火電廠煙氣脫硝技術(shù)

楊朝棟

摘 要：我國大氣中的氮氧化物近百分之七十來自于煤炭的直接燃燒，電力工業(yè)每年會燃燒大量的煤，會向大氣中排放大量的氮氧化物，對環(huán)境造成極大的污染。所以，脫硝技術(shù)在電力工業(yè)一直是大家關(guān)注的焦點，本文就從燃煤電站鍋爐脫硝技術(shù)應(yīng)用談?wù)勛约旱囊娊狻?/p>

關(guān)鍵詞：煙氣 脫硝 技術(shù)

中圖分類號：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（c）-0122-01

自改革開放以來，我國經(jīng)濟呈飛速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。經(jīng)濟的飛速發(fā)展相應(yīng)的我國能源的需求量也大幅增加，然而也給我們的社會帶來嚴(yán)峻的環(huán)境問題，因為化石燃料在燃燒時會釋放出的CO2、SO2等污染大氣的氣體或粉塵。所以在嚴(yán)峻的環(huán)境污染面前，我們科研人員對煤等潔凈燃燒技術(shù)進行了研究和開發(fā)，其中國際上近20年的研究熱點是燃煤氮氧化物的排放技術(shù)。

1 煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展背景

研究表明，我國煙塵排放量的70%與氮氧化物排放量的80%都是因為煤的燃燒而造成的。而在我國的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占了其中的3/4，即75%，這就可以確定我國的大氣污染主要是煙煤型大氣污染。以往至今甚至是未來很長的一段時間，我國都是以煤為主要燃燒物的發(fā)展中國家。而煤燃燒之后便會排放大量NOx，這是造成大氣污染的污染源。所以，以現(xiàn)在我國和相關(guān)企業(yè)的實際情況，脫硝工藝成為當(dāng)今社會的急切需要。即要求我們在使用時，選擇一種或者幾種工藝成熟，符合相關(guān)經(jīng)濟指標(biāo)，投資小又能符合現(xiàn)代嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的脫硝工藝。

2 脫硝技術(shù)介紹

低NOx燃燒技術(shù)顧名思義就是通過用爐內(nèi)低NOx燃燒技術(shù)的方法，把最終排放出來的NOx的濃度降低到50%的樣子。就目前來說，最常用且較經(jīng)濟的方法就是降低燃燒煤鍋爐NOx的排放。低NOx燃燒技術(shù)的投資成本和運行費用都比較低。在NOx限制排放標(biāo)準(zhǔn)比較低時，是比較理想的選擇；現(xiàn)階段通用的煙氣脫硝工藝有以下三類：干法、半干法和濕法。干法中包含三種方法：選擇性非催化還原法（SNCR）、選擇性催化還原法（SCR）和電子束聯(lián)合脫硫脫硝法；半干法就是利用活性炭聯(lián)合脫硫脫硝來降低NOx的排放量；最后一類的濕法主要包括臭氧氧化吸收法。

3 煙氣脫硝技術(shù)原理

煙氣脫硝技術(shù)的原理是在燃料基本燒完后利用還原劑把氣體中的NOx還原成N2。煙氣脫硝技術(shù)根據(jù)反應(yīng)的溫度，解決方式，是否要用催化劑等可分為以下幾種方法：選擇性非催化還原（NSNCR）、液體吸收法、SNCR-SCR綜合法和選擇性催化還原反應(yīng)（SCR）煙氣脫硝的原理是通過脫硝劑的還原性還原廢氣中的NOx，而還原劑通常是含氮的氨基物質(zhì)，一些常用的還原劑有：液氨、氨水以及尿素。液氨則是一種可壓縮液化的有毒氣體，而且當(dāng)儲存的量超過100噸的時候就變成了特大危險源。尿素是一種農(nóng)用肥料，它的結(jié)晶體一般呈兩種顏色：白色或者淺黃色。它的特性是：吸濕性強且易溶于水。用尿素作為脫硝的還原劑是還需要用專門的裝置把尿素轉(zhuǎn)化成氨，目前主要有兩種尿素制氨的方法，分別是：水解法和熱解法。

