《氮氧化物回收技術探討》課件

氮氧化物回收技術探討環(huán)保技術前沿資源循環(huán)利用創(chuàng)新目錄基礎知識背景介紹、基礎知識、傳統(tǒng)處理回收技術技術概述、主要技術詳解分析展望背景介紹環(huán)境污染現(xiàn)狀工業(yè)化進程加速大氣污染日益嚴重城市霧霾頻發(fā)氮氧化物危害引發(fā)酸雨形成光化學煙霧損害呼吸系統(tǒng)健康氮氧化物排放現(xiàn)狀5000萬噸全球年排放量以NO和NO2為主2300萬噸中國年排放量占全球排放近一半65%工業(yè)來源占比電力和鋼鐵行業(yè)為主相關法規(guī)和標準1國際公約《京都議定書》《哥本哈根氣候協(xié)議》2中國法規(guī)《大氣污染防治法》《火電廠大氣污染物排放標準》3排放標準GB13223-2011特別排放限值氮氧化物基礎知識定義氮和氧結合的化合物總稱主要為一氧化氮和二氧化氮主要種類NO：無色無味氣體NO2：紅棕色有刺激性氣體N2O：笑氣，溫室氣體物理特性NO易氧化為NO2NO2溶于水形成硝酸和亞硝酸氮氧化物的來源工業(yè)排放電力生產鋼鐵冶煉交通排放汽車尾氣船舶排放燃燒源生物質燃燒垃圾焚燒化工生產硝酸制造肥料生產氮氧化物的危害健康危害導致呼吸道疾病加重哮喘癥狀降低肺功能環(huán)境危害形成酸雨造成水體富營養(yǎng)化破壞生態(tài)平衡物質損害腐蝕建筑材料降低能見度加速基礎設施老化傳統(tǒng)處理方法概述液體吸收法經(jīng)濟實惠，應用廣泛吸附法設備緊湊，適用范圍廣還原法處理效率高，廣泛應用還原法選擇性催化還原(SCR)采用催化劑溫度范圍：300-400℃脫除率可達95%催化劑：V2O5-WO3/TiO2選擇性非催化還原(SNCR)無需催化劑溫度范圍：850-1100℃脫除率約30-70%還原劑：氨水或尿素吸附法活性炭吸附多孔結構比表面積大可再生利用分子篩吸附選擇性強熱穩(wěn)定性好抗酸堿性優(yōu)良應用情況適用低濃度NOx常作為末端處理吸附飽和需再生液體吸收法水吸收成本低，操作簡單吸收率低，適用NO2堿液吸收常用NaOH溶液吸收效率較高氧化吸收先將NO氧化為NO2再用堿液吸收循環(huán)利用吸收液再生產物回收利用傳統(tǒng)方法的局限性成本高設備投資大二次污染產生廢催化劑和廢吸附劑能耗大降低能源利用效率資源浪費未實現(xiàn)氮元素回收利用回收技術的優(yōu)勢環(huán)境友好零排放或近零排放減少二次污染經(jīng)濟效益產品銷售創(chuàng)收降低處理成本資源循環(huán)氮元素回收再利用實現(xiàn)閉環(huán)管理回收技術概述吸收轉化將氮氧化物轉化為可利用形態(tài)產品分離獲取有價值的氮化合物3資源化利用轉化為工業(yè)原料或商品回收技術的發(fā)展歷程1早期探索期1970年代初步研究以理論研究為主2實驗室突破期1990年代取得技術突破小規(guī)模試驗成功3工業(yè)示范期2000年代建成示范工程驗證技術可行性4規(guī)模應用期2010年代開始規(guī)模化應用技術不斷完善優(yōu)化液體吸收回收法吸收氮氧化物溶于吸收液1轉化化學反應生成硝酸鹽2濃縮濃縮吸收液增加濃度3結晶制備硝酸鹽結晶產品4酸性尿素液吸收法技術特點尿素溶液作吸收劑酸性條件下運行生成硝酸銨尿素溶液反應機理NO2+H2O→HNO3+HNO22HNO2→NO+NO2+H2OHNO3+NH3→NH4NO3酸性尿素液吸收法（續(xù)）工藝參數(shù)最佳范圍影響因素pH值4-6吸收效率溫度40-60℃反應速率尿素濃度15-25%吸收容量液氣比5-10L/m3接觸效率氫氧化鈉堿性溶液吸收