火電廠煙氣脫硝技術(shù)探討

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國的火電行業(yè)也在快速發(fā)展。但隨之產(chǎn)生的是空氣污染問題的愈演愈烈，火電廠在燃煤過程中排放的二氧化硫及氮氧化物不僅導(dǎo)致霧霾天氣越來越普遍，還成為主要的大氣污染源，威脅著人們的生存和發(fā)展。所以控制火電廠的廢氣排放量迫在眉睫，文章就主要針對火電廠的煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)行了探討，主要介紹了脫硝技術(shù)的幾種方法和它們的優(yōu)缺點，以便我們更好地改善空氣質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：火電廠；煙氣脫硝；技術(shù)研究

前言

最近兩年，霧霾等污染性天氣越來越嚴(yán)重，已經(jīng)影響了人們正常的生產(chǎn)生活，威脅人們的生命健康，它的發(fā)生與火電廠排放的煙氣中含有的二氧化硫和氮氧化物脫不開關(guān)系，社會生活中出現(xiàn)的問題促進(jìn)了煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，煙氣脫硝主要有選擇性催化劑還原法，選擇性非催化還原法及聯(lián)合法，作者就這三個方面進(jìn)行了論述，通過分析它們的技術(shù)特點和優(yōu)缺點，使人們對煙氣脫硝技術(shù)有一個較為詳盡的認(rèn)識，也讓人們更加深入的知道空氣問題產(chǎn)生的原因和解決方法。

1 選擇性催化劑還原法介紹

1.1 選擇性催化劑還原法的內(nèi)容

選擇性催化劑還原法主要是利用催化劑的作用，用尿素或者是氨氣把煙氣中的氮氧化物還原成氮氣和水。如利用尿素做還原劑時通常采用熱解或水解的方法將尿素溶液熱解為氣體，然后在噴入反應(yīng)室煙道中。依據(jù)脫硝反應(yīng)器相對于電除塵的安裝位置，可將選擇性催化劑還原法分為高含塵和低含塵兩類，采用低含塵工藝必須滿足催化劑活性對反應(yīng)溫度的要求，需要安裝蒸汽加熱器和煙氣換熱器，系統(tǒng)復(fù)雜，成本過高，所以我們一般使用高含塵工藝，它煙氣溫度高，可以滿足催化劑活性要求，這個工藝主要包括：煙氣系統(tǒng)、還原劑供應(yīng)系統(tǒng)、廢氣排放系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等等。在選擇性催化還原系統(tǒng)中，一般由氨的儲存系統(tǒng)、氨和空氣的混合系統(tǒng)、氨噴入系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)及檢測控制器系統(tǒng)等組成，對于火電廠來說，反應(yīng)器一般安裝在鍋爐省煤器與空預(yù)器之間，此處為高粉塵高溫布置，此區(qū)間的煙溫有利于脫硝還原反應(yīng)，氨噴射器則安裝在省煤器與反應(yīng)器之間的適當(dāng)位置，催化劑安放在一個固體反應(yīng)器的箱內(nèi)，通常垂直布置，煙氣由上向下流動。此煙氣脫硝方法首先由美國的公司發(fā)現(xiàn)并于1957年申請專利。后來日本在環(huán)保政策的推動下發(fā)明了現(xiàn)如今被廣泛使用的催化劑，并分別于1977年和1979年在燃油和燃煤鍋爐上成功投入商業(yè)運用，到目前為止技術(shù)已經(jīng)比較嫻熟，而在我國，利用選擇性催化劑還原法進(jìn)行煙氣脫硝的工作才剛剛起步，技術(shù)手段還有待提高，未來的發(fā)展空間很大。

1.2 選擇性催化劑還原法的優(yōu)缺點

選擇性催化劑還原法不僅在世界范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛具有普遍性，而且它也具有脫硝效率高，脫硝更加徹底和二次污染小的優(yōu)勢。但同時它也有很多缺點，如飛灰在高溫?zé)煔饬魉傧屡鲎泊呋瘎┍砻?，會使其磨損。煙氣中含有大量的化學(xué)氣體也會引起催化劑的中毒。硫酸鹽具有的粘結(jié)性和腐蝕性使空預(yù)器堵塞腐蝕。灰中氨味較大會影響灰的品質(zhì)從而影響其出售。實踐證明這種方法雖然好，但也存在著不容忽視的問題，所以我們在具體應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)對它的各個環(huán)節(jié)加以重視，才能取得更好的脫硝效果。但即便如此選擇性催化劑還原法仍然是一項比較有前途的技術(shù)，催化劑的成本近年來已經(jīng)有所降低，使用壽命卻在不斷延長，未來發(fā)展前景很好。

