,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,大气净化产业新技术,山东大学,2023,我们开发的大气净化产业新技术包括：,1二氧化碳的高值有效封存利用；,2二氧化硫的气相高效脱除技术；,3高活性氨基复原剂烟气脱硝技术等。,这些技术的创新之处：,不只是将排放的有害气体CO2、SO2、NOX经济有效的脱除，而且变害为利，将CO2、SO2转化为有价值产品。因此，我们称之为大气净化产业新技术。,总题介绍,上述技术的产业化将有助于解决全球气候变化问题，能源问题，煤炭清洁利用问题，节能减排问题，我国工业产业构造调整及低碳可持续进展问题，以及我国的大气污染及天气雾霾等一系列急需解决的现实问题。,总题介绍,当前我国大气污染形势特别严峻，全国局部地区持续消失大范围的雾霾天气，受影响国土面积达230万平方公里，受影响人口达6亿，对人们身体安康产生严峻危害，影响社会和谐稳定，成为社会的焦点和重大民生问题。,雾霾形成的缘由除气象因素外，其根本缘由是污染物排放量巨大。二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、挥发性有机物等是影响空气中PM2.5浓度的主要污染物。,2023年，我国上述四项污染物的排放总量分别为100亿吨以上、2218万吨、2404万吨、1500万吨和3000万吨。,分领域工程简介,脱硫脱硝领域,工程一、尿素制氨新技术,工程二、高活性氨基复原剂烟气脱硝技术,工程三、高效气相脱硫技术,二氧化碳减排领域,工程四、二氧化碳的高值有效封存利用,低碳工业领域,工程五、低碳工业路线开发,工程一、尿素制氨新技术,现有尿素制氨技术的反响方程式为：,(NH2)2CO+H2OCO2+2NH3,该技术的缺点：,1.在现有尿素制氨技术中，只利用了占尿素养量50%的氨局部，造成了尿素资源的铺张。,2.尿素热解反响温度高达600，消耗大量燃料油或电能，不利于节能减排,而且其本钱比尿素原料本钱还高.例如:一电厂脱硝每天需要尿素15吨,用6吨柴油热解,不仅生产本钱高,而且每天排出11+19吨CO2.,3.热解不完全,产生沉淀,易引起系统堵塞.,从国内运行状况来看，尿素法SCR脱硝工艺比液氨法工艺本钱高。,工程一、尿素制氨新技术,现有电厂脱硝技术一般承受液氨或者高本钱的传统尿素制氨技术；水泥厂脱硝一般承受氨水为原料，这些方法存在着多种问题。,因此，我们开发的尿素制氨新技术可以替代上述技术和原料。该技术既可以满足脱硝用氨的要求，又得到高附加值产品。其反响原理如下：,(NH2)2CO 固体产品+NH3,这是一种烟气脱硝用氨的经济、安全产生方法，本技术已申请并获得国家专利专利号：202310014992.2。,尿素制氨新技术,图,1.,尿素制氨新技术流程示意图,尿素制氨新技术的特点,本技术的实施可在现有尿素制氨或液氨气扮装置上建一旁路，将尿素制氨新工艺装置接上，不影响现有发电及脱硝的正常运行。,尿素制氨新装置可在设备加工厂制作、调试运行平稳后再运送到电厂，不影响电厂的治理。,尿素制氨新技术具有成熟的工艺原理和反响条件。,制氨量可依据脱硝用氨量随时进展调整，制氨系统中只有少量的氨，因此系统安全性大为提高。,尿素制氨新技术的优势,尿素原料充分利用：在新技术中，尿素全部转化成了产品并得到了增值；而传统尿素制氨中有50%的尿素转化成了无用的CO2。,节能减排：新技术的反响只需要200，反响温度低、能量消耗少，到达了真正的零排放。而传统尿素制氨工艺需要600的高温，用燃油加热或电加热，消耗大量能源并释放CO2；,提高了用氨安全性：产生的氨直接用于脱硫脱硝，不用储存，降低了运输、储存和使用液氨所带来的安全风险。