環(huán)保部：重污染天氣持續(xù) 31個(gè)城市維持紅色預(yù)警
我公司專業(yè)從事水泥窯爐煙氣脫硫脫硝工程。
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燃燒區(qū)的氧濃度對(duì)各種類型的NOx生成都有很大影響。1、反應(yīng)器/催化劑 主要設(shè)備：反應(yīng)器、催化劑、吹灰器。當(dāng)過量空氣系數(shù)α<1，燃燒區(qū)處于"貧氧燃燒"狀態(tài)時(shí)，對(duì)于抑制在該區(qū)中NOx的生成量有明顯效果。根據(jù)這一原理，把供給燃燒區(qū)的空氣量減少到全部燃燒所需用空氣量的70％左右，瓷器窯爐煙氣脫硫脫硝從而即降低了燃燒區(qū)的氧濃度也降低了燃燒區(qū)的溫度水平。因此，第一級(jí)燃燒區(qū)的主要作用就是抑制NOx的生成并將燃燒過程推遲。燃燒所需的其余空氣則通過燃燒器上面的燃盡風(fēng)噴口送入爐膛與第一級(jí)所產(chǎn)生的煙氣混合，煙氣再循環(huán)完成整個(gè)燃燒過程。
當(dāng)溫度過低時(shí)，又會(huì)減慢反應(yīng)速度，據(jù)調(diào)查，我國燃煤電廠中采用常規(guī)器的固態(tài)排渣鍋爐中的NOX排放濃度一般在600~1200mg/m3之間；而采用低NOX器的固態(tài)排渣鍋爐中，NOX的排放濃度一般在400~500mg/m3之間。據(jù)介紹，單獨(dú)采用M型低NOX器，可以將NOX的排放濃度控制在410mg/m3以內(nèi)；采用M型爐內(nèi)脫NOX法，其脫NOX效率高可達(dá)50%。若同時(shí)采用M型低NOX器和M爐內(nèi)脫NOX相結(jié)合的，可以將鍋爐排煙中的NOX排放濃度控制在308mg/m3以下，表1的結(jié)果表明：同時(shí)采用M型低NOX器和M型爐內(nèi)脫NOX相結(jié)合的，鍋爐煙氣中NOX的濃度在250~300mg/m3之間，不僅達(dá)到鍋爐設(shè)計(jì)的NOX<308mg/m3的性能保證值，而且遠(yuǎn)低于采用常規(guī)器或僅采用低NOX器的固態(tài)排渣鍋爐的排放水平。芆X排放濃度僅相當(dāng)于○電廠大氣污染排放》（GB13223-1996）規(guī)定值的38.46%~46.15%。具有十分顯著的NOX控制效果。所以溫度的控制是至關(guān)重要的。該工藝不需催化劑，但水泥窯爐脫硝效率低，高溫噴射對(duì)鍋爐受熱面安全有一定影響。存在的問題是由于溫度隨鍋爐負(fù)荷和運(yùn)行周期而變化及鍋爐中NOx濃度的不規(guī)則性，瓷器窯爐煙氣脫硫脫硝使該工藝應(yīng)用時(shí)變得較復(fù)雜。在同等水泥窯爐脫硝率的情況下，該工藝的NH3耗量要高于SCR工藝，3.1 以飛灰作為載體的SCR催化劑的研究從而使NH3的逃逸量增加。因此影響SNCR系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)和運(yùn)行的主要因素是。
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在還原劑的接收和儲(chǔ)存系統(tǒng)中，2.3.3 尾部布置SCR尿素一般采用50%的水溶液,可直接噴入爐膛。由于尿素的冰點(diǎn)僅為17.8e℃。因此，較冷的季節(jié)應(yīng)對(duì)尿素溶液進(jìn)行加熱和循環(huán)。尿素可采用固體顆粒運(yùn)輸，但在廠內(nèi)必須設(shè)置溶解裝置。與氨系統(tǒng)相比，瓷器窯爐煙氣脫硫脫硝尿素系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn):尿素是一種無毒、低揮發(fā)的液體，在運(yùn)輸和儲(chǔ)存方面比氨更加安全；此外，尿素溶液噴入爐膛后在煙氣中擴(kuò)散較遠(yuǎn)，可改善大型鍋爐中吸收劑和煙氣的混合效果。由于尿素的安全性和良好的擴(kuò)散性能，. 清華大學(xué)PACE研究小組在SCR煙氣水泥窯爐脫硝方面的研究工作進(jìn)展采用尿素的SNCR系統(tǒng)多在大型鍋爐上應(yīng)用。
