煙氣脫硝技術(shù)在火電廠項目中的應(yīng)用研究

劉振昶

【摘要】目前造成大氣環(huán)境污染的重要物質(zhì)為氮氧化物，其是形成化學(xué)煙霧和酸雨重要化學(xué)物質(zhì)。隨著中國環(huán)境保護力度的加大，火電廠采用了燃煤煙氣氮氧化物治理技術(shù)。該項技術(shù)在較為成熟，而且具有較高的煙氣脫硝率，不會對環(huán)境造成二次污染，具有較高的應(yīng)用價值。本論文針對煙氣脫硝技術(shù)在火電廠項目中的應(yīng)用進行研究。

【關(guān)鍵詞】煙氣脫硝技術(shù)；火電廠項目；應(yīng)用

煙氣脫硝技術(shù)種類較多，通常大型火電廠會選擇選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)（英文全稱：Selective Catalytic Reduction；簡稱“SCR”），或者選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(shù)（英文全稱：Selective non-Catalytic Reduction，簡稱“SNCR”），且應(yīng)用效果良好。中國火電廠常用技術(shù)較為成熟的選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)，其脫硝效率高，且不會造成空氣環(huán)境的二次污染而被火電廠所應(yīng)用。

一、SCR煙氣脫硝技術(shù)

（一）技術(shù)原理

SCR煙氣脫硝技術(shù)原理為SCR的催化還原技術(shù)?；痣姀S排煙氣中所含有的氮氧化合物可以與NH3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但是需要在300℃～400℃的高溫條件及催化劑的作用下完成，所產(chǎn)生的物質(zhì)為水和惰性氣體氮氣。兩種產(chǎn)物并不需要采取特殊的技術(shù)處理方式而起到阻止氮氧化合物與外界物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，形成有毒氣體。氮氧化合物在有氧條件對產(chǎn)生如下反應(yīng)：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O；2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O；4NH3+2NH2+O2→3N2+6H2O；4NH3+3O2→2N2+3H2O；2NH3→N2+3H2。

在氮氧化合物在有氧環(huán)境中出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的時候，催化劑所發(fā)揮的作用是不容忽視的。

該項技術(shù)在實際工作中的運用，是根據(jù)火電廠排放煙氣中所含有的有毒氣體成分選擇催化劑，將促成成分確定下來。使用催化劑的過程中，根據(jù)對煙氣成分的分析選用恰當(dāng)?shù)拇呋瘎ǔ４呋瘎┑氖褂眯问綖槿N，板式催化劑、蜂窩式催化劑和波紋板催化劑。蜂窩式催化劑適用于火電廠排放的煙氣中有毒氣體濃度過高的催化還原使用，其可以發(fā)揮氮氧化合物和氧氣接觸面擴大的作用，從而提高脫硝技術(shù)效率。具體應(yīng)用中，要注意催化劑的用量以及使用形式，以獲得最優(yōu)的催化效果。

（二）SCR煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用中的催化劑還原工藝

SCR煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用中，催化劑很容易呈現(xiàn)出老化跡象，由于其活性具有時間限制，所以催化劑的老化會使其催化作用下降。因此，在使用的過程中，要注意有效時間，以對催化劑及時更換。催化劑在使用中，隨著時間的延長會減緩催化速度，為了避免催化劑一次性更換量過大，要避免使用單層催化劑。

二、火電廠煙氣脫硝技術(shù)的應(yīng)用

（一）SCR脫硝技術(shù)的工藝系統(tǒng)

SCR脫硝技術(shù)的工藝系統(tǒng)由三個部分組成，即SCR反應(yīng)器、氨氣的存儲系統(tǒng)和氨氣注入系統(tǒng)。其中SCR反應(yīng)器配置由輔助系統(tǒng)，氨氣的存儲系統(tǒng)在發(fā)揮存儲功能的同時，還要對氨氣進行技術(shù)處理。

氨氣通常是液態(tài)存在，進入到蒸發(fā)器之中汽化為氨氣，經(jīng)過空氣的稀釋后，注入到反應(yīng)器中。以對煙氣中的脫硝反應(yīng)起到一定的催化作用。為了促進煙氣的疏導(dǎo)，反應(yīng)器中的煙氣輸送管道應(yīng)采用固定床平行通道設(shè)計，通過將裝置的布局以優(yōu)化，是氣態(tài)的氨氣與氮氧化合物充分融合，隨著接觸面的擴大，氨氣的還原功能得以充分分發(fā)揮，從而反應(yīng)效率有所提升。