3.1 選擇性催化還原法（SCR）

SCR（Selective Catalytic Reduction〕由美國Eegelhard公司發(fā)明，并于1959年申請了專利，而日本率先在20世紀(jì)70年代對該方法實現(xiàn)了工業(yè)化。它是利用和催化劑鐵、釩、鉻、鈷、鎳及堿金屬在溫度為200℃～450℃時將NOx還原為N2。NH3具有選擇性，與NOx發(fā)生反應(yīng)，基本上不與O2反應(yīng)。其主要的化學(xué)反應(yīng)如下：

（1）4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

（2）2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O

（3）4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

在上面的反應(yīng)式中反應(yīng)（1）是主反應(yīng)。這是因為在通常情況下，煙氣中的絕大部分NOx都只是以NO的形式存在。在沒有催化劑催化時，這里面的反應(yīng)都只能在一個很小的溫度范圍內(nèi)進行化學(xué)反應(yīng)，而在選擇了合適的催化劑的情況下，則會在一定程度上降低反應(yīng)溫度，同時也能拓展到適宜電廠實際情況的290℃～430℃。在通常情況下，煙氣中的絕大部分NOx都只是以NO的形式存在。選擇性還原系統(tǒng)的組成部分包括：氨的儲存系統(tǒng)、反應(yīng)器、氨和空氣的混合系統(tǒng)、監(jiān)測控制系統(tǒng)、氨噴入系統(tǒng)。絕大部分燃煤電廠的SCR反應(yīng)器都設(shè)置在鍋爐省煤器和空預(yù)器的中間，所以這空間的溫度剛好適宜SCR反應(yīng)器進行還原反應(yīng)。為了讓氨與煙氣混合之后在反應(yīng)器內(nèi)和NOx發(fā)生反應(yīng)，則會把氨噴射在省煤器和SCR反應(yīng)器中間煙道的適當(dāng)位置。

3.2 選擇性非催化還原法（SNCR）原理與運用

選擇性非催化還原法（SNCR）又被稱作為熱力脫硝。除了不用催化劑外，它和SCR法的基本原理和化學(xué)反應(yīng)差不多都一樣。為了避免氨被氧化成氮氧化物，在沒有催化劑的作用下，如果要發(fā)生反應(yīng)則需要高溫介于900℃～1200℃之間，所以溫度的控制尤為重要。NH3或者尿素作為還原劑還原NOx的化學(xué)反應(yīng)為，如下：（以NH3作為還原劑為例）

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O尿素為還原劑：

（1）（NH4）2CO→2NH2+CO

（2）NH2+NO→N2+H2O

（3）CO+NO→N2+CO2

在此反應(yīng)中，當(dāng)溫度變得更高時，NH3就會被氧化為NO，即4NH3+5O2→4NO +6H2O。通過這個反應(yīng)實驗我們可以得出：當(dāng)溫度低于900℃時，會造成NH3的反應(yīng)不夠完全，因而氨會發(fā)生漏失；相反，如果溫度過高，NH3被氧化成NO的量就會增加，造成NOx排放的濃度增加，由此可以得出SNCR法最重要的是溫度的控制。這個方法的脫硝效率大概是25%～70%，所以它多作為一種低NOx燃燒技術(shù)的補充解決方案。

4 結(jié)語

我們通過自主研發(fā)并改進和利用引進先進技術(shù)，加快了國內(nèi)煙氣脫硝工程發(fā)展的速度，同時為了達(dá)到最新的減排標(biāo)準(zhǔn)，SCR技術(shù)在整個行業(yè)中的使用率不斷提高。達(dá)到了現(xiàn)階段我國煙氣脫硝市場的建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。作為國家扶植的行業(yè)，煙氣脫硝行業(yè)在政策的影響下，市場需求供不應(yīng)求，整個行業(yè)的發(fā)展趨勢讓業(yè)界人士非?？春?。發(fā)電鍋爐的低氮氧化物燃燒技術(shù)結(jié)合選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)是今后煙氣脫硝的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 煙氣脫硝-SCR法工藝原理1中國電站技術(shù).

[2] 王振宇.燃煤電廠的除塵、脫硫、脫硝技術(shù)[J].環(huán)境保護科學(xué)，2005（2）：4-13.endprint