羅氏脫硫脫硝法在工業(yè)鍋爐窯爐煙氣治理中的實(shí)踐

羅堅(jiān)博士

北京天凈美化環(huán)保技術(shù)有限公司董事長

天津?yàn)I環(huán)化學(xué)工程技術(shù)研究院有限公司院長

一、前言

熱電廠鍋爐、工業(yè)鍋爐及窯爐的脫硫脫硝是人們普遍關(guān)注的環(huán)保課題。這些年來，熱電廠鍋爐的

脫硫脫硝取得了較大進(jìn)展，但工業(yè)鍋爐及窯爐、尤其是窯爐的脫硫脫硝工作尚待加強(qiáng)。作為節(jié)能環(huán)

保的重要內(nèi)容，鋼鐵行業(yè)對■于焦化爐和冶金燒結(jié)爐脫硫脫硝極為關(guān)注。但由于煙氣溫度、組成等的

不同，傳統(tǒng)的一些成熟方法如SCR（選擇性催化還原）、SNCR（選擇性非催化還原）、石灰石-石灰

法等等往往難以直接照搬到焦化爐和燒結(jié)爐的煙氣處理，開發(fā)新型處理方法便成為當(dāng)務(wù)之急。本文

簡單介紹羅氏脫硫脫硝方法以及這些技術(shù)在工業(yè)鍋爐、窯爐等煙氣脫硫脫硝領(lǐng)域的一些實(shí)踐和應(yīng)用。

二、實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用

本工作采用KL化學(xué)技術(shù)公司授權(quán)生產(chǎn)的KLox-2脫硝催化劑和KLsorb-2氧化脫硫

劑進(jìn)行脫硝與脫硫。典型的實(shí)驗(yàn)室評價(jià)工作一般采用10X14目的顆粒20克，裝于直徑

30mm的石英管固定床反應(yīng)器恒溫段，由控溫加熱器控制好溫度（土loC）,通過配制

好的氣體，由質(zhì)量流速計(jì)控制流量，通過催化劑或吸附劑。由Tesco340檢測器通過測量

反應(yīng)器前后的濃度變化確定去除效率。

實(shí)際工業(yè)應(yīng)用?般采用直徑5mm的蝶形擠條催化劑裝于固定床反應(yīng)器進(jìn)行。工藝上

采用羅氏脫硫脫硝工藝，其核心部分為KL化學(xué)技術(shù)有限公司開發(fā)的高效催化劑進(jìn)行脫

硝及氧化吸附劑脫硫。在己有煙氣管道合適位置將煙氣通過這兩種材料，使得煙氣中的

氮氧化物/硫氧化物被有效去除從而達(dá)標(biāo)，見下圖。

3.1實(shí)驗(yàn)室脫硫脫硝效果

一個(gè)典型的脫硫結(jié)果見圖二。在所用條件下廣泛的溫度范圍均有良好的脫除效果,

即使溫度0度時(shí)，其脫除效率亦在80%以上。隨溫度上升而脫硫效率有上升的趨勢。各

溫度下脫硫效率很容易達(dá)到90%及90%以上。

圖二、SOxRemovaloverKLsorb-2,10X14MeshGranular

100ra■

90

%

e_

>80

0

EReactant:750mg/m3SO2in5%O2+N2,

①

a

xGHSV:11000h-1

o70

s

50-------------------------1-------------------------!-------------------------!-------------------------1-------------------------