（二）SCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用

中國的火電廠所采用的SCR脫硝技術(shù)引自國外先進的脫硝技術(shù)，其中，催化劑引自奧地利，液態(tài)氨引自法國，而煙氣脫硝設(shè)備則引自德國。多種先進脫硝技術(shù)的引入，對中國相對滯后的脫硝技術(shù)以補充，使得火電廠的脫硝效率快速提高。從脫硝技術(shù)的應(yīng)用程度來看，首先應(yīng)用與大型的火電廠，并逐漸地將脫硝經(jīng)驗向小型火電廠延伸，使得中國火電廠的整體煙氣脫硝水平有所提升。

（三）SCR脫硝裝置的應(yīng)用

火電廠的SCR脫硝裝置主體部分由反應(yīng)器和氮氧化物脫除劑制備兩大部分構(gòu)成。反應(yīng)器的作用是通過將含NOX的煙氣中中注入NH3，使得氮氧化物氣體還原。其基本的作用，是為了滿足化學(xué)反應(yīng)對溫度的要求，加入催化劑使化學(xué)反應(yīng)被活化。

脫硝系統(tǒng)的運行，可以達到67.2%以上的脫硝效率，且具有較高的運行可靠性，極少有氨氣泄漏出來。從環(huán)境保護的考慮，SCR脫硝裝置安裝有配套設(shè)備，可以是脫硝效率超過90%，其技術(shù)可靠性可以滿足火電廠運行需求。

（四）SCR脫硝裝置及火電廠鍋爐以及輔助設(shè)備的影響

SCR脫硝裝置中，脫氮設(shè)備與鍋爐以及輔機之間存在著較大的關(guān)聯(lián)，會對空氣預(yù)熱器以及引風(fēng)機的設(shè)計產(chǎn)生一定的影響。

1. 空氣預(yù)熱器

空氣預(yù)熱器的作用是促進鍋爐的熱交換能力，使能量消耗有所降低。當(dāng)SCR脫硝裝置處于正常運行狀態(tài)的時候，反應(yīng)器內(nèi)會存在著殘余物，包括NH3、SO3與水的化學(xué)反應(yīng)形成硫酸氫銨。該物質(zhì)在230℃的環(huán)境中會由氣態(tài)液化，不僅腐蝕性強，而且很容易粘結(jié)在傳熱元件表面，對于冷段和溫段產(chǎn)生強腐蝕作用，且會吸附大量灰塵，造成空氣預(yù)熱器堵塞。在SCR催化劑的作用下，煙氣中的部分SO2會被轉(zhuǎn)化為SO3，不僅增加了冷端腐蝕度，而且導(dǎo)致了空氣預(yù)熱器堵塞。為了避免這一現(xiàn)象出現(xiàn)，在熱元件的選用上，可以選擇高吹灰通透性的波形，以提高清灰效果。

2. 引風(fēng)機

引風(fēng)機加裝了SCR脫硝裝置之后，增加了風(fēng)機的壓頭，導(dǎo)致反應(yīng)器以及彎頭部位的阻力達到了1000帕。對空氣預(yù)熱器重新選型，阻力可以達到500帕，此時，引風(fēng)機的壓頭就會增加到1500帕。

三、煙氣脫硝技術(shù)的改進措施

煙氣脫硝技術(shù)的改進首先是設(shè)備的改進?；痣姀S要促進設(shè)備更替，就要投入大量的資金，其中國提供部分資金，火電廠還需要加大環(huán)境保護專項資金，以使設(shè)備更換壓力得到緩解。

煙氣脫硝技術(shù)的運行過程中，要強化各項管理工作，特別是監(jiān)管職責(zé)要落實到位，促進脫硝系統(tǒng)與環(huán)境保護機構(gòu)之間的結(jié)合，實施火電廠脫硝的正規(guī)化管理。

關(guān)于火電廠的煙氣脫硝技術(shù)，除了應(yīng)用國外的先進技術(shù)之外，還要根據(jù)中國火電廠的運行特點建立研究課題，創(chuàng)建研發(fā)機構(gòu)一創(chuàng)新技術(shù)?；跓煔饷撓跫夹g(shù)較高的研究難度，以及其應(yīng)用領(lǐng)域中所創(chuàng)造的價值，研發(fā)機構(gòu)建立之初需要政府給予部分扶持，使脫硝電價系統(tǒng)快速地建立起來，并強化宣傳力度，以對火電廠脫硝系統(tǒng)的應(yīng)用以鼓勵。

結(jié)語

綜上所述，中國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，火電廠的運行效率有所提升，所釋放出來的氮氧化合物逐漸劇增，嚴(yán)重危害了大氣環(huán)境。為了改善生態(tài)環(huán)境，火電廠引進了煙氣脫硝技術(shù)，以對火電廠運行中所釋放的氮氧化合物以有效控制。

參考文獻

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