法反應機理2NO2+2NaOH→NaNO2+NaNO3+H2O技術特點吸收速率快產物亞硝酸鈉和硝酸鈉混合物應用領域食品防腐、工業(yè)原料氫氧化鈉堿性溶液吸收法（續(xù)）工藝參數(shù)NaOH濃度：1-3%吸收溫度：30-50℃液氣比：3-8L/m3優(yōu)化措施添加氧化劑提高NO吸收率多級噴淋增加接觸面積自動控制pH值穩(wěn)定系統(tǒng)應用范圍低濃度NOx廢氣小型工業(yè)鍋爐硝酸生產尾氣處理聯(lián)合吸收法氧化預處理將NO氧化為NO2提高吸收效率堿性吸收NaOH溶液吸收去除大部分NOx酸性吸收硫酸或硝酸溶液吸收進一步處理殘余NOx產品分離分離不同的硝酸鹽產品提高經(jīng)濟價值聯(lián)合吸收法（續(xù)）脫除效率(%)產品價值(元/噸)二段燃燒法技術原理一次燃燒：燃料富集區(qū)二次燃燒：空氣補充燃燒分區(qū)控制降低燃燒峰值溫度NOx減排機制抑制熱力型NOx生成燃料型NOx轉化為N2降低氧氣濃度延長燃燒時間二段燃燒法（續(xù)）工藝參數(shù)優(yōu)化一次風量：70-80%二次風量：20-30%停留時間：2-3秒關鍵控制點空氣分配比例燃燒室溫度燃料噴射角度應用案例華能電廠：NOx減少60%某鋼鐵廠：排放降低50%改造投資回收期：2年低NOx燃燒器技術低NOx燃燒器技術（續(xù)）性能特點階段燃燒煙氣再循環(huán)燃料富集/貧化區(qū)應用領域燃氣鍋爐工業(yè)爐窯加熱設備減排效果NOx減少70-80%無二次污染燃料利用率提高5%微粉炭燃燒器技術燃燒特性均勻混合燃燒溫度分布均勻安裝方式整體更換安裝旋轉調節(jié)風量精確控制空燃比自動調節(jié)多參數(shù)協(xié)同優(yōu)化微粉炭燃燒器技術（續(xù)）結構設計中心燃料噴射多環(huán)風道設計渦流增強混合高強度耐火材料運行管理定期清灰維護噴嘴磨損檢查風量分配調整燃燒穩(wěn)定性監(jiān)測催化還原技術氮資源回收生成硝酸或氨基化合物高效催化劑貴金屬或金屬氧化物選擇性反應精確控制反應路徑催化還原技術（續(xù)）95%+轉化率高效催化劑體系200-300℃最佳反應溫度能耗低于傳統(tǒng)工藝5000h催化劑壽命穩(wěn)定性高，可再生生物法處理技術原理介紹利用微生物代謝NOx轉化為N2或硝酸鹽硝化-反硝化過程生物膜固定化技術微生物選擇硝化細菌反硝化細菌復合菌群培養(yǎng)基因工程改良菌株生物法處理技術（續(xù)）工藝參數(shù)最佳范圍控制措施溫度25-35℃加熱/冷卻系統(tǒng)pH值6.5-8.5緩沖液調節(jié)溶解氧2-5mg/L曝氣量控制碳源C/N=3-5有機物補充等離子體技術技術原理高能電場電離氣體產生活性自由基1設備組成放電電極高壓電源2反應過程NOx分解為N和O重組形成N2和O23回收路徑反應生成硝酸收集利用氮氧產物4等離子體技術（續(xù)）處理效果NOx去除率可達85%無二次污染能耗情況電能消耗：0.3-0.8kWh/kgNOx操作成本高于傳統(tǒng)方法3應用限制適用低濃度NOx設備規(guī)模有限光催化技術光激發(fā)光子激發(fā)催化劑產生電子-空穴對電荷分離電子和空穴遷移到催化劑表面表面反應NOx與活性氧物種反應產物形成生成硝酸鹽，可回收利用光催化技術（續(xù)）光催化劑種類TiO2：最常用ZnO：高活性復合催化劑：增強性能反應條件優(yōu)化光強：提高照射強度濕度：控制在40-60%溫度：室溫最佳實際應用案例光催化路面：降NOx20%建筑外墻：自凈效果室內空氣凈化器回收硝酸技術NOx氧化NO氧化為NO2溫度控制在50℃以下吸收反應NO2