,经济效益高：生产的氨气直接用于脱硫脱硝，同时得到高附加值产品。,表1.新技术与液氨法、传统尿素制氨法的,经济效益比较年产3000吨氨,制氨方法,品名,单价,/,元,/,吨,年量,/,/,吨,年价格,/,万元,收益,/,万元,CO,2,排放量,/,吨,尿素制氨,新技术,尿素,1600,12000,1920,+1530,0,气氨,2500,3000,750,固体产品,3000,9000,2700,液氨法,液氨,2500,3000,750,750,0,现有尿素,制氨法,尿素,1600,5300,848,2048,3900,柴油,6000,2000,1200,工程二、高活性氨基复原剂烟气脱硝技术,目前国内应用最为广泛的脱硝技术是SCR和SNCR。在SCR脱硝技术中催化剂是核心，其本钱约占SCR系统总本钱的40%-50%，运行本钱占20-40%，且催化剂易中毒，增加了系统的不稳定性；,SNCR 脱硝工艺一般是将含量10-20%的氨水喷入高温反响区内，易造成反响区内温度骤降且不均匀，导致脱硝效率低下，目前一般脱硝效率仅为30-50%，并且影响炉内燃烧效率。,脱硝效率低，一般仅为30-50%；,氨水也属于危急化学品，运输、储存都需要备案，一旦泄露造成危害，损失较大；,工业氨水中的含氨量一般不大于20%，造成运输不便、储存受限，从而使购置本钱增大；,使用氨水时不仅使炉温降低，并且影响炉内燃烧效率，每吨氨水参加炉内大约额外需要增加能耗90公斤标准煤；,脱硝时氨水用量大，NH3/NOx的摩尔比一般在1.5:1，造成氨逃逸；,局部地区氨水的价格较高，使脱硝本钱大为提高。,氨水法,SNCR,的缺点,活性氨脱硝技术不用催化剂，抑制了SCR技术中催化剂投资大、烟气成分影响大、运行本钱高等诸多缺点；抑制了SNCR技术中反响温度高、复原剂与烟气混合程度差、脱硝效率低、氨气逸出量大等一系列缺点。,活性氨脱硝主要装置有：,活性氨发生系统、计量模块、安排系统、自动掌握系统,装置系统简易，设备投资少，占地面积小。,活性氨脱硝技术,表2.活性氨脱硝技术与SNCR技术的比照,内容,SNCR,活性氨,还原剂,氨,NR,3,反应温度,9501050,500800,脱硝效率,30%60%,60%90%,物料混合,情况,反应物料难以混合均匀,物料混合比较均匀,脱硝剂用量,氨消耗量大，,NH,3,/NOx,摩尔比高,还原剂用量少,对炉子的影响,对窑炉温度有影响，煤耗增加,对窑炉温度无影响,占地空间,较大,较小,建设施工工期,较长,短，不影响生产,活性氨烟气脱硝技术已经在山水集团3号窑炉进展了中试，中试脱硝数据稳定，脱硝后NOx排放浓度低于目前国家对水泥窑炉NOx的排放标准。,随着工艺技术的优化，完全能够建立一套新的更低的水泥窑炉NOx排放标准体系，减轻我国大气污染及雾霾等环保压力。,活性氨脱硝技术,序号,加料位置,温度,/,氨氮比,脱硝后,NO,X,浓度,/mg/m,3,脱硝前,NO,X,浓度,/mg/m,3,脱硝效率,/%,1,4,级预热器下锥体清料孔,810,0.526,257,735,65,2,4,级预热器下锥体清料孔,810,1.51,200,453,55.8,3,3,级预热器下料管翻板阀下,640,0.767,286,599,52.2,4,3,级预热器下料管翻板阀下,640,0.714,192,784,75.5,表,3.,活性氨脱硝技术在水泥窑炉脱硝试验结果,活性氨脱硝技术已在电厂锅炉烟气脱硝进展了现场试验。在75t/h和220t/h循环硫化床锅炉上，不用进展锅炉改造，按氨氮比1:1参加复原剂，脱硝后NOx排放浓度小于80mg/m3，低于国家NOx排放浓度100 mg/m3的标准。