降低NOx和SO2（精选3篇）
降低NOx和SO2 篇1
丈水泥窑丈NOx来自两丈个方面, 丈在窑内高温丈煅烧状况下, N2和O2反应生成NOx, 而在分解炉内, 含氮燃料在1000~1100℃时氧化, 生成NOx。
为减少NOx排放, 可降低熟料煅烧温度, 采用一次、二次减排措施, 三者结合会取得较好效果。
降低熟料煅烧温度, 相应减少NOx的生成量。主要有:
(1) 改善熟料煅烧程序。
(2) 优化生料、熟料化学成分。
(3) 安装窑自动化控制系统。
(4) 调节入窑物料的化学和物理性能以改善生料的易烧性。
一次措施一般少量或不增加费用, 所增加的费用取决于工艺措施的状况。
要减少NOx一次措施是在分解炉内设置还原带, 燃料在此燃烧, 相应减少NOx生成。其具体措施是分解炉上二级预热器物料分料进入分解炉。
二次措施主要有SNCR、SCR等。
F.L.S的选择性无催化还原 (SNCR) NOx, 能够将已生成的NOx降低80%。该系统设置氨水储库, 输氨泵及喷氨喷头, 以及灵活调节氨水控制系统, 以减少氨水用量。此项技术已在世界各地推广应用。
选择性催化还原 (SCR) 仍需氨水, 由于催化剂效率高, 需氧量少, 喷氨水的量也少。此外, 还可在收尘装置内设置, 既可收尘还可减少NOx排放, 如F.L.S的CataMAX系统。
SO2排放与原燃料内含硫量、工况等条件有关, 若原料含有硫化物, 在预热器内温度达500~600℃时, 原料内的硫化物分解, 生成SO2与烟气、粉尘一起进入生料磨系统。生料磨内的生料能吸收烟气中所含SO2量的50%~60%。
F.L.S D-SOx专利系统, 从分解炉直接将含fCaO粉尘烟气送至已生成SO2的上部预热器, 通过fCaO吸收SO2, 此举可吸收30%的SO2。该措施简单, 预热器出口温度增加, 热耗增加, 但原料内所含硫化合物成分变化, 较难控制。
二次措施是向已生成SO2预热器喷Ca (OH) 2, 能减少60%的SO2排放。
水泥厂采取二次措施减少NOx和SO2需要安装设备, 在设备安装前, 应采取下述步骤:
·工艺检查和优化
改变设计 (若需)
增设二次减排技术
通过上述步骤, 经充分研究, 确定具体减排措施。
摘要：降低熟料煅烧温度减少NOx排放, 采用一次、二次减排措施, 或三者结合减少NOx排放。一次措施是在分解炉内设置还原带, 燃料在此燃烧, 分解炉上二级预热器物料分料进入分解炉。二次措施为:选择性无催化还原 (SNCR) NOx, 能够将已生成的NOx降低80%。选择性催化还原 (SCR) 催化剂效率高, 可在收尘装置内设置, 既可收尘还可减少NOx排放。若原料含有硫化物, 在预热器内, 500600℃时, 原料内的硫化物分解, 生成SO2与烟气、粉尘一起进入生料磨系统。生料磨内的生料能吸收烟气中所含SO2量50%60%。二次措施是向已生成SO2预热器喷Ca (OH) 2, 能减少60%SO2排放。
限制NOx和SO2排放的措施 篇2
(1) 保持现有工艺不流程, 减少排放物输入 (早期措施) 。
(2) 改造现有局部或整体工艺流程 (一次措施) 。
(3) 维持现有工艺流程, 增设废气处理装置 (二次措施) 。
以NOx而言, 一次措施如还原煅烧, 二次措施如SN-CR, 目前均已广泛应用, 而人们 (往往) 忽视保持现有工艺流程, 减少排放物输入 (早期措施) 。
预分解窑NOx生成有两种, 在窑内高温煅烧时, N2和O2反应生成NO、NO2, 统称NOx, 此外在1000~1200℃的分解炉内, 含氮燃料氧化, 生成NOx。
实验数据表明, 燃烧温度越高产生的NOx越多, 但回转窑烧成带内温度高, 很难通过仪器对温度及所产生的NOx进行测试。1996年在“混凝土为人类服务”的会议上, Dhir博士提出水泥熟料煅烧从1450℃降至1350℃, NOx排放减少50%的报告, 一些生产厂家也在实践中证实了此观点。
