В чём заключается селективный каталитический метод очистки дымовых газов от оксидов азота, и какие он имеет недостатки?

Селективный каталитический метод восстановления оксидов азота – метод очистки дымовых газов от оксидов азота путём их восстановления с помощью реагентов до безопасных кислорода O2 и азота N2 с использованием катализатора. В качестве восстановителя обычно используют аммиак и карбамид. СКВ основана том, что вводимый в поток газа хим. реагент взаимодействует, в основном, с окислами азота. С точки зрения взаимодействия с окислами азота хорошей избирательной способностью обладает аммиак, но химическая реакция аммиака с окислами азота эффективнее протекают при температуре 900 – 1000 градусов Цельсия. Чтобы реакция протекала при более низких температурах, необходим катализатор. Катализаторы должны отвечать следующим требованиям: 1) высокая степень восстановления окислов азота; 2) высокая избирательная способность по окислам азота; 3) низкая активность с соединениями серы; 4) устойчивость против истирания частицами золы поверхности катализатора; 5) длительный ресурс работы. Этим требованиям отвечают оксиды титана, алюминия, кремния в пористом вид; смеси оксидов ванадия, молибдена, вольфрама. Установки по методу СКВ максимально восстанавливают окислы азота в интервале температур 340 – 380 градусов Цельсия. Основной элемент СКВ – каталитический реактор. Н состоит из отдельных элементов, которые собираются в модули и устанавливаются в газоход котла в несколько слоёв. При работе катализатора его активность постепенно уменьшается: сначала истощается верхний слой, затем второй, и т.д. Возможность дальнейшего использования катализатора определяют по концентрации окислов азота на выходе из катализатора. Важным вопросом является вопрос о размещении СКВ-установки. Возможны два варианта. 1) СКВ размещается в газовом тракте котла перед воздухоподогревателем за водяным экономайзером, т.е. в зоне, где температура газа примерно 350 градусов. Такую установку называют горячей СКВ. 2) СКВ размещается после электрофильтра и сероочистки. Такую установку называют холодной СКВ. Каждый из вариантов имеет свои + и -, следовательно, выбор каждого из вариантов должен производиться с учётом технико-экономических расчётов.

Достоинством горячей СКВ является то, что дымовые газы на входе из катализатора имеют температуру, оптимальную для восстановления окислов азота., поэтому дополнительный подогрев дымовых газов перед реактором не требуется, но могут возникнуть трудности компоновки поверхностей нагрева котла и реактора.

Для достижения необходимого температурного уровня предусмотрены две байпасных линии: байпас экономайзера и байпас реактора. Используя байпасы, можно поднять температуру перед реактором до необходимого уровня при пуске котла. Другая проблема связана с эксплуатацией горячей СКВ: на поверхности катализатора SO2 доокисляется до SO3; при взаимодействии с аммиаком образуются сульфат и бисульфат аммония. Эти в-ва в твёрдом виде могут забивать регенеративный воздухоподогреватель, следовательно, требуется увеличение числа его промывок. Это приводит к увеличению количества сточных вод и к уменьшению числа часов работы установленного оборудования. Для решения этих проблем была разработана холодная СКВ-установка. Холодная СКВ устанавливается после сероочистки и электрофильтра, поэтому температура газов на входе в каталитический реактор будет ниже 350 градусов. Следовательно, дымовые газы перед реактором необходимо подогревать. Регенеративного подогрева газа в этом случае недостаточно, и их приходится подогревать за счёт дополнительного сжигания топлива или в специальном теплообменнике водяным паром. Кроме того, из-за наличия регенеративного газового подогревателя и протечек газа в поток уже очищенного газа, для холодной СКВ требуется больший объём катализатора. В дымовых газах содержится меньшее количество диоксида серы, следовательно снижается вероятность забивания воздухоподогревателя бисульфатом аммония. Следовательно, появляется возможность более эффективно использовать материал подогревателя. При холодной СКВ уменьшается время пуска реактора и упрощается возможное размещение реакторной установки. Стоимость СКВ очень большая, время эффективной службы катализатора – 2 – 3 года на угле, 5 – на мазуте, 7 – на газе.