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脱硫脱硝厂家焦炉烟道气低温脱硝技术发展现状及对策分析

2018-08-28 17:09:05 山东首丰环保设备有限公司 阅读

在我国,焦炭作为炼铁原料的焦化厂约520家,其中独立焦化厂约440家,其余为钢铁企业内部焦化厂嘲。独立焦化厂一般以自产的焦炉煤气作为燃料。钢铁厂由于煤气种类多,煤气用户多,对煤气的品质要求不同,因此,钢铁厂内部的焦化厂大部分采用低热值混合煤气,少量仅采用焦炉煤气。燃料的不同,直接导致了燃烧后烟气中污染物成分的不同,落实到处理方式上,亦应区别对待。

2.2焦炉烟道气特性

(1)NOx含量差别大

燃料不同,导致焦炉烟道气中NOx浓度差别很大。对于采用低热值混合煤气的焦化厂来说,NOx浓度约200500mg/m3,对于非重点控制地区,可以不进行烟气脱硝。对于仅采用焦炉煤气作为燃料的焦化厂来说,烟道气中的NOx浓度约500-1800mg/m3,必须采取脱硝措施。

(2)烟气温度较低且差别大

与350400℃的电厂脱硝烟气相比,焦炉烟道气的温度一般在220—250℃之间。此外,受焦炉炉型、燃料类型、操作制度和操作水平等因素的影响,不同焦化厂的焦炉烟道气温度差别也较大,有些焦

温度甚至低至180℃,高至300℃。在这样的烟气温度条件下,如果直接采用电厂烟气脱硝的催化剂进行脱硝,不仅效率低,难以满足国家排放标准要求,同时催化剂的寿命也很短,运行成本很高。

(3)SO2含量差别大

不同的焦化厂,焦炉烟气中SO2含量差别很大(50~800mg/m3)。相对于钢铁企业内部的焦化厂来说,独立焦化厂焦炉烟气中的SO2浓度值普遍更高。有些独立焦化厂的焦炉煤气未经严格脱硫处理就直接燃烧,烟气中SO2浓度甚至达到4000mg/m3若采用传统SCR法(选择性催化还原法)脱硝,由于烟气中SO2的存在,会导致硫铵的产生,粘附于催化剂和换热器表面,造成堵塞和腐蚀等问题,严重影响催化效果。因此,深度脱硫是实现焦炉烟道气低温高效脱硝的前提。

3低温脱硝技术研究及应用现状

3.1低温脱硝技术研究现状

低温脱硝技术最关键的问题是研发出低温条件下高活性且抗SO2、抗HO的催化剂。其中以V、Ti、活性炭等为基本载体催化剂,以Mn、Cu、Ce、Co等元素或其氧化物为添加剂,是研究重点。

在广泛应用于中温SCR脱硝后,大量的低温催化的研究首先集中在以钒为基础的相关催化剂开发方面。Koebel等田研究发现,对于催化剂,低温下NH3更易与NO反应。

Kang等13]研究了先采用Pt/A1O,催化剂将NO氧化为NOx,然后采用在CuA120催化剂上喷氨,150℃时的脱硝率可达90%。Lee等桶过采用vo~io:催化剂,也实现了和Kang等圈同样的实验结果。究其原因,可能是不同价态的共存提高了催化剂的氧化还原性能,从而促进了NO向NO2的氧化,但具体催化机理尚无定论。Huang等同以V2o5,活性炭为催化剂,以NH3为还原剂,在150—250℃时脱硝率可达92%,且抗SO2中毒能力强;黄张根等进行了类似实验,结果发现,150℃时SO2就引起了20%的钒催化剂失活。水也会引起催化活性的降低,而且低温时影响程度更大(125℃时降低45%)。

其次,Mn基、cu基和ce基催化剂因为有较强的氧化还原能力和较大的单位面积活性而被广泛关注。Valdes—Solis等同研究发现,负载到碳陶瓷整体料上的锰氧化物催化剂具有较高的活性,即使在温度150℃的条件下,NO整体脱除率最高仍可达到70%左右。但该类型催化剂容易因硫酸盐失活。Richter等胸开发的MnOfl~qaY分子筛催化剂在SCR法喷氨脱除NO的实验中,200oI二左右的温度条件下可以实现80%100%的转化率。此外,他们还开展了以NH4型ZSM一5、Y型沸石和发光沸石为催化剂的NO低温催化转化研究,均取得了不错的效果。

Singoredjo等以MnO~/A120为SCR催化剂,在空速22000-116000m3/h、温度100-200℃的条件下得到了该催化剂具有高选择性和催化活性的实验结果。Xie等研究发现,铜氧化物具有较好的低温催化特性。其中,以CuO/A120为催化剂,喷氨可达到90%以上的脱硝率,但SO2对铜氧化物的脱硝催化作用影响显著。Wang等研|发的CuO/活性炭催化剂,125-250℃时的脱硝率也可达90%。Qi等旧采用无载体MnO2CeO2催化剂开展喷氨还原NO实验,结果发现,在氧气过量、空速42000m3/h和温度150℃的条件下,Mrg(Mn+Ce)比为0.4时催化剂活性最高,NO的转化率可达到95%。他们认为,ce组分的增加不仅增大了催化剂的比表面积,而且增大了催化剂表面的氧流动陛,使得低温催化活性和抗硫性能均发生显著改善。Moreno等人对负载4%~16%COO的中孔SiO催化剂开展了SCR脱硝实验,结果表明,在过量氧条件下,200℃时的NO转化率最高可达88%。


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