酸熟料煅烧SR) 、铝氧温度与生料率 (AF) 有易烧性、石关, 也与二灰石饱和氧化硅的系数、硅率 (物理性能有关。通常硅酸率越高, 煅烧温度越高, 生成的NOx也越高。此外合适的铝氧率, 也有利于窑料熔体的粘度, 有利于降低熟料煅烧温度。
控制熟料率值, 有利于降低熟料煅烧温度, 相应减少NOx排放量, 节省一次或二次措施的排放费用。
对于SO2, 预分解窑燃料硫通过控制烟气成分, 将SO2转成SO3最终形成硫酸盐而固定在熟料内。原料中的硫在低温下形成, 经预热器排出, 通常预热器内生料能吸收约10%~50%排出的SO2。
降低NOx和SO2 篇3
我国的石油一半以上依靠进口, 且存在燃油中硫含量高、各地分布不均的现象。对我国企业在选择中/重型车用柴油机满足欧-Ⅳ、欧-Ⅴ技术要采用的路线时, 柴油机燃油耗和对硫的敏感性是选择技术方案必须考虑的重要因素。SCR技术对燃油中的硫不敏感[1,2]成为了首选, 戴姆勒-克莱斯勒公司甚至认为含硫量低于350×10-6 (质量分数) 的欧-Ⅲ燃油也可满足要求。该技术路线是首先在发动机内处理PM, 然后通过SCR技术降低NOx的排放。采用SCR净化方案的发动机通过优化喷油规律还可以降低燃油消耗[2,3]。采用Urea-SCR技术的柴油机排气成分中存在SO2和H2O, 为了使催化剂更好地应用于实际排气脱硝, 有必要研究SO2和H2O对催化剂活性的影响情况。本文针对一使用SCR技术满足欧-Ⅳ排放标准的柴油机排气特征, 在连续流动固定床反应器上利用氨气对某纳米级V2O5-WO3/TiO2催化剂的选择性催化还原NOx的反应进行了试验研究, 分析了其在不同温度下H2O和SO2对NOx脱除率的影响。
1 试验
1.1 主要反应
喷射尿素的选择性催化还原技术是将32.5 % (质量分数) 的尿素溶液在一定的温度条件下喷入排气管, 受热后随即分解为氨气和异氰酸, 异氰酸受热立即分解为氨气, 氨气与柴油机尾气混合, 在催化剂的催化作用下将NOx还原为无毒的氮气和水蒸气。尿素还原NOx的化学反应主要有
当气体成分中同时含有NO2时, 由于NO2比O2具有更强的氧化性, 可以显著地促进催化剂低温活性, 因此通常称反应式 (2) 为“Standard-SCR”反应, 式 (3) 为“Fast-SCR”反应[4]。车用柴油机的排气温度在150 ℃～550 ℃之间, 排气成分中含有过剩的氧气, 排气中NO占总NOx含量的90 %以上。SCR的反应正是在有富余氧气存在的条件下进行的NH3选择性还原NOx的反应。
1.2 催化剂的制备
目前普遍使用的NH3选择性催化还原NOx的商业催化剂是负载在蜂窝陶瓷上的V2O5-WO3/TiO2 (锐钛矿型) 金属氧化物型催化剂[5,6]。
试验中所采用的催化剂的制备步骤为:秤取一定量的偏钒酸铵 (NH4VO3) 和草酸 (H2C2O4) 混合液溶于适量的去离子水中, 加入一定量的硅铝酸盐等粘结物质, 在搅拌过程中加入纳米级WO3/TiO2粉末, 搅拌2 h后测量其pH值和D90粒径大小确定在规定的范围内, 然后采用“浸渍法”将堇青石蜂窝陶瓷载体完全浸入制备的溶液中, 取出吹风, 然后在烘箱中110 ℃下低温烘干, 使催化剂中的水分均匀蒸发, 自然冷却到室温, 秤量, 并重复浸渍、烘干直至达到要求的涂覆量为止, 再在450 ℃下高温焙烧1 h。试验中制备的催化剂中V2O5和WO3的质量分数分别为2 %和10 %。之后高温下对催化剂进行水蒸气活化处理, 以提高其活性和稳定性。
1.3 催化剂的表征
用JW-004两用型氮吸附比表面积测定仪测得焙烧后的催化剂BET比表面积为90.02 m2/g。图1所示是通过XRD-6000型X射线衍射仪分析催化剂活化前后的结构特征, 用来揭示活化前后的涂层分布和载体结构稳定性。本文所能检测到的唯一组分是锐钛矿型TiO2, 这表明V2O5和WO3在载体表面上的分散良好, TiO2没有发生相变。
1.4 试验装置