第一類是Pt-Rh和Pd等貴金屬類催化劑, NOx是一種主要的大氣污染，NOx與碳?xì)浠衔锟梢栽趶?qiáng)光作用下造成光化學(xué)污染，排放到大氣中的NOx是形成酸雨的主要原因，嚴(yán)重危害生態(tài)。目前國內(nèi)65%左右的NOx是由煤所產(chǎn)生的，因此作為主要燃煤設(shè)備的電站鍋爐和工業(yè)鍋爐成為今賀制NOx排放所必須關(guān)注的焦點(diǎn)。目前我們已經(jīng)采取諸如低NOx器、分級(jí)配風(fēng)、OFA(Over Fire Air)、再燃等技術(shù)措施來NOx的排放，并取得了一定的效果。但隨著人們對(duì)環(huán)保要求的不斷，今后的NOx排放勢必也越來越嚴(yán)格。北京市要求燃煤電站鍋爐NOx的排放必須低于250 mg?Nm-3的要求，相對(duì)于目前650 mg?Nm-3的國標(biāo)要求要嚴(yán)格得多，采用上述幾種技術(shù)措施往往很難達(dá)到250 mg.Nm-3的排放指標(biāo)。作為煙氣凈化的選擇性催化還原(SCR)雖然可以取得高達(dá)90%的NOx脫除率，但SCR技術(shù)由于其昂貴的催化劑及壽命問題造成了投資過大(大約40美元?kW-1 ~ 60美元?kW-1 )，了其廣泛應(yīng)用。而相對(duì)較廉價(jià)的選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù)(大約5美元?kW-1 ~10美元?kW-1 )，其大NOx脫除率可達(dá)70 %~80 %。作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的NOx脫除技術(shù)，SNCR于20世紀(jì)70年代中期首先在的燃?xì)�、燃油電廠中應(yīng)用，并逐步推廣到歐盟和美國。到目前為止上燃煤電廠SNCR工藝的總裝機(jī)容量大約在2 GW以上。通常以氧化鋁等整體式陶瓷作為載體[4]，最早布置的SCR系統(tǒng)中多采用這類催化劑，其對(duì)SCR反應(yīng)有較高的活性且反應(yīng)溫度較低，瓷器窯爐煙氣脫硫脫硝但是缺點(diǎn)是對(duì)NH3有一定的氧化作用。因此在八、九十年代以后逐漸被金屬氧化物類催化劑所取代， 4NH3+4NO＋O2→4N2+6H2O目前僅應(yīng)用于低溫條件下以及天然氣燃燒后尾氣中NOX的脫除[2]。
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第三類是沸石分子篩型，4.由于反應(yīng)溫度窗的緣故，反應(yīng)時(shí)間以及噴氨點(diǎn)的設(shè)置以及切換受鍋爐爐膛和/或受熱面布置的。主要是采用離子交換方法制成的金屬離子交換沸石。通常采用碳?xì)浠衔镒鳛檫�原劑。所采用的沸石類型主要包括Y-沸石、ZSM系列、MFI、MOR等，特別是Cu-ZSM-5，瓷器窯爐煙氣脫硫脫硝國外學(xué)者的研究工作較多。 這一類催化劑的特點(diǎn)是具有活性的溫度區(qū)間較高，最高可以達(dá)到600℃[6]。同時(shí)，這類催化劑也是目前國外學(xué)者研究的重點(diǎn)， 2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O但是工業(yè)應(yīng)用方面還不多。