與水反應3NO2+H2O→2HNO3+NO濃縮提純稀硝酸濃縮去除雜質產品存儲不銹鋼罐儲存濃度68%硝酸回收硝酸技術（續(xù)）吸收溫度(℃)轉化率(%)產品純度(%)案例分析：電力行業(yè)項目背景600MW燃煤電廠初始NOx排放：800mg/m3目標：滿足超低排放標準降至50mg/m3以下技術方案低NOx燃燒器改造SCR脫硝系統(tǒng)氨法煙氣脫硝硫氮協(xié)同脫除案例分析：電力行業(yè)（續(xù)）投資(萬元)年效益(萬元)案例分析：鋼鐵行業(yè)項目背景某大型鋼廠燒結機NOx排放：300mg/m3廢氣量：80萬m3/h技術方案活性炭吸附堿液洗滌硝酸鈉晶體回收回收產品工業(yè)級硝酸鈉年產3000噸純度98%以上案例分析：鋼鐵行業(yè)（續(xù)）85%NOx脫除率達到超低排放標準1600萬年產值(元)硝酸鈉銷售收入3.2年投資回收期較傳統(tǒng)技術縮短40%案例分析：水泥行業(yè)排放監(jiān)測在線監(jiān)測系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)傳輸SNCR系統(tǒng)尿素噴射系統(tǒng)分級控制模式產品回收聯(lián)合吸收裝置硝酸銨結晶器案例分析：水泥行業(yè)（續(xù)）問題NOx排放超標，處理成本高1解決方案聯(lián)合吸收回收工藝2效果脫除率90%，回收硝酸銨3效益年創(chuàng)收900萬元，環(huán)保達標4案例分析：玻璃制造業(yè)1項目背景玻璃熔窯高溫廢氣2技術難點高溫多粉塵環(huán)境3解決方案分段處理，綜合回收案例分析：玻璃制造業(yè)（續(xù)）技術路線原料配比優(yōu)化氧氣富集燃燒煙氣循環(huán)系統(tǒng)回收工藝堿液吸收系統(tǒng)脫硫脫硝一體化產品分離提純實施效果NOx排放降低86%年回收硝酸鈉1500噸年節(jié)約成本280萬元回收技術的經(jīng)濟效益分析設備投資藥劑費用能源消耗人工維護其他費用回收技術的環(huán)境效益分析生態(tài)改善減輕酸雨和富營養(yǎng)化2資源轉化變廢為寶，循環(huán)經(jīng)濟健康保障減少呼吸系統(tǒng)疾病風險技術應用中的挑戰(zhàn)工藝穩(wěn)定性原料氣波動大轉化率不穩(wěn)定溫度控制難度高設備可靠性腐蝕問題嚴重結垢堵塞頻發(fā)機械磨損加劇成本控制初投資大能耗偏高產品質量波動解決方案與優(yōu)化策略工藝優(yōu)化參數(shù)自動調節(jié)反應器改進設計設備改進耐腐蝕材料應用自清潔系統(tǒng)開發(fā)成本控制能源集成優(yōu)化副產品高值化利用管理提升智能監(jiān)控系統(tǒng)預測性維護策略未來發(fā)展趨勢技術集成多污染物協(xié)同處理材料創(chuàng)新高效催化劑開發(fā)智能化AI優(yōu)化控制系統(tǒng)低碳化能源消耗最小化新型催化材料研究納米催化劑高比表面積活性位點多復合催化劑協(xié)同效應強選擇性好生物催化劑環(huán)境友好低溫活性高智能控制系統(tǒng)應用多污染物協(xié)同處理前端預處理粉塵和重金屬去除溫度調節(jié)系統(tǒng)脫硫脫硝一體化堿液聯(lián)合吸收催化氧化技術VOCs協(xié)同脫除活性炭吸附催化燃燒處理資源化回收硫酸鹽和硝酸鹽分離產品精制加工回收產品的高值化利用硝酸深加工濃縮精制電子級硝酸特種硝酸酯精細化工原料新型肥料開發(fā)控釋肥料水溶性肥料葉面肥料微生物肥料政策建議技術標準制定回收產品質量標準回收效率評價指標排放與回收協(xié)同標準激勵機制設