2 選擇性非催化還原法介紹

2.1 選擇性非催化還原法的內(nèi)容

選擇性催化劑還原法運行成本在很大程度上受催化劑壽命的影響，因此選擇性非催化還原法應(yīng)運而生，最初由美國的一家公司發(fā)明，于1974年在日本成功投入應(yīng)用后，在美國普遍流行起來。這種方法不使用催化劑，而是使用還原劑，即選擇性非催化還原法是在沒有催化劑的時候普遍使用的一種方法，高溫狀態(tài)下噴入劑令其分解為氨氣，氨氣會與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)并產(chǎn)生氮氣。此方法對于溫度條件十分敏感，爐膛上噴入點的選擇，也就是所謂的溫度窗口的選擇，是其效率高低的關(guān)鍵，理想溫度范圍是850℃～1100℃，并隨反應(yīng)器類型的變化而有所不同。當(dāng)反應(yīng)溫度低于溫度窗口時，會使化學(xué)反應(yīng)不充分，還原效率較低，也易造成空氣預(yù)熱器的堵塞。當(dāng)反應(yīng)溫度高于溫度窗口時，氧化反應(yīng)會起主導(dǎo)作用。因此如何選取適合的溫度條件成為此技術(shù)成功應(yīng)用的關(guān)鍵。其典型的系統(tǒng)由還原劑儲槽、多層還原劑噴入裝置以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，操作簡單，比較適合對現(xiàn)役機(jī)組的改造。此方法的主要影響因素有溫度的高低、還原劑在最佳溫度窗口停留的時間，時間越長，脫硝效率越高、所使用的還原劑類型，因為操作過程中會有氨的泄露，所以還原劑用量要大。為了提高脫硝效率必須在設(shè)計階段考慮一下幾個關(guān)鍵參數(shù)：燃燒類型、鍋爐負(fù)荷、爐膛結(jié)構(gòu)、受熱面布置、NO濃度、爐膛溫度分布、爐膛氣流分布以及CO濃度等。

2.2 選擇性非催化還原法的優(yōu)缺點

雖然選擇性非催化還原法具有脫硝效率低的缺點，但是它的優(yōu)勢方面更加明顯。由于它不需要改變現(xiàn)有鍋爐的設(shè)備設(shè)置，而只需要在現(xiàn)有的燃煤鍋爐上增加氨和利尿素槽噴射裝置及其噴射口即可，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡便，不使用催化劑，對鍋爐的正常運行影響小，并且它只需要較小的氨或利尿素槽，可放置在鍋爐鋼架之上而不需要額外的占用其他地方，因此它具有系統(tǒng)簡單投資小，運行阻力小，系統(tǒng)占地面積小等優(yōu)點。但仍然不可否認(rèn)的是它的脫硝效率遠(yuǎn)低于選擇性催化劑反應(yīng)，具體采用哪種方法，還應(yīng)具體情況具體分析。

3 聯(lián)合法的介紹

3.1 聯(lián)合法的內(nèi)容

聯(lián)合脫硝技術(shù)是選擇性催化劑還原法和選擇性非催化還原法的結(jié)合，選擇性催化還原法占地面積比較大，費用高。無催化還原法雖然脫硝效率比較低，技術(shù)要求高，但成本低，所以在20世紀(jì)90年代我國就已經(jīng)對此著手研究，并成功發(fā)明了這種綜合方法。這種方法主要是將還原劑直接噴射進(jìn)爐膛內(nèi)，在高溫的狀態(tài)下使一部分的氮氧化物去除掉，剩余的未反應(yīng)的還原劑會進(jìn)入到選擇性催化還原反應(yīng)器中和其余的氮氧化物完成催化反應(yīng)。其實還有一種聯(lián)合法，它既可以脫硝也可以脫硫，因前兩種脫硝方法總是有這樣或那樣的不可避免的缺點，所以實際操作中總是會出現(xiàn)很多的問題，國內(nèi)外的學(xué)者根據(jù)這一狀況，開始去探究更加便捷的技術(shù)。而且硫也是火電廠煙氣排放的主要廢氣之一，能同時消除硫和硝的技術(shù)也更加吸引了國內(nèi)外專家學(xué)者的注意。這種聯(lián)合法叫做同時脫硫脫硝一體化技術(shù)，它是應(yīng)用一種技術(shù)在整個系統(tǒng)內(nèi)同時脫除二氧化硫和二氧化氮的新的聯(lián)合脫除技術(shù)，它可以分為兩大類：爐內(nèi)燃燒過程的同時脫除技術(shù)和燃燒后煙氣中的同時脫除技術(shù)，其中后者是專家學(xué)者研究的重點和今后進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的重點，典型的工藝分為干法和濕法兩種。

3.2 聯(lián)合法的優(yōu)缺點

聯(lián)合法是兩種脫硝技術(shù)的結(jié)合，所以說優(yōu)缺點也介于兩者之間。脫硝效率比選擇性催化還原法的效率低，但比非催化還原法的高。成本要求和技術(shù)要求也在兩者之間，所以到底實際上選擇哪種方法，需要根據(jù)實際狀況而定。而同時脫硫脫硝一體化技術(shù)還正在處于研究階段，尚未得到大規(guī)模應(yīng)用。但其未來的發(fā)展前景很大。

4 結(jié)束語

改善空氣質(zhì)量的一個重要措施就是控制二氧化硫和氮氧化物的排放量，而火電廠就是這些廢氣的主要排放地，所以作者在此文中詳細(xì)介紹了火電廠煙氣脫硝的三種方法，從中可以看出每一個方法的優(yōu)缺點。也希望作者的論述能夠給從事相關(guān)工作的人員一些啟發(fā)，引起火電廠及其相關(guān)企業(yè)對控制廢氣排放的重視，促使他們對脫硝技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，是我國在這方面的技術(shù)水平得以提高，彌補(bǔ)我國在這方面起步晚的劣勢，趕上國際水平。以便于更好的改善空氣質(zhì)量，解決我國日益嚴(yán)重的空氣污染問題。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：李鵬春（1982，7-），男，甘肅寧縣人，大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：火電廠有關(guān)脫硝技術(shù)。