燃煤鍋爐中，通常采用豎直放置的SCR反應(yīng)器，利用固定床反應(yīng)裝置進(jìn)行了催化水泥窯爐脫硝實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飛灰作為水泥窯爐脫硝催化劑的載體是可行的，其中擔(dān)載Cu作為活性成分時(shí)水泥窯爐脫硝效率好，在溫度為270℃時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率達(dá)90%以上[9]。從圖中可以看到這種成型能較高的水泥窯爐脫硝效果，在擔(dān)載量10％左右時(shí)為經(jīng)濟(jì)有效，因此理論上具有在實(shí)際煙氣中應(yīng)用的前景。煙氣自上而下通過催化劑床層。在反應(yīng)器內(nèi)通常布置多層催化劑。在反應(yīng)器中還要布置吹灰裝置以移除催化劑表面上沉積的顆粒物。對(duì)于燃煤鍋爐而言，其蜂窩狀催化劑的孔瓷器窯爐煙氣脫硫脫硝道間距為7-9mm，對(duì)燃?xì)忮仩t為3-4mm，減少孔道間距可以增加單位體積催化劑的表面積但是同時(shí)增加了孔道堵塞的可能性。因此在設(shè)計(jì)中通常綜合考慮以上兩種因素進(jìn)行。在主器形成的初始區(qū)的上方噴入二次燃料，形成富燃料的再燃區(qū)，NOx本區(qū)將被還原成N2。為了保證再燃區(qū)不完全產(chǎn)物的燃盡，在再燃區(qū)的上面還需布置燃盡風(fēng)噴口。改變再區(qū)的燃料與空氣之比是控制NOx排放量的關(guān)鍵因素。在再中，分段供給的燃料和用空氣在爐內(nèi)形成三個(gè)不同的段，分別在貧燃料、富燃料和貧燃料狀態(tài)下運(yùn)行。在一次或"主"段，主要燃料-煤粉在過量的空氣中，由燃料中和用空氣中的氮形成NOx。二次燃料，又稱為再燃燃料，通常是天然氣或煤粉(油或任何其他的碳?xì)浠衔锶剂弦捕伎梢允褂?，在主段上方噴入，形成富燃料的"再燃"段。從這一區(qū)段的再燃燃料中釋放出來的烴基與主段中形成的NOx反應(yīng)，NOx被還原成分子氮。后，在再燃段上方噴入剩余的用空氣，形成貧燃料的"燃盡"區(qū)，從而完成了全。通常再燃燃料的熱量占總輸入熱量的10%-30%。再燃技術(shù)可以高達(dá)70%的NOx。圖2顯示了再燃中三個(gè)不同的段。存在問題是為了不完全損失，需加空氣對(duì)再燃區(qū)煙氣進(jìn)行，配風(fēng)比較復(fù)雜。為保證穩(wěn)定均勻的煙氣流率并便于吹灰裝置工作，在催化劑床層的上方，通常布有旋轉(zhuǎn)風(fēng)板和流動(dòng)矯正柵格。
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在歐洲和日本早期建造的燃煤鍋爐電站系統(tǒng)中， 3.3 SNCR工藝所用的還原劑類型通常采用的是尾部SCR布置。在這種布置方法中，通常將SCR反應(yīng)器布置在所有的氣體排放控制設(shè)備之后，包括顆粒物控制設(shè)備和濕法煙氣水泥窯爐脫硫。瓷器窯爐煙氣脫硫脫硝在前面的氣體控制設(shè)備中，已經(jīng)移去了絕大多數(shù)對(duì)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(yīng)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燃燒器或蒸汽式油加熱器進(jìn)行加熱。SCR水泥窯爐脫硝工藝流程：還原劑 (氨) 用罐裝卡車運(yùn)輸，以形態(tài)儲(chǔ)存于氨罐中；液態(tài)氨在注入SCR 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SCR反應(yīng)器上游的煙氣中；充分混合后的還原劑和煙氣在SCR反應(yīng)器中催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，去除NOx。再熱煙氣的熱能通常有一部分通過氣－氣換熱器中進(jìn)行回收。
因此，根據(jù)上面的反應(yīng)過程，堿金屬（Na,K）煙氣水泥窯爐脫硝系統(tǒng)由氨氣制備系統(tǒng)和水泥窯爐脫硝反應(yīng)系統(tǒng)兩部分組成。水泥窯爐脫硝反應(yīng)系統(tǒng)由SCR催化反應(yīng)器、噴氨系統(tǒng)、空氣供應(yīng)系統(tǒng)所組成。瓷器窯爐煙氣脫硫脫硝此外還有控制系統(tǒng)根據(jù)反應(yīng)器入口NOX的濃度調(diào)整噴氨量。液氨存儲(chǔ)和供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)槽、液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽和氨氣稀釋槽、二是對(duì)生成的NOx進(jìn)行處理，即煙氣水泥窯爐脫硝技術(shù)。廢水泵、廢水池等[7]。
