罗氏脱硫脱硝法在工业锅炉窑炉治理中的实践 - 图文

罗氏脱硫脱硝法在工业锅炉窑炉烟气治理中的实践

罗坚博士

北京天净美化环保技术有限公司董事长 天津滨环化学工程技术研究院有限公司院长

一、前言

热电厂锅炉、工业锅炉及窑炉的脱硫脱硝是人们普遍关注的环保课题。这些年来，

热电厂锅炉的脱硫脱硝取得了较大进展，但工业锅炉及窑炉、尤其是窑炉的脱硫脱硝工作尚待加强。作为节能环保的重要内容，钢铁行业对于焦化炉和冶金烧结炉脱硫脱硝极为关注。但由于烟气温度、组成等的不同，传统的一些成熟方法如SCR（选择性催化还原）、SNCR（选择性非催化还原）、石灰石-石灰法等等往往难以直接照搬到焦化炉和烧结炉的烟气处理，开发新型处理方法便成为当务之急。本文简单介绍罗氏脱硫脱硝方法以及这些技术在工业锅炉、窑炉等烟气脱硫脱硝领域的一些实践和应用。

二、实验和应用

本工作采用KL化学技术公司授权生产的KLox-2脱硝催化剂和KLsorb-2氧化脱硫

剂进行脱硝与脱硫。典型的实验室评价工作一般采用10×14目的颗粒20克，装于直径30 mm的石英管固定床反应器恒温段，由控温加热器控制好温度（± 1 oC），通过配制好的气体，由质量流速计控制流量，通过催化剂或吸附剂。由Tesco340检测器通过测量反应器前后的浓度变化确定去除效率。

实际工业应用一般采用直径5mm的蝶形挤条催化剂装于固定床反应器进行。工艺上

采用罗氏脱硫脱硝工艺，其核心部分为KL化学技术有限公司开发的高效催化剂进行脱硝及氧化吸附剂脱硫。在已有烟气管道合适位置将烟气通过这两种材料，使得烟气中的氮氧化物/硫氧化物被有效去除从而达标，见下图。

锅炉热交换除尘器罗氏脱硝/硫器烟囪1

三、结果和讨论

3.1 实验室脱硫脱硝效果

一个典型的脱硫结果见图二。在所用条件下广泛的温度范围均有良好的脱除效果，

即使温度0度时，其脱除效率亦在80%以上。随温度上升而脱硫效率有上升的趋势。各温度下脱硫效率很容易达到90%及90%以上。

图二、SOx Removal over KLsorb-2, 10X14 Mesh Granular10090SOx Removal, ?70Reactant: 750 mg/m3 SO2 in 5%O2 + N2,GHSV: 11000 h-16050050100150200250Temperature, oC

图三显示脱硝催化剂的效率随温度的变化。即使0℃下也有可观的脱硝效率，随着

温度上升脱硝效率迅速上升，转化率由0℃时的35%迅速上升到150 ℃时的82%，200 ℃时达到94%，此后温度上升在转化率变化缓慢。

传统的烟气脱硝法如SCR要求在350 ℃以上反应，SNCR更要求在800 ℃以上反应。这样对于工业锅炉和窑炉，往往不可直接使用。我们的脱硫脱硝可以在室温至200 ℃以上均有较好的效果，过程简单操作维护方便。不产生二次污染。考录到许多锅炉和窑炉的烟气温度较低，则对于这些锅炉/窑炉的烟气处理，罗氏脱硝脱硫无疑是比较适宜的方法。

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图三、NO Decomposition over KLox-2, 10X14 Granular1008060402000100200300400Reactant: 500 mg/m3 NO in 5%O2 + N2,GHSV: 11000 h-1NO Conversion, %Temperature, oC

3.2 罗氏干法脱硫脱硝技术及现有湿法脱硫技术比较 3.2.1脱硫原理比较

罗氏技术 SO2 + [O] → SO3 SO3 + Ca(OH)2 → CaSO4 + H2O 传统湿法 SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O 3.2.2 脱硫技术特点对比

罗氏干法脱硫技术 石灰浆法脱硫技术

建设成本 低 高 运行成本 低 高 系统结构 简单 复杂 用水 不用 用 废水二次污染 无 产生 管理 简单 复杂 能耗 极低 极高 脱硫效率 高 高 脱硫效果 易调 不易

两者均使用石灰来脱硫。不同的是传统的湿法用水将石灰配成石灰浆（也有采用氢氧化钠+石灰的双碱法，以及氢氧化镁，原理则相同）与烟气中的SO2反应生成亚硫酸钙；罗氏干法脱硫使用石灰颗粒及氧化催化剂，其中催化剂氧化SO2成为SO3，后者跟

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石灰颗粒反应成为硫酸钙。

一个典型的湿法脱硫装置见下图，包括石灰储仓、石灰浆调配池、提升泵系统、喷

淋系统、旋风混合系统、强制鼓气氧化系统、过滤系统、计量辅助、废渣堆放场等等十几个系统，操作起来控制复杂，能耗大，易出故障。投资及运行成本较高。

典型罗氏干法脱硫装置见下图。此工艺简单，只有一个系统，不用水亦

不产生废水，无运动部件故不易出故障。脱硫效果稳定并容易调节。

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3.3 罗氏无氨催化脱硝工艺特点及与现有SCR、技术比较