SCR催化剂活性评价测试试验装置系统流程如图2所示。不锈钢反应器分内、外通道, 外通道用来对进入的混合气进行预热, 内通道用来放置催化剂。试验用蜂窝陶瓷载体小样从已涂覆催化剂的整体载体上切割而成, 将蜂窝载体小样用石英棉包裹后填放到反应器内通道的中间位置。反应器用程序控温电炉控制反应温度, 升温速度2.5 ℃/min, 催化剂前放置K型热电偶 (1 mm直径) 测量催化剂入口处的气体温度。试验条件和初始气体成分尽量保持与柴油机试验数据一致, 温度变化范围为150 ℃～550 ℃, 空速约为32 000 h-1;反应气体成分体积分数为:φ (O2) =5 %, φ (H2O) =3 %, φ (NH3) =0.05 %, φ (NO) =0.05 %, 平衡气为N2。另外, 柴油中含硫质量分数为350×10-6时, 通过缸内燃烧后排气成分中的SO2最大浓度一般不会超过25×10-6 (体积分数) , 当获得如此小的SO2浓度时, 由于气流过小会造成检测气体和设备的不稳定, 为提高稳定性, 取φ (SO2) =0.01 %。N2、O2、NH3及NO气体经混合器混合后进入反应器, H2O通过饱和蒸汽发生器呈气态后进入反应器, 反应后的混合气经除湿进入AVL DiGAS 4000 Light型五气分析仪在线检测NOx浓度后排空。通过测量催化前后气体中NOx的浓度变化情况计算脱除NOx的效率。
2 结果及讨论
2.1 H2O的影响
图3为150 ℃～550 ℃水蒸气对V2O5-WO3/TiO2催化剂的SCR活性的影响情况。可以看出, 低温时H2O的存在降低了催化剂的脱硝活性, 反应温度在360 ℃以下时H2O对催化剂SCR活性具有一定抑制作用, 而在较高温度时H2O的存在减弱了NH3被O2直接氧化为NOx的能力, 从而间接提高了NOx转化率。
图4所示为在关闭NO进气门的情况下有、无H2O的条件下NH3被O2直接氧化为NOx的试验结果。可以看出, 在低于550 ℃温度下, H2O的存在对NH3直接氧化成 NOx具有抑制作用。
2.2 SO2的影响
图5所示为150 ℃～550 ℃ SO2对V2O5-WO3/TiO2催化剂脱除NO效率的影响。可以看出, 加入SO2后, 催化剂在低于500 ℃的温度范围内还原NOx的活性得到不同程度提高, 活性温度窗口也有一定的扩大。通过有、无包含SO2的试验对比, 在330 ℃～440 ℃范围内NOx脱除率由最高94 %达到98 %。当温度高于500 ℃后, SO2的促进作用逐渐减弱。SO2导致V2O5-WO3/TiO2催化剂活性提高, 可能是SO2在催化剂表面被O2氧化为SO3[7,8], SO3将NO氧化为NO2, 部分气体反应按照反应 (3) 的方式进行, 提高了低温NOx转化率;另外, SO2作用在催化剂表面, 形成了SOundefined, 增加了表面Brϕnsted酸性, SOundefined可将更多的NH3以NH+4形式吸附在催化剂表面, 使反应物容易活化, NOx转化率提高。
2.3 SO2和H2O共存的影响
图6所示为在H2O存在的条件下有、无通入SO2的影响。从结果可以看出, 低温段通入SO2时NOx转化率有一定的升高, 至240 ℃趋势基本一致, 到达350 ℃后的较长一段温度范围内转化率又有较明显的升高, 至温度超过500 ℃后两者的NOx转化率又趋于一致。显然, H2O的存在增加了反应的复杂性, 对低温时NOx的转化率具有抑制作用。同时, 在较低温度下 (<300 ℃) , SO2在有H2O存在的情况下可以观察到在壁面上形成了白色的硫酸铵盐结晶物质, 这可能会对催化剂的稳定性造成一定的影响。
3 结论
(1) 气体组分中含H2O对SCR低温活性具有一定的抑制作用;H2O的存在在较高温度时对NH3直接氧化为NOx也具有抑制作用, 这间接提高了高温段的NOx脱除效率。
(2) 气体组分中含SO2显著地提高了SCR低温活性, 同时对中高温脱除NOx具有较大的促进作用。
(3) 气体成分中同时含H2O和SO2的情况下, 在240 ℃以下SCR活性有较明显的提高, 在350 ℃～500 ℃温度范围内对NOx脱除率也存在一定的促进作用, 但在低温时有硫酸铵盐结晶物质生成。
