Análisis de la tecnología de generación de óxido de nitrógeno y eliminación de SCR durante el proceso de sinterización_Estándares de emisión de óxido de nitrógeno 2018
Palabras clave: óxido de nitrógeno sinterizado SCR
Clasificación de bibliotecas chinas. :TQ51 Código de identificación del archivo: A Número de catálogo: 1672-3791(2012)05(b)-0106-01 El proceso de sinterización es un proceso físico y químico complejo bajo condiciones de combustión a alta temperatura. La desnitrificación de los gases de combustión será otra área clave para que el país controle las emisiones de contaminantes atmosféricos después de la desulfuración de los gases de combustión. Dado que mi país concede cada vez más importancia a la protección del medio ambiente, la desnitrificación de los gases de combustión se llevará a cabo de forma gradual y enérgica durante el período del "Duodécimo Plan Quinquenal".
1 La formación de óxidos de nitrógeno durante el proceso de sinterización
Los óxidos de nitrógeno se refieren a óxidos de nitrógeno que existen principalmente en forma de óxido nítrico y dióxido de nitrógeno en el aire. Entre ellos, el NO y el NO2 son los componentes principales, generalmente denominados óxidos de nitrógeno y óxidos de nitrógeno.
Los óxidos de nitrógeno en el proceso de sinterización de las plantas siderúrgicas proceden principalmente de la combustión del combustible durante el proceso de sinterización. En términos generales, los óxidos de nitrógeno producidos durante el proceso de combustión son principalmente NO y NO2, denominados colectivamente óxidos de nitrógeno. Durante la combustión a baja temperatura se producirá una cierta cantidad de N2O. El tipo y la cantidad de óxidos de nitrógeno producidos durante el proceso de combustión no sólo están relacionados con las propiedades del combustible, sino también estrechamente con las condiciones de combustión, como la temperatura de combustión y el coeficiente de exceso de aire.
2 Tecnología para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno durante la combustión
La tecnología para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno durante la combustión ha sido ampliamente investigada y aplicada. En la actualidad, las tecnologías para reducir las emisiones de óxido de nitrógeno se pueden dividir en dos categorías: tecnología de combustión con bajo contenido de óxido de nitrógeno y tecnología de tratamiento de gases de combustión para reducir los óxidos de nitrógeno. A través del mecanismo de generación de óxidos de nitrógeno, se puede encontrar que las condiciones de combustión tienen un gran impacto en la generación y emisiones de óxidos de nitrógeno. Ajustando apropiadamente las condiciones de combustión, se puede reducir la generación y emisiones de óxidos de nitrógeno. La tecnología que controla la producción de NOx cambiando las condiciones de combustión se denomina tecnología de combustión de bajo NOx.
3 Tecnología de desnitrificación de gases de combustión con reducción catalítica selectiva
El efecto de control de los óxidos de nitrógeno a través de una tecnología de combustión mejorada es mejor, el costo de inversión y el costo operativo son menores, pero la tasa de reducción de nitrógeno Los óxidos no son altos, generalmente no más del 75%. Para reducir aún más la emisión de óxidos de nitrógeno, se debe utilizar tecnología de desnitrificación de los gases de combustión. La tecnología de desnitrificación de gases de combustión se puede dividir en método de descomposición catalítica, método de reducción catalítica, método de reducción no catalítica, método de absorción, método de adsorción, método de haz de electrones, etc. Según el principio de eliminación, se puede dividir en método seco y método húmedo según el medio de trabajo. La tecnología de desnitrificación SCR se utiliza ampliamente en la industria debido a su alta eficiencia, fuerte selectividad y buena economía. Su ámbito de aplicación incluye: calderas de centrales eléctricas, calderas industriales, plantas químicas, plantas siderúrgicas, etc. Los dispositivos de desnitrificación SCR se utilizan cada vez más.
3.1? Mecanismo de escasez de SCR
En la actualidad, el método SCR que utiliza NH3 como agente reductor se utiliza principalmente para reducir el NO en los gases de combustión de fuentes estacionarias. En ausencia de un catalizador, el rango de temperatura de reacción de NO y NH3 es de 900°C a 1100°C. Al utilizar un catalizador, la temperatura de reacción se reduce considerablemente y la reacción anterior se puede llevar a cabo entre 300 y 450°C. En presencia de exceso de O2, cuando la relación molar NH3/NO es 1, la eficiencia de desnitrificación puede alcanzar el 90%.
3.2? Mecanismo de reacción SCR
En la actualidad se cree generalmente que en la reacción SCR, el NO genera N2 mediante la siguiente reacción:
4NH3+4NO+O2. →4N2+ 6H2O
3.3? Catalizador SCR
Hay tres catalizadores comúnmente utilizados para SCR: catalizadores de metales preciosos, catalizadores de óxidos metálicos y catalizadores de zeolita. Los catalizadores de metales preciosos se desarrollaron ya en los años 1970. Este catalizador es muy eficaz en la selectividad de los óxidos de nitrógeno, pero también puede catalizar la oxidación del NH3. Por lo tanto, en el proceso SCR, los catalizadores de metales nobles fueron rápidamente reemplazados por catalizadores de óxidos metálicos.
Algunos catalizadores de metales preciosos utilizados actualmente comercialmente tienen tanto catálisis de reducción de óxido de nitrógeno como catálisis de oxidación de monóxido de carbono.
Actualmente, el V2O5-WO3 o V2O5-MoO3 soportado sobre TiO2 es el principal catalizador utilizado en SCR industrial.