050100150200250

Temperature,oC

圖三顯示脫硝催化劑的效率隨溫度的變化。即使oc下也有可觀的脫硝效率，隨著溫

度上升脫硝效率迅速上升，轉(zhuǎn)化率由0C時(shí)的35%迅速上升到150°C時(shí)的82%,200℃

時(shí)達(dá)到94%,此后溫度上升在轉(zhuǎn)化率變化緩慢。

傳統(tǒng)的煙氣脫硝法如SCR要求在350℃以上反應(yīng),SNCR更要求在800℃以上反應(yīng)。這

樣對于工業(yè)鍋爐和窯爐，往往不可直接使用。我們的脫硫脫硝可以在室溫至200℃以上

均有較好的效果，過程簡單操作維護(hù)方便。不產(chǎn)生二次污染。考錄到許多鍋爐和窯爐的

煙氣溫度較低，則對于這些鍋爐/窯爐的煙氣處理，羅氏脫硝脫硫無疑是比較適宜的方

法。

圖三、NODecompositionoverKLox-2,10X14Granular

100

%80

C

O

S-

」60

①

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u

oReactant:500mg/m3NOin5%O2+N2,

。40

OGHSV:11000h-1

N

20

0

’00200300400

Temperature,oC

3.2羅氏十法脫硫脫硝技術(shù)及現(xiàn)有濕法脫硫技術(shù)比較

3.2.1脫硫原理比較

羅氏技術(shù)SO2+[O]fSO3SO3+Ca(OH)2-CaSO4+H2O

傳統(tǒng)濕法SO2+Ca(OH)2->CaSO3+H2O

3.2.2脫硫技術(shù)特點(diǎn)對比

羅氏干法脫硫技術(shù)石灰漿法脫硫技術(shù)

建設(shè)成本低高

運(yùn)行成本低高

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜

用水不用用

廢水二次污染無產(chǎn)生

管理簡單復(fù)雜

能耗極低極高

脫硫效率高高

脫硫效果易調(diào)不易

兩者均使用石灰來脫硫。不同的是傳統(tǒng)的濕法用水將石灰配成石灰漿(也有采用氫氧化

鈉+石灰的雙堿法，以及氫氧化鎂，原理則相同)與煙氣中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣；

羅氏干法脫硫使用石灰顆粒及氧化催化劑，其中催化劑氧化SO2成為SO3,后者跟石灰

顆粒反應(yīng)成為硫酸鈣。

一個(gè)典型的濕法脫硫裝置見下圖，包括石灰儲倉、石灰漿調(diào)配池、提升泵系統(tǒng)、噴

淋系統(tǒng)、旋風(fēng)混合系統(tǒng)、強(qiáng)制鼓氣氧化系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、計(jì)量輔助、廢渣堆放場等等十

幾個(gè)系統(tǒng)，操作起來控制復(fù)雜，能耗大，易出故障。投資及運(yùn)行成本較高。

一個(gè)濕法除硫裝置包括十幾個(gè)系統(tǒng)，操作復(fù)雜，能耗高

脫

硫

廢

塔

渣

，

堆

包

放

括

場

噴

淋

接

觸

、

強(qiáng)

制

石

氧

灰

漿

化

制

、

過

備

濾

池

等

典型羅氏干法脫硫裝置見下圖。此工藝簡單，只有一個(gè)系統(tǒng)，不用水亦

不產(chǎn)生廢水，無運(yùn)動部件故不易出故障。脫硫效果穩(wěn)定并容易調(diào)節(jié)。

羅氏干法脫硫裝置

裝載脫硫

煙氣處理完畢

材料的塔

出口管路

體系簡單

煙氣進(jìn)入不用水

無任何運(yùn)動器件

不易出故障

3.3羅氏無氨催化脫硝工藝特點(diǎn)及與現(xiàn)有SCR、技術(shù)比較

當(dāng)今世界上廣泛使用的成熟的脫硝技術(shù)有催化和非催化氨還原技術(shù)，

選擇性催化還原為SCR(selectivecatalyticreduction),選擇性非催化還原

為SNCR(selectivenon-catalyticreduction)o這兩種技術(shù)均是用氨氣或含氨

氣的物質(zhì)(氨水、高溫分解產(chǎn)生氨氣的尿素等)來還原處理煙氣中的氮氧

化物。其典型的反應(yīng)如式(1)、(2):

6NO+4NH3f5N2+6HQ(1)

6N02+8NH397N2+12H20(2)

表一、羅氏無氨脫硝技術(shù)與SCR、SNCR比較

SCRSNCR羅氏無氨脫硝技術(shù)

原理催化還原無催化劑還原反應(yīng)氧化分解

是否使用氨還原劑是過量氨氣否

典型反應(yīng)溫度360℃>800℃80oC,可變

DeNOx效率>80%<60%>90%,且靈活可調(diào)

是否存在氨逃逸是是否

是否催化劑有毒是否否

投資成本曷］較低較低

操作維護(hù)成本較高IWJ低

目前世界上和我國通常采用的SCR(選擇催化還原)法進(jìn)行鍋爐煙氣脫

硝。在V-Ti系催化劑上，350-C,加入氨氣作為還原劑進(jìn)行催化還原脫硝

反應(yīng)，耗能巨大；由于催化過程中必須使用氨氣，其運(yùn)輸儲存均有較大的

安全風(fēng)險(xiǎn)，且氨氣消耗費(fèi)用較高，氨氣進(jìn)料操作麻煩，并額外占地。在使

用上不可避免地存在氨氣逃逸導(dǎo)致二次污染等問題，除此以外，SCR裝置

難以小型化到為較小鍋爐使用。對于SNCR,不使用催化劑，典型反應(yīng)溫度

800-900oC,使用大量過量的氨氣或氨水，不但溫度高能耗高、操作運(yùn)行

的費(fèi)用高，而且過量氨氣逃逸可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的環(huán)境污染。此外，SNCR的