,活性氨脱硝技术,图,2.75t/h,循环硫化床锅炉脱硝结果,图,3.220t/h,循环硫化床锅炉脱硝结果,工程三、高效气相脱硫技术,目前世界范围内的脱硫技术很多，依据脱硫过程和产物的状态可划分为湿法和干法：1湿法脱硫技术，约占全世界FGD装置总量的85%左右，其中石灰-石膏法占37%，其它湿法脱硫技术占48%；2干法脱硫技术，约占全世界FGD装置总量的15%。据统计，目前全球燃煤电厂已有数千台烟气脱硫装置，总装机容量超过240GW。,近些年，我国治理SO2污染的力度不断加大，大型电厂根本完成了烟气脱硫技术改造。但在运行过程中存在着设备腐蚀、磨损、结垢，废水排放严峻，脱硫效率不佳，运行维护本钱高等系列问题，导致脱硫系统运行不畅，环保防控难度加大。,针对现有脱硫技术存在的问题，我们提出并进展了高效气相脱硫技术开发。它是以固体复合脱硫剂作为反响剂，在400-800无需催化剂条件下，脱硫剂与烟气中的SO2发生气相反响，到达脱硫目的。,高效气相脱硫技术是将经系列化学反响加工得到的高效复合气相脱硫剂(固体)，经气力输送系统由喷枪直接将脱硫剂喷入高温烟道中，脱硫剂快速与SO2反响生成硫化合物，净化后的烟气经烟囱排入大气。,高效气相脱硫技术,图,4.,高效气相脱硫技术工艺流程图,高效气相脱硫技术,技术特点,1现有脱硫技术一般为气-液反响，液气比高，反响效率低，能耗高。气相脱硫比现有广泛应用的液相脱硫技术具有反响效率高、脱硫效率高95%以上，SO2可达50 mg/Nm3以下的优点；,2高效气相脱硫技术设备简洁、耗电少。与液相法脱硫技术相比，大幅度降低了固定资产投入，设备投资可降低30%以上；,3脱硫产物易于处理。高效气相脱硫技术的反响产物经捕集后，可作为农用肥料，经济性好。,高效气相脱硫技术,脱硫技术名称,元,/Kg SO,2,石灰石,/,石膏法,2-4,烟气循环流化床法,4,简易石灰石湿法,2-5,双碱法,3-4,氨水法,2.5-3.5,高效气相脱硫技术,1.5-2.5,表4 各脱硫技术运行本钱比较,高效气相脱硫技术已在电厂进展了现场试验，锅炉类型为170t/h煤粉炉，烟气量为30104 Nm3/h。,图,5.,高效气相脱硫技术在电厂的脱硫结果,从上述结果得出，高效复合剂将SO2从4000 mg/Nm3脱除至45 mg/Nm3，脱除率高达98.87%，能够满足环保部对SO2掌握在50 mg/Nm3以下的要求。,高效气相脱硫技术是在气相中脱硫剂与SO2发生反响，具有反响速度快、脱除效率高、运行本钱低，对现场工况的影响小和适用范围广的特点，是一项具有广泛应用前景的脱硫技术，对解决我国目前的烟气处理难题具有重要的现实意义，适用于多种工业锅炉和窑炉。,高效气相脱硫技术,2023年全球十大二氧化碳排放国家：,1、中国100亿吨，增10%；,2、美国59亿吨，增2%；,3、印度25亿吨，增7%；,4、俄罗斯18亿吨，增3%,5、日本13亿吨，增0.4%；,6、德国8亿吨，降4%；,7、伊朗7亿吨，增2%；,8、韩国6亿吨，增4%；,9、加拿大6亿吨，增2%；,10、南非6亿吨，增2%。,中国二氧化碳减排压力巨大,二氧化碳减排领域,工程四、二氧化碳的高值有效封存利用,针对目前国内外CO2封存利用争论现状及大规模工业利用的需要，我们提出了一种新的CO2化学利用技术路线，即在肯定工艺条件下CO2与NH3发生氨化反响生成三聚氰酸固体产品：,二氧化碳的高值有效封存利用,CO2氨化矿化的特点：,1.所需反响原料用量少(1份重量的氨可固定2.5份CO2)，CO2在产品中的重量比为72.1%，固碳力量高；,2.原料来源简洁，只需要氨一种原料；,3.工艺过程可行，该过程是尿素工艺的进一步进展；,4.从碳参与反响计算，产物的总反响热量为-227.4 KJmol-1，为放热反响；,5.氨化矿化产品用途广泛。,二氧化碳的高值有效封存利用