煙氣脫硝超低排放技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

陳新建

中節(jié)環(huán)立為(武漢)能源技術(shù)有限公司

煙氣脫硝超低排放技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

陳新建

中節(jié)環(huán)立為(武漢)能源技術(shù)有限公司

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2015年8月底，中國實(shí)現(xiàn)超低排放的煤電機(jī)組規(guī)模已超過5000萬千瓦，截至2015年年末，大唐、浙能等超低排放機(jī)組規(guī)模均超過1000萬千瓦，華能日照電廠、黃臺(tái)電廠、上安電廠，國電投平頂山電廠等陸續(xù)實(shí)現(xiàn)全廠機(jī)組超低排放。五大發(fā)電集團(tuán)均表示，將在2017年、2018年基本完成或全面完成規(guī)模以上機(jī)組的超低排放改造工作。但隨著霧霾天氣的日益加重及國民對(duì)環(huán)保要求的越來越高，如何進(jìn)一步減少和消除NOx的危害，脫硝的處理技術(shù)逐漸受到高度重視和頻繁采用，文章論述了煙氣脫硝技術(shù)研究現(xiàn)狀和新技術(shù)的開發(fā)，并結(jié)合國內(nèi)實(shí)際情況對(duì)煙氣脫硝技術(shù)發(fā)展方向提出了建議。

煙氣；脫硝技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

1 導(dǎo)言

防止環(huán)境污染的重要性，已作為世界范圍的問題而被尖銳地提了出來。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和生活水平的提高，大氣污染成了人們十分關(guān)注的問題。二氧化硫是大氣的重要污染源之一，其污染危害甚大，故七十年代中，研究煙氣脫硫技術(shù)被許多國家列為防治大氣污染的重點(diǎn)，相繼建成了一些工業(yè)規(guī)模的實(shí)用的處理裝置，與此同時(shí)，對(duì)大氣污染中的另一個(gè)大問題，即氮氧化物NOX的污染問題，人們也開始了防治技術(shù)的研究和開發(fā)。

2 火電廠實(shí)施脫硝超凈排放的原因

2006年之前，氮氧化物排放未被列入我國主要污染物統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，且在《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223-2011)實(shí)施之前，排放標(biāo)準(zhǔn)一直較為寬松，最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)僅為450mg/Nm3。但2011年7月29日頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223-2011)已收緊氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)要求從2012年1月1日開始，所有新建火電機(jī)組氮氧化物污染物排放標(biāo)準(zhǔn)為100mg/Nm3;從2014年7月1日開始，現(xiàn)有火電機(jī)組氮氧化物污染物排放標(biāo)準(zhǔn)為100mg/Nm3(特殊規(guī)定的執(zhí)行200mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn))。

3 煙氣脫硝技術(shù)研究現(xiàn)狀

3.1 高溫高塵SCR系統(tǒng)

SCR反應(yīng)器布置在省煤器下游、空預(yù)器和除塵裝置的上游，反應(yīng)過程中一般采用金屬氧化物催化劑。該法的優(yōu)點(diǎn)是所需反應(yīng)溫度較低、脫硝效率高，可達(dá)85%以上，還原后的主要產(chǎn)物是無毒的N2，不會(huì)造成二次污染。高分散的粉塵微粒容易覆蓋在催化劑表面使蜂窩狀催化劑堵塞，使其活性下降，投資與運(yùn)行費(fèi)用較高。為克服以上缺點(diǎn)，多采用豎直放置的SCR反應(yīng)器，煙氣自上而下通過多層催化劑床層，可提高氣相與固相的接觸面積，在反應(yīng)器中布置吹灰裝置可移除催化劑表面上沉積的顆粒。同時(shí)在SCR反應(yīng)器的底部裝有集塵箱，收集從煙道中脫除下來的飛灰，并同電廠的飛灰處理系統(tǒng)相連接，定期除灰。

3.2 高溫低塵SCR系統(tǒng)

該系統(tǒng)是將除塵器布置在SCR系統(tǒng)前面，以防止煙氣中飛灰對(duì)催化劑的污染和對(duì)反應(yīng)器的磨損和堵塞。同時(shí)，與高溫高塵SCR系統(tǒng)相比，具有低成本、催化劑壽命長的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是可能需增加省煤器旁路的尺寸，以保證溫度維持在SCR系統(tǒng)所需的最佳溫度區(qū)間范圍之內(nèi)。

3.3 循環(huán)流化床脫硫+SCR脫硝工藝

循環(huán)流化床工藝主要由吸收劑制備與供應(yīng)、吸收塔、物料再循環(huán)、工藝水、布袋除塵器以及副產(chǎn)物外排等構(gòu)成。由鍋爐排出的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進(jìn)入。吸收塔底部為一個(gè)文丘里裝置，煙氣流經(jīng)文丘里管后速度加快，與細(xì)的吸收劑粉末互相混合，使顆粒之間、氣體與顆粒之間產(chǎn)生劇烈摩擦，形成流化床，在噴入均勻水霧、降低煙溫的條件下，吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成CaSO3和CaSO4。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出，進(jìn)入再循環(huán)除塵器處理后被排放。