摘要：在连续流动固定床反应器上利用氨气作还原剂对一纳米级V-W/Ti基催化剂的选择性催化还原氮氧化物的反应进行了实验研究, 分析了水蒸气和硫氧化物对脱除氮氧化物的影响。试验结果表明, 气体组分中含水蒸气对SCR低温活性具有一定抑制作用;水蒸气的存在在较高温度时对氨直接氧化为氮氧化物也具有抑制作用, 这间接提高了高温段的氮氧化物脱除效率。150℃500℃时气体组分中含有硫氧化物可以提高SCR活性, 氮氧化物脱除率在无、有硫氧化物的条件下由最高94%提升至98%。气体成分中同时含水蒸气和硫氧化物的情况下, 在150℃240℃SCR活性有较明显的提高, 在350℃500℃温度范围内对氮氧化物脱除率也存在一定的促进作用, 但在低温时有硫酸铵盐结晶物质生成。
关键词：内燃机,V2O5-WO3/TiO2催化剂,选择性催化还原反应
参考文献
[1]Orsenigo C, Lietti L, Troconi E, et al.Dynamic investigationof the role of the surface sulfates in NOxreduction and SO2oxi-dation over V2O5-WO3/TiO2catalysts[J].Ind.Eng.Chem.Res., 1998 (37) :2350-2359.
[2]Gekas I, Gabrielsson P, Johansen K, et al.Performance of aurea SCR system combined with a PM and fuel optimized heavy-duty diesel engine able to achieve the Euro-V emission limits[C].SAE 2002-01-2885.
[3]Helden R, Genderen M, Aken M, et al.SCR-system for heav-y-duty truck engines[C].SAE 2002-01-0286.
[4]Tronconi E, Nova I, Ciardelli C.Redox features in the catalyt-ic mechanism of the"standard"and"fast"NH3-SCR of NOxover a v-based catalyst investigated by dynamic methods[J].Journal of Catalysis, 2007 (245) :1-10.
[5]Alemany L J, Berti F, Busca G, et al.Characterization andcomposition of commercial V2O5-WO3/TiO2SCR catalysts[J].Applied Catalysis B:Environmental, 1996 (10) :299-311.
[6]马建蓉, 刘振宇, 黄张根, 等.NH3在V2O5/AC催化剂表面的吸附与氧化[J].催化学报, 2006, 27 (1) :91-96.Ma J R, Liu Z Y, Huang Z G, et al.Adsorption and oxidationof NH3 over V2O5/AC catalyst[J].Chinese Journal of Cataly-sis, 2006, 27 (1) :91-96.
[7]陆育辉, 付名利, 叶代启.硫酸化NOx选择性催化还原脱硝催化剂的研究进展[J].工业催化, 2007, 15 (3) :20-24.Lu Y H, Fu M L, Ye D Q.Advances in sulfated NOxselectivecatalytic reduction catalyst[J].Industrial Catalysis, 2007, 15 (3) :20-24.