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在燃煤電站的SCR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中， (1)簡單：不需要改變現(xiàn)有鍋爐的設(shè)備設(shè)置，而只需在現(xiàn)有的燃煤鍋爐的基礎(chǔ)上氨或尿素儲(chǔ)槽，氨或尿素裝置及其口即可，結(jié)構(gòu)比較簡單；經(jīng)常會(huì)遇到的問題有3個(gè)，分別是顆粒物對(duì)反應(yīng)器孔道的堵塞、催化劑的中毒以及煙氣中的SO2的氧化等。但是在目前的工程應(yīng)用中，瓷器窯爐煙氣脫硫脫硝對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并弄清催化劑鈍化的機(jī)理，并在系統(tǒng)與催化劑的設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的措施即 （2）M型低NOX器和M型爐內(nèi)脫NOX相結(jié)合的，技術(shù)成熟，易于操作，且可確保鍋爐、經(jīng)濟(jì)、地運(yùn)行，鍋爐效率等于或優(yōu)于未采用M型低NOX器和M型爐內(nèi)脫NOX相結(jié)的600MW超臨界直流鍋爐，且不機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用，也不產(chǎn)生其他次生污染物。可將上述問題避免。
SO2會(huì)在催化劑的作用下被氧化成SO3。因此，根據(jù)上面的反應(yīng)，煙氣水泥窯爐脫硝由氨氣制備和水泥窯爐脫硝反應(yīng)兩部分組成。水泥窯爐脫硝反應(yīng)由SCR催化反應(yīng)器、噴氨、空氣供應(yīng)所組成。此外還有控制根據(jù)反應(yīng)器入口NOX的濃度噴氨量。液氨存儲(chǔ)和供應(yīng)包括液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)槽、液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽和氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等[7]。這一反應(yīng)對(duì)于SCR水泥窯爐脫硝反應(yīng)而言是非常不利的。因?yàn)?/span>SO3可以和煙氣中的水以及NH3反應(yīng)，從而生成硫酸氨和硫酸氫氨。瓷器窯爐煙氣脫硫脫硝而這些硫酸鹽（尤其是硫酸氫氨）可以對(duì)下游的空氣預(yù)熱器產(chǎn)生堵塞。而防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，SCR反應(yīng)的溫度至少要高于300℃。同時(shí)，在對(duì)于V2O5類商用催化劑，在煤的中，NOx的生成量和排放量與，特別是溫度和過量空氣系數(shù)等密切相關(guān)。形成的NOx可分為燃料型、熱力型和快速型3種。其中快速型NOx生成量很少,可以忽略不計(jì)。釩的擔(dān)載量不能太高，通常在1％左右以防止SO2的氧化。
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環(huán)保部今日通報(bào)，根據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站最新會(huì)商結(jié)果，受不利氣象條件影響，預(yù)計(jì)1月6日-8日，京津冀及周邊地區(qū)重污染過程仍將持續(xù)，部分地區(qū)將出現(xiàn)重度及以上污染。8日，受冷空氣影響，空氣質(zhì)量明顯改善。