摘要:锅炉作为热能装备中最为重要的组成部分之一,是现代工业生产、生活等各个领域的不可或缺的热源。而在使用过程中,锅炉排放的废气会对环境造成污染。其中氧化氮排放对环境的影响最为明显,因此锅炉脱硝工艺显得尤为重要。本文将从脱硝工艺的概念、工艺种类、工艺原理和目前实际应用情况这四个方面进行详细解析,深入探讨脱硝工艺的各个方面。
锅炉脱硝,即将锅炉烟气中的氮氧化物转化为无害物质的过程。其目的在于防止氮氧化物对大气环境产生污染,并且可以提高锅炉的燃烧效率。随着燃煤锅炉的广泛应用,锅炉脱硝工艺得到了快速发展和应用。
常见的脱硝工艺包括选择性催化还原法(SCR),非选择性催化还原法(SNCR)和氨水喷射法(SNC-A),后续我们将会对这三种工艺进行详细解析。
2.1 选择性催化还原法(SCR)
SCR工艺的核心是通过电子中转作用,让还原剂和氧化剂发生反应,把NOx转化成N2和H2O。SCR 工艺的优点是脱硝效率高,可以达到90%以上。SCR 工艺对烟气中的氧气含量要求比较低,反应温度在250℃左右,适合高级别燃煤锅炉脱硝,由于需要使用贵重的催化剂,造价比较昂贵。
2.2 非选择性催化还原法(SNCR)
SNCR工艺的核心是通过在锅炉尾部喷射还原剂,把NOx还原为N2和H2O。 SNCR 工艺需要达到较高的喷射温度(1000℃以上),大气温度如果过高,脱硝效率会降低,此外,喷射的量和喷射的时机也会影响效果。SNCR 工艺较为简单,造价低,但是对系统的温度、氧化还原状态等条件要求比较高。
2.3 氨水喷射法(SNC-A)
氨水喷射法采用一定浓度的氨水(25%左右)喷入锅炉燃烧室,来还原NOx。SNC-A 工艺需要喷射的量和浓度进行控制,以达到较好的效果。氨水喷射量会对锅炉的脱硝效率产生影响,如果某些条件不具备,脱硝效率会降低。
美国克鲁格工程公司在工业脱硝中应用广泛的一套脱硝工艺理论是基于NO与NH3的反应机理,由此提出来了脱硝化学反应的三个步骤:
首先,NO吸附在催化剂表面,并被O2氧化为NO2;其次,NH3吸附在催化剂表面,NH3被氧化成NO和N2O等物质;最后,NO和NO2被NH3 还原成N2和H2O。
如今,SCR工艺已经成为锅炉脱硝行业的重头戏。在大型燃煤电厂,SCR 污染治理技术被广泛采用,以“绿色发展”为目标,形成了脱硝、除尘、脱硫化一体化的污染治理格局。
此外,脱硝技术也非常适合于生物质、垃圾等燃料的锅炉排放治理,既可以高效降低氮氧化物的排放,又可以使这些废物得到再生,减轻环境污染。
总结:
本文就锅炉脱硝工艺进行了全面详细的阐述,从脱硝工艺的概念、种类、原理以及应用实践四个方面进行解析。无论是SCR工艺,SNCR工艺还是SNC-A工艺,都有各自的优点和适用范围。锅炉脱硝工艺的实施不仅可以缓解排放对环境造成的影响,也可以在燃烧过程中提高能源的利用率,促进总体环保和节能降耗的进程。
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