3.4 聯(lián)合脫硝脫硫技術(shù)

在煙氣脫硝脫硫技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的就是這種技術(shù)。這種方法既可以去除煙氣中的氮氧化物，又能夠去除煙氣中的一氧化硫。它的主要流程和特點(diǎn)是：通過石灰石-石膏煙氣脫硫系統(tǒng)去除SO，通過SCR去除NOx。然而，即使這項(xiàng)技術(shù)最終能夠達(dá)到超過90%的脫硫率和高于80%的脫硝率，但在應(yīng)用過程中，容易使表面形成結(jié)垢，從而阻塞并且腐蝕正在運(yùn)行的設(shè)備，不僅降低了脫硝脫硫的效率，還對(duì)設(shè)備造成了損害，提高了經(jīng)濟(jì)損失。

3.5 寬負(fù)荷脫硝技術(shù)

寬負(fù)荷脫硝技術(shù)主要分為低溫催化劑和鍋爐側(cè)改造。低溫催化劑主要是通過拓寬脫硝催化劑溫度窗口，使其能夠在低負(fù)荷煙溫條件下保證脫硝效率。鍋爐側(cè)改造主要是通過對(duì)鍋爐煙風(fēng)、汽水系統(tǒng)(含省煤器)進(jìn)行改造，以提高鍋爐低負(fù)荷時(shí)SCR入口煙溫，實(shí)現(xiàn)正常脫硝。其中，鍋爐側(cè)改造的主要技術(shù)有：省煤器旁路(煙氣或水旁路)、省煤器分隔、給水加熱、省煤器分級(jí)等。

3.6 低溫SCR

低溫SCR也是煙氣脫硝技術(shù)的一種，此類脫硝工藝需要按照SCR的反應(yīng)原理，促使化學(xué)反應(yīng)中的催化劑能夠適應(yīng)在低溫環(huán)境中，溫度范圍是120℃-300℃。低溫SCR技術(shù)對(duì)火電廠煙氣中的NOx，具有選擇還原的優(yōu)勢，與普通SCR相比，表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。低溫SCR技術(shù)的嚴(yán)重主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，分析如：(1)低溫環(huán)境下催化劑的活性表現(xiàn)，催化劑反饋出的狀態(tài)；(2)低溫SCR技術(shù)在火電廠煙氣排放中的應(yīng)用，是否受到外界環(huán)境的影響，特別是脫硝環(huán)境中的NH4NO3、(NH4)2SO4等物質(zhì)，以免降低煙氣脫硝的效果；(3)低溫狀態(tài)下，煙氣脫硝、環(huán)境中潛在的水蒸氣是否影響低溫SCR的反應(yīng)。

4 脫硝技術(shù)的發(fā)展和展望

新世紀(jì)的今天，全世界需要共同面臨的問題之一是環(huán)境污染，大家齊心協(xié)力共同奔向的方向也同樣是環(huán)境得到改善。我國在“十二五”會(huì)議中明確指出了氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)，表明煙氣脫硝技術(shù)的重要性，也預(yù)示著脫硝技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?。我國比較成熟的是NOx的燃燒控制，在控制過程中減小NOx，實(shí)現(xiàn)煙氣脫硝，但是相比燃燒后NOx控制，仍舊潛在弊端，因此，我國將火電廠煙氣脫硝技術(shù)的定位轉(zhuǎn)向燃燒后控制，促進(jìn)以SCR為代表的煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展，提升煙氣脫硝技術(shù)的應(yīng)用水平，SCR逐漸成為火電廠煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)，具備優(yōu)質(zhì)的發(fā)展前景。

5 結(jié)束語

綜上所述，目前，超低排放已經(jīng)取得各方共識(shí)，并且從技術(shù)上是可行的，但是其成本普遍偏高，改造難度較大、時(shí)間長，給企業(yè)帶來了相當(dāng)?shù)膲毫ΑＲ虼?，結(jié)合中國國情，針對(duì)煙氣脫硝市場和技術(shù)，對(duì)煙氣脫硝工藝的研究，還要結(jié)合其自身的發(fā)展來衡量脫硝的效率以及成本控制等指標(biāo)，選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，從而促使我國電力環(huán)保事業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

[1]尹連慶，于倩.燃煤煙氣脫硫脫硝脫汞技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].廣東化工，2016，03：58-59.

[2]唐志軍.探究燃煤電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)發(fā)展趨勢[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016，02：17-18.