脫硝效率較低，經(jīng)常達(dá)不到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

KLox催化劑系列為高效復(fù)合氧化催化劑即專為針對催化氧化法研發(fā)

生產(chǎn)的催化劑，其可以在較寬和較低溫度范圍內(nèi)(室溫至300c以下)將

N0氧化為N02,后者與煙氣中C0反應(yīng)生成無害的氮?dú)夂投趸?，NOx去

除率可達(dá)到90%或更高。其反應(yīng)見式(3)、(4)：

2N0+92N02(3)

2NO2+4CO92弗+4C02(4)

和SCR,SNCR相比，羅氏脫硝法不需要使用氨氣或其他氨源如尿素等，不

僅會大大降低因使用氨而帶來的成本，還避免了因氨逃逸造成的二次污

染：活性溫度低，可以應(yīng)用于脫硫之后，大大降低了能耗，并且受到粉塵

影響較小不易失活；有的情況下，煙氣中并無足夠的一氧化碳，這種情況

下，在催化氧化N0之后，氮氧化物由堿吸收，甚至可以將氮氧化物資源

化。

下圖為技術(shù)原理圖時(shí)比。可以看出我們的技術(shù)十分簡單，操作方便省事。

最重要的是不使用氨氣，消除了儲運(yùn)的安全隱患。

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熱交換除塵器羅氏

爐脫硝/硫器羅氏脫硝/硫

四、羅氏脫硫脫硝案例介紹

L天津西青康婷生物制藥有限公司2噸/時(shí)燃?xì)忮仩t脫硝項(xiàng)目

I2014年5月中旬，在天津市西青區(qū)康婷生物有限責(zé)任公司2t/時(shí)燃

氣鍋爐尾氣排放處安裝羅氏催化氧化脫硝裝置，鍋爐尾氣氮氧化物

初始氮氧化物含量為90-150mg/m3,經(jīng)過催化裝置可以降至30

mg/m3以下，完全符合最嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)排放，到目前為止，裝置已運(yùn)行

近一年，催化劑活性沒有明顯降低。

I天津津南寶德福酒家4噸/時(shí)燃煤鍋爐脫硝項(xiàng)目

，2014年7月，在寶德福酒店4t/h燃煤鍋爐尾氣經(jīng)過除塵改造后，安

裝羅氏脫硝脫硝裝置，氮氧化物濃度從100-400mg/m3降至30

mg/m3以下，硫氧化物亦穩(wěn)定地低于5()mg/m3。穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，已

運(yùn)行7個(gè)多月。

,北京牛欄山20噸/時(shí)燃?xì)忮仩t脫硝項(xiàng)目

I為新鍋爐，煙氣流量約12000立方米/E寸，煙氣溫度150。。氮氧化

物濃度約200毫克/立方米。2014年10月25日安裝羅氏脫硝裝置,

氮氧化物排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，正常運(yùn)行至今。

工廊坊耀邦熱力35噸/時(shí)燃煤鍋爐脫硝脫硫脫塵一體化項(xiàng)目

J煙氣流量約60000Nm3/h,煙氣溫度在經(jīng)過余熱鍋爐和布袋除塵器

后僅為50oC,NOx與SOx濃度均約400mg/m3。在如此低溫下我們

經(jīng)過中試，改進(jìn)了工藝，中試示范處理后粉塵、SOx、NOx出口分別

達(dá)至IJ30、50、80mg/m3以下。

，山東淄博水玻璃窯爐脫硫脫硝一體化處理項(xiàng)目

為新安裝窯爐嵌入羅氏脫硝脫硫器，煙氣流量約30000立方米/時(shí)，煙氣溫

度l()()oC,氮氧化物濃度約3()0毫克/立方米，硫氧化物濃度約5()()mg/m3。

2015年3月運(yùn)行至今，完全達(dá)到當(dāng)?shù)仉p指標(biāo)低于100mg/m3要求。

淄博京聯(lián)化工水玻璃窯爐處理裝置

水以煙廊

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