当今世界上广泛使用的成熟的脱硝技术有催化和非催化氨还原技术，选择性催化还原为SCR（selective catalytic reduction），选择性非催化还原为SNCR（selective non-catalytic reduction）。这两种技术均是用氨气或含氨气的物质（氨水、高温分解产生氨气的尿素等）来还原处理烟气中的氮氧化物。其典型的反应如式（1）、（2）：

6 NO +4 NH3 ? 5 N2 + 6 H2O (1)

6 NO2 + 8 NH3 ? 7 N2 + 12 H2O (2)

表一、罗氏无氨脱硝技术与SCR、SNCR比较

原理 是否使用氨还原剂 典型反应温度

SCR 催化还原 是 360 oC SNCR 无催化剂还原反应 过量氨气 > 800 oC 罗氏无氨脱硝技术 氧化分解 否 80 oC，可变 5

DeNOx效率 是否存在氨逃逸 是否催化剂有毒 投资成本 操作维护成本 > 80% 是 是 高 较高 < 60% 是 否 较低 高 > 90%，且灵活可调 否 否 较低 低 目前世界上和我国通常采用的SCR（选择催化还原）法进行锅炉烟气脱硝。在V-Ti系催化剂上，350℃，加入氨气作为还原剂进行催化还原脱硝反应，耗能巨大；由于催化过程中必须使用氨气，其运输储存均有较大的安全风险，且氨气消耗费用较高，氨气进料操作麻烦，并额外占地。在使用上不可避免地存在氨气逃逸导致二次污染等问题，除此以外，SCR装置难以小型化到为较小锅炉使用。对于SNCR，不使用催化剂，典型反应温度

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800-900 C，使用大量过量的氨气或氨水，不但温度高能耗高、操作运行的

费用高，而且过量氨气逃逸可能导致更严重的环境污染。此外，SNCR的脱硝效率较低，经常达不到环保排放标准的要求。

KLox催化剂系列为高效复合氧化催化剂即专为针对催化氧化法研发生产的催化剂，其可以在较宽和较低温度范围内（室温至300℃以下）将NO氧化为NO2，后者与烟气中CO反应生成无害的氮气和二氧化碳，NOx去除率可达到90%或更高。其反应见式（3）、（4）：

2 NO + O2 ? 2 NO2 (3) 2 NO2 + 4 CO ? 2 N2 + 4 CO2 (4) 和SCR，SNCR相比，罗氏脱硝法不需要使用氨气或其他氨源如尿素等，不仅会大大降低因使用氨而带来的成本，还避免了因氨逃逸造成的二次污染；活性温度低，可以应用于脱硫之后，大大降低了能耗，并且受到粉尘影响较小不易失活；有的情况下，烟气中并无足够的一氧化碳，这种情况

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下，在催化氧化NO之后，氮氧化物由碱吸收，甚至可以将氮氧化物资源化。

下图为技术原理图对比。可以看出我们的技术十分简单，操作方便省事。

最重要的是不使用氨气，消除了储运的安全隐患。

脱硝技术线路比较SCR脱硝工艺示意图比较锅炉窑炉热交换除尘器罗氏脱硝/硫器烟囪罗氏脱硝/硫四、罗氏脱硫脱硝案例介绍

天津西青康婷生物制药有限公司2吨/时燃气锅炉脱硝项目 2014年5月中旬，在天津市西青区康婷生物有限责任公司2t/时燃气锅炉尾气排放处安装罗氏催化氧化脱硝装置，锅炉尾气氮氧化物初始氮氧化物含量为90-150 mg/m3，经过催化装置可以降至30 mg/m3以下，完全符合最严的标准排放，到目前为止，装置已运行近一年，催化剂活性没有明显降低。

天津津南宝德福酒家4吨/时燃煤锅炉脱硝项目

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2014年7月，在宝德福酒店4t/h燃煤锅炉尾气经过除尘改造后，安装罗氏脱硝脱硝装置，氮氧化物浓度从100-400 mg/m3降至30 mg/m3以下，硫氧化物亦稳定地低于50 mg/m3。稳定达标排放，已运行7个多月。

北京牛栏山20吨/时燃气锅炉脱硝项目

为新锅炉，烟气流量约12000立方米/时，烟气温度150 oC， 氮氧化物浓度约200 毫克/立方米。2014年10月25日安装罗氏脱硝装置，氮氧化物排放达到国家标准，正常运行至今。

廊坊耀邦热力35吨/时燃煤锅炉脱硝脱硫脱尘一体化项目

烟气流量约60000 Nm3/h，烟气温度在经过余热锅炉和布袋除尘器后仅为50 oC，NOx与SOx浓度均约400 mg/m3。在如此低温下我们经过中试，改进了工艺，中试示范处理后粉尘、SOx、NOx出口分别达到30、50、80 mg/m3以下。

山东淄博水玻璃窑炉脱硫脱硝一体化处理项目

为新安装窑炉嵌入罗氏脱硝脱硫器，烟气流量约30000立方米/时，烟气温度100 oC，氮氧化物浓度约300 毫克/立方米，硫氧化物浓度约500 mg/m3。2015年3月运行至今，完全达到当地双指标低于100 mg/m3要求。

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五、结论

罗氏脱硫脱硝技术可以在广泛的温度范围使用、过程简单、不产生废水、不使用氨气、不造成二次污染，适合在工业锅炉、窑炉、焦化炉、烧结炉的烟气脱硫脱硝治理，已经在不同工程中中取得了较好的效果。

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