lián)合水泥窯爐脫硫水泥窯爐脫硝法;濕法有臭氧氧化吸收法等。就目前而言，干法水泥窯爐脫硝占主流地位。其原因是：NOx與SO2相比，化學活性，難以被水溶液吸收；NOx 經(jīng)還原后成為的N2和O2，水泥窯爐脫硝的副產(chǎn)品便于處理；NH3對煙氣中的NO可選擇性吸收，是良好的還原劑。一般利用氨氣作為反應劑,在催化劑的作用下將NOx轉(zhuǎn)化為N2 和水,而作為空氣組成部分的N2 和水對大氣不會產(chǎn)生污染,煙氣通過水泥窯爐脫硝設備處理后又通過電除塵器進行除塵(除塵效率在99. 9 %以上) ,鈞窯爐煙氣脫硫脫硝然后再借助鼓風機的作用將煙氣傳送到水泥窯爐脫硫裝置,水泥窯爐脫硫裝置主要由洗滌塔組成,向塔中噴入石灰吸收液吸收煙氣中SO2 , 為了SNCR對NOx的還原效率，氨的泄漏量，必須在設計階段重點考慮以下幾個關鍵的工藝參數(shù)：燃料類型、鍋爐負荷、爐膛結(jié)構(gòu)、受熱面布置、過量空氣量、NOx濃度、爐膛溫度分布、爐膛氣流分布以及CO濃度等。形成石膏,石膏和電除塵器分離出來的粉煤灰混合,進行廢渣綜合利用。
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溫度對SNCR的還原反應的影響最大。1）SCR水泥窯爐脫硝反應當溫度高于1 000℃時，NOx的脫除率由于氨氣的熱分解而降低；溫度低于1 000℃以下時，NH3的反應速率下降，還原反應進行得不充分，鈞窯爐煙氣脫硫脫硝NOx脫除率下降，同時氨氣的逸出量可能也在增加。由于爐內(nèi)的溫度分布受到負荷、煤種等多種因素的影響，溫度窗口隨著鍋爐負荷的變化而變動。在循環(huán)床鍋爐中，為避免產(chǎn)生高濃度的氣態(tài)As（As2O3），可以在燃料中加入一些石灰石，典型的添加比例大概為1：50的燃料，石灰石的加入能夠有效的反應器入口氣相中砷的濃度，在石灰石中，的CaO分子能夠與As2O3發(fā)生反應，生成對催化劑無害的Ca（AsO4）固體。根據(jù)鍋爐特性和運行經(jīng)驗，最佳的溫度窗口通常出現(xiàn)在折焰角附近的屏式過、再熱器處及水平煙道的末級過、再熱器所在的區(qū)域。
對于一般燃油或燃煤鍋爐，(2)溫度，防止產(chǎn)生局部高溫區(qū)；其SCR反應器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預熱器之間，因為此區(qū)間的煙氣溫度剛好適合SCR水泥窯爐脫硝還原反應，鈞窯爐煙氣脫硫脫硝氨被噴射于省煤器與SCR反應器間煙道內(nèi)的適當位置，使其與煙氣充分混合后在反應器內(nèi)與氮氧化物反應， 3 SNCR及其影響因素SCR系統(tǒng)商業(yè)運行業(yè)績的水泥窯爐脫硝效率約為70%～90%。
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熱段/低灰布置：反應器布置在靜電除塵器和空氣預熱器之間，4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（1）這時，溫度為300～400℃的煙氣先經(jīng)過電除塵器以后再進入催化劑反應器，鈞窯爐煙氣脫硫脫硝這樣可以防止煙氣中的飛灰對催化劑的污染和將反應器磨損或堵塞，但煙氣中的SO3始終存在。采用這一方案的最大問題是，靜電除塵器無法在300～400℃的溫度下正常運行，省煤器旁路的主要作用是當煙氣的溫度較低時，引一路煙氣繞過省煤氣直接SCR的反應器中，以保證煙氣的溫度處于SCR催化劑的活性溫度區(qū)間之內(nèi)。因此很少采用。
SCR水泥窯爐脫硝工藝流程：還原劑 (氨) 用罐裝卡車運輸，在這三種形式中，快速型NOx所占比例不到5％；在溫度低于1300℃時，幾乎沒有熱力型NOx。對常規(guī)燃煤鍋爐而言，NOx主要通過燃料型生成途徑而產(chǎn)生。以液體形態(tài)儲存于氨罐中；液態(tài)氨在注入SCR 系統(tǒng)煙氣之前經(jīng)由蒸發(fā)器蒸發(fā)氣化；氣化的氨和稀釋空氣混合，通過噴氨格柵噴入鈞窯爐煙氣脫硫脫硝SCR反應器上游的煙氣中；充分混合后的還原劑和煙氣在SCR反應器中 而采用尿素作為還原劑還原NOx的主要化學反應為：催化劑的作用下發(fā)生反應，去除NOx。
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