3.4? Principales pasos del proceso de reacción SCR
Los reactivos óxidos de nitrógeno, NH3 y O2 se difunden desde los gases de combustión a la superficie exterior del catalizador (difusión externa).
(2) Los óxidos de nitrógeno, NH3 y O2 de los reactivos se difunden aún más hacia la superficie microporosa del catalizador (difusión interna).
(3) El reactivo NH3 se adsorbe en la superficie del catalizador.
(4) Los reactivos reaccionan en el centro activo de la superficie del catalizador, y el NO reacciona con NH3 para generar N2 y H2O (reacción química de superficie).
(5) Los productos de reacción N2 y H2O se desorben de la superficie del catalizador hacia los microporos (desorción).
(6) El H2O y el N2 desorbidos se difunden hacia afuera desde los microporos hasta la superficie exterior del catalizador (difusión interna).
(7)H2O y N2 se difunden desde la superficie exterior del catalizador hacia el gas principal y son eliminados (difusión externa).
La investigación muestra que los pasos de control de la reacción de desnitrificación SCR son (3) y (4), y la adsorción de NH3 en la superficie del catalizador es un paso clave en la reacción SCR.
3.5? Flujo del proceso SCR
Después de colocar la planta de energía térmica en la caldera, hay tres formas de organizar el sistema de reacción de desnitrificación SCR, a saber, alta temperatura y alta disposición de polvo. disposición de alta temperatura y bajo polvo y disposición de baja temperatura y bajo polvo. La mayoría de las industrias utilizan principalmente diseños de alta temperatura y alto polvo; los dos últimos métodos generalmente no se utilizan ahora debido a su difícil operación, baja confiabilidad y mayor consumo de energía.
3.6? Selección del proceso SCR
Los agentes reductores más comunes en el proceso de desnitrificación SCR son el amoniaco líquido, la urea y el agua amoniacal. El proceso de desnitrificación SCR difiere según el agente reductor. En el método de la urea, las partículas sólidas de urea se disuelven completamente en el recipiente y luego la solución se bombea al tanque de hidrólisis. La solución se calienta a la temperatura de reacción a través de un intercambiador de calor y reacciona con agua para generar gas amoniaco. El método del amoníaco evapora el 25% de la solución que contiene amoníaco a través de un dispositivo de calentamiento para formar amoníaco y vapor de agua; el método del amoníaco puro calienta el amoníaco líquido en el evaporador para formar amoníaco y luego lo mezcla con el aire del ventilador de dilución para formarlo. un contenido en volumen de amoníaco del 5 %. A continuación, el gas mezclado se envía al sistema de gases de combustión.
El sistema de desnitrificación SCR que utiliza amoníaco líquido como agente reductor consta de un reactor catalítico SCR, un sistema de suministro y almacenamiento de amoníaco, un sistema de inyección de amoníaco, una fuente de gas y sistemas de control de pruebas relacionados.
En comparación con el proceso de desnitrificación SCR que utiliza urea o amoníaco como agente reductor y el proceso de desnitrificación SCR que utiliza amoníaco líquido como agente reductor, solo el método de preparación del amoníaco es diferente y el resto es igual.
Cuando se utiliza amoníaco como agente reductor, la seguridad mejora enormemente en comparación con el amoníaco líquido anhidro. Los tanques de almacenamiento de amoníaco se pueden diseñar como tanques de almacenamiento de techo cónico no resistentes a la presión, lo que puede ahorrar mucho dinero en comparación con los tanques de almacenamiento resistentes a la presión para amoníaco líquido anhidro. Al mismo tiempo, dado que la presión de vapor del NH3 sobre el amoníaco es mucho menor que la del amoníaco líquido anhidro, la seguridad del proceso de transporte de amoníaco aumenta considerablemente.
3.7? Los principales factores que influyen en la eficiencia de la desnitrificación SCR
En el proceso de desnitrificación SCR, los principales factores que afectan la eficiencia de eliminación de óxido de nitrógeno son el valor SV, la temperatura de reacción, el tiempo de reacción y Rendimiento del catalizador, relación molar NH3/óxido de nitrógeno, etc.
4 Conclusión
La sección de sinterización de la industria del acero es una fuente importante de contaminación del aire, y su gestión de gases y polvo de combustión debe implementar el principio de gestión integral. Transformar la tecnología, adoptar procesos y equipos avanzados y esforzarse por reducir el consumo de energía y de materias primas para reducir las emisiones de gases residuales durante el proceso de producción es una de las formas fundamentales de reducir las emisiones de gases residuales. Al mismo tiempo, debemos adoptar activamente métodos y equipos de tratamiento eficientes y que ahorren energía, fortalecer el tratamiento y el reciclaje de los gases residuales y llevar a cabo enérgicamente una utilización integral. El control del polvo de los gases de combustión de sinterización debe basarse en una comprensión completa de las características de las partículas de polvo y de los gases de combustión, considerando plenamente los factores relevantes y tomando decisiones razonables mediante el análisis de indicadores técnicos y económicos.
Referencia
【1】Yang Ben. Proyecto de tecnología de reducción de emisiones de óxido de nitrógeno y desnitrificación de gases de combustión [M] Beijing: Metallurgical Industry Press, 2007.
Carillón. Tecnología de desulfuración y desnitrificación de gases de combustión alimentados con carbón y sus ejemplos de ingeniería [M Beijing: Chemical Industry Press, 2002].