氧化法脫硝：一種無氨低碳的高效脫硝技術
發布時間：
2021-03-23
隨著鋼鐵行業明晰超低排放要求，燒結工序作為鋼鐵行業污染物排放的重要源頭之一，其所產生的二氧化硫、氮氧化物別離占鋼鐵行業污染物總排放量的70%和50%左右，燒結工序已成為我國鋼鐵行業節能減排的重要領域。我國自2018 年打開的鋼鐵行業超低排放改造，已明晰燒結機頭煙氣、球團焙燒煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物小時均值排放濃度別離不高于5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3。
現在，鋼鐵行業脫硫、除塵的工藝現已非常老到，可以結束超低排放相應的目標，在技術路線上有許多選擇。由于燒結煙氣溫度、濕度和煙氣的組成比較復雜，煙氣脫硝技術不可老到。因而，針對燒結煙氣中氮氧化物減排技術的開發是未來幾年鋼鐵行業污染物控制的首要作業之一。
燒結煙氣脫硝工藝技術
工業煙氣NOx排放控制技術首要有選擇性催化恢復技術（SCR）、選擇性非催化恢復技術（SNCR）、活性炭吸附技術、氧化脫硝技術等。
SCR 技術在燃煤鍋爐煙氣脫硝中具有廣泛運用，該技術是在350～400 ℃溫度規模內，在催化劑的作用下，噴入氣態NH3將煙氣中的NOx恢復成N2，脫硝功率一般在85% 左右。SNCR技術是在煙溫850~1050℃時，將氨、尿素等恢復劑噴入煙氣中與NOx產生反應生成氮氣和水，但脫硝功率只能到達50%左右，脫硝率低。活性炭吸附技術運用活性炭的吸附性能將NOx吸附脫除，一同通入NH3可使NOx在活性炭表面產生催化恢復反應生成N2。
由于我國燒結煙氣溫度較低，達不到SCR的操作溫度，且上述三種工藝脫硝過程中需噴入氨氣作為恢復劑，尤其是在進口氮氧化物高的情況下需求噴入過量的氨氣導致存在氨逃逸等許多問題，故該類技術在燒結煙氣脫硝運用中存在較大壞處。
氧化脫硝技術是選用強氧化劑將不易被吸收的NO氧化為可溶可吸收的高價氮氧化物，再經過濕法、干法/半干法吸收工藝進一步吸收反應去除高價氮氧化物。氧化法具有對煙溫要求低、占地面積小、脫硝功率高級優勢，越來越多的運用在燒結煙氣脫硝上。現在較為老到運用的氧化辦法首要包括亞氯酸鈉溶液法、二氧化氯法、臭氧法等。
氧化脫硝技術原理
氧化脫硝技術是將難溶于水的NO氧化為高價態的NOx，其間NO2在水中溶解度別離為213g/dm3，運用高價態NOx易溶易吸收的特性，憑借原有的脫硫工藝結束脫硝，結束超低排放。
1、氧化原理
就當時概括運用情況來看，非臭氧法氧化工藝，如亞氯酸鈉溶液法、二氧化氯法具有低溫條件下氧化功率高、氧化選擇性強、只氧化到NO2，無更高價氮氧化物。
亞氯酸鈉溶液/二氧化氯氣體具有強氧化性，在低溫（80~150℃）下，接觸時間0.3~1s內結束快速地將NO氧化為NO2，且對NO具有出色的氧化選擇性[2]。
2、吸收原理
結束NO的高效氧化后，首要氧化產物NO2和SO2的協同吸收是脫除系統的重要環節。氧化法可以合作多種脫硫工藝結束同步脫硫脫硝。在此，以現在運用規模廣、工作安穩的半干法循環流化床（CFB）工藝為例，分析NO2的吸收原理。
在氧化法結合半干法脫硫脫硝工藝中，CFB吸收塔內濕度較低，水在吸收劑顆粒表面構成一層液膜，與氣相中的SO2和NO2產憤慨-液-固三相反應[3-4]。
一方面，部分NO2在吸收劑表面液膜中直接被水和堿性吸收劑吸收，生成硝酸鈣和亞硝酸鈣[2,5]。
另一方面，SO2對NO2的吸收存在較強的促進作用，在吸收劑表面的液膜中，SO2與H2O快速反應生成SO32-，SO32-具有恢復性，可以與NO2產生氧化恢復反應。有研討標明，經過增加顆粒表面的相對濕度，增加顆粒表面液膜中SO32-濃度，然后促進NO2的吸收[2,5]。
在吸收塔內，經過吸收劑酸堿中和、以及SO2促進、NO和NO2協等多因素耦合作用機理，可結束NO2的高效吸收，滿足NOx的排放濃度50mg/Nm3以下。
氧化脫硝技術展開與運用
對于與脫硫工藝配套的氧化法脫硝而言，前期束縛其大規模運用的首要一點便在于NO2的吸收。該工藝運用初期，經由NO氧化生成的NO2難以被后續脫硫工藝充分吸收，吸收率約在60~80%左右，煙囪出口構成黃煙（據相關研討，煙囪排出氣體中NO2濃度大于約10ppm時，可觀測到黃煙現象），煙氣觀感差，難以結束真實意義的超低排放。但跟著技術的機理性深入研討與實踐探究，現有氧化法脫硝已可經過調度NO氧化份額、調控脫硫工藝系統工作參數、選用復配脫硫劑等多重辦法結束NO2的高效吸收，吸收率可達90%以上，一同控制工作本錢在合理規模之內。一般進口NOx濃度在300mg/Nm3水平情況下，可以滿足NO2濃度長期安穩保持在5ppm左右，NO濃度長期安穩保持在7~10ppm之間動搖。這樣即可滿足觀感沒有黃煙現象，又可以保證出口NOx濃度不高于30.8mg/Nm3左右的超低排放水平要求。
跟著脫硝技術的晉級，相關監測設備也在不斷完善。為滿足超低排放監測需求，環保部于2017年發布了新的環保標準（《HJ75-2017固定污染源煙氣（SO2、NOx、顆粒物）排放連續監測技術標準》），明晰要求煙氣在線監測系統中氮氧化物測量需對NO和NO2一同進行測量，不允許只監測煙氣中的NO，然后保證測量結果的真實牢靠。
現在商場上可一同直接測量NO和NO2的煙氣在線監測系統分析儀首要有紫外差分吸收分析儀、高溫濾波紅外分析儀以及傅里葉紅外分析儀。該種直接測量NO和NO2含量的煙氣在線監測系統測量準確但本錢投入較高，相對運用較少。運用更多的為經過轉化爐將NO2轉化為NO后同時測量。商場中NO2轉化爐通常選用鉬作為催化劑，在高溫環境下將NO2恢復為NO，然后測得NOx總量。在前端脫硫脫硝設備正常工作情況下，轉化爐的壽數可在兩年左右（以雪迪龍NOX-001轉化器為例，轉化功率≥95%，NO2濃度<200ppm，壽數14個月以上），定時保護，到期替換，可保證高轉化功率工作，保證CEMS出口數據準確。
技術的晉級更新，監測手法的不斷完善，環保大數據的實時監控，保證了氧化法脫硝結束了真實意義上的超低排放。
結語
跟著國家環保標準的日趨嚴厲，氧化法脫硝以其脫硝功率高、煙氣不需求升溫（低碳排）、不產生氨逃逸、改造難度小、對煙氣狀況要求低、易于布置及控制等許多優勢，得到了逐步推廣，為鋼鐵企業深度管理與綠色展開供給了更為多樣的選擇，已成為燒結煙氣脫硝工藝中的生力軍。
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