淺析電廠脫硝方法及其優(yōu)缺點

呂仕佳++劉京玲

[摘 要]本文介紹了國內(nèi)電廠脫硝常用的方法，常使用還原劑的種類，簡單闡述了各種脫硝方法及脫硝還原劑的優(yōu)缺點。

[關(guān)鍵詞]脫硝；SNCR；SCR；SNCR/SCR；混合法；還原劑

中圖分類號：X773 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0068-01

最近十年，我國二氧化硫排放量得到了較好的控制，但與此同時，氮氧化物排放量卻快速上升。氮氧化物對人、動植物有損害作用，是形成酸雨和酸霧主要原因之一，與碳氫化合物形成光化學(xué)煙霧，也能參與破壞臭氧層，所以氮氧化物的治理迫在眉睫。

從氮氧化物排放來源來看，火電是最大的排放來源，根據(jù) 2010 年環(huán)境統(tǒng)計年報的數(shù)據(jù)，火電氮氧化物排放占比達到 52%，火電行業(yè)減排成績將極大地影響氮氧化物減排目標(biāo)實現(xiàn)與否。目前脫硝技術(shù)常用有三種方法：SNCR 法、SCR 法、SNCR/SCR 的混合法，以下為三種方法簡介。

1 SNCR

選擇性非催化還原

還原劑在一定溫度條件下選擇性的與 NOx 發(fā)生還原反應(yīng)， 生成N2和 H2O。

SNCR 法是把含有 NHx 基的還原劑（如液氨、氨水、尿素），噴入爐膛 850℃-1100℃的區(qū)域， 該還原劑徐蘇熱分解成 NH3并與煙氣中的NOx 進行 SNCR 反應(yīng)生成 N2和 H2O。 該方法是以爐膛為反應(yīng)器，可通過鍋爐改造實現(xiàn)。

還原劑常用的有液氨、氨水、尿素三種，以下分幾個方面簡述還原劑的特點：

1）技術(shù)方面：液氨的脫硝效率最高，液氨可以供純氨氣，直接參加反應(yīng)，氨逃逸最低；氨水需通過蒸發(fā)器，產(chǎn)生的氨氣參加脫硝反應(yīng)，此還原劑氨逃逸在三者居中；尿素需配置成 40-60%尿素溶液，溶液輸送要有防止低溫結(jié)晶的措施，尿素溶液噴入脫硝系統(tǒng)后，尿素在高溫條件下分解生成氨氣，此還原劑氨逃逸最高。

2）安全方面：液氨的危險性最大 ，純氨氣在空氣中的爆炸極限為15-28%，運輸及存儲都需要在壓力容器內(nèi) ，必須有許可證 ，要求安全性很高，保證無泄漏，電氣都需要有防爆措施，氨氣稀釋要控制混合濃度必須在安全范圍內(nèi)；氨水不屬于危險品，氨水的揮發(fā)要有一定的報警及防范措施，濃度過高的氨氣既有爆炸危險，又會對人體產(chǎn)生傷害；尿素既不是危險品，也不會對人體產(chǎn)生危害，是三者中最安全的還原劑，安全性能最高。

3）經(jīng)濟方面：氨水不屬于危險品，運輸儲存比較方便，并且不需要額外的加熱措施，設(shè)備簡單，系統(tǒng)造價最低；液氨需要蒸發(fā)系統(tǒng)，存儲區(qū)域需要有安全措施，系統(tǒng)造價中等；尿素安全可靠，但是需要有溶解儲存系統(tǒng)，還需要有伴熱防結(jié)晶措施，系統(tǒng)造價高，運行費用也高。反應(yīng)溫度對 SNCR 影響很大， 反應(yīng)溫度一般為 850℃-1100℃，當(dāng)溫度高于 1100℃，NH3被氧化為 NO， 反而造成 NOx的排放濃度增大；當(dāng)溫度低于 850℃時，反應(yīng)不完全，會造成所謂的“氨穿透”，造成氨逃逸率高，腐蝕下游設(shè)備，造成新的污染。

SNCR 法與 SCR 法相比優(yōu)點是不使用催化劑 ；一次性投資 ，運行費用較低，占地面積??；對煤種變化不敏感；建設(shè)周期短，施工簡單；不需要更換引風(fēng)機、空預(yù)器；舊設(shè)備改造少，尤其適合于改造機組，僅需要還原劑制備區(qū)和噴射裝置， 投資較 SCR 法小， 但存在還原劑耗量大、NOx脫除率低，一般在 30%-50%之間；溫度窗口的選擇和控制比較困難，由于 SNCR 是在鍋爐內(nèi)部進行，脫硝效率受鍋爐設(shè)計、鍋爐負荷等因素的影響較大。 根據(jù)上述特點，當(dāng)現(xiàn)有鍋爐的脫硝技術(shù)改造效率較低時，SNCR 法脫硝技術(shù)經(jīng)濟性高，比較適合我國國情，在我國的燃煤電廠脫硝技術(shù)中占有重要地位。

2 SCR

選擇性催化劑還原法在催化劑的作用下，以NH3，作為還原劑，“有選擇”地與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成 N2。

下圖為以液氨為還原劑的SCR法流程示意圖：

SCR 還原劑常用的同樣為液氨、氨水、尿素：

1）液氨（或 25%氨水）為還原劑時 ，需要有液氨蒸發(fā)裝置 （氨水蒸發(fā)器），氨氣需要與稀釋風(fēng)混合，經(jīng)噴氨格柵進入系統(tǒng)，在催化劑層反應(yīng)脫硝。

2）尿素為還原劑時，將尿素溶解成 50%溶液，經(jīng)過尿素制氨，將氨氣與稀釋風(fēng)混合后，噴入系統(tǒng)脫硝。尿素制氨一般有兩種方法，一種是水解方法，尿素溶液通過水解反應(yīng)器，分解出氨氣，在 140-160℃、0.4-0.6MPa 環(huán)境下發(fā)生分解反應(yīng) ，此種方法能耗低 ，產(chǎn)物比較純凈 ，但尿素不能完全分解，含尿素廢水需做處理，且氨水蒸發(fā)過程中，對金屬有腐蝕，所以蒸發(fā)容器的材質(zhì)選擇很重要；另一種方法是熱解法，目前這方法在國內(nèi)比較常見， 尿素溶液通過計量裝置噴入熱解爐內(nèi)分解，稀釋風(fēng)溫度要求 600℃左右，此法電消耗較大。SCR 法目前是世界上應(yīng)用最多、最為成熟且最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)，對鍋爐煙氣 NOx控制效果十分顯著，占地面積小，技術(shù)成熟，易于操作。 同時 SCR 技術(shù)需要消耗 NH3和催化劑，存在運行費用高、設(shè)備投資大的缺點。

3 SNCR/SCR混合法

此法結(jié)合了兩種的優(yōu)勢，將 SNCR 工藝的還原劑噴入爐膛，用SCR 工藝使逃逸出的 NH3 和未脫除的 NOx 進行催化還原反應(yīng)。理論上，SNCR 法在脫除部分的 NOx 的同時也在為后面的催化劑脫除更多的 NOx 提供了所需的氨。典型的混合法裝置脫硝效率能達到80%以上，同時逸出的 NH3 濃度低于10x10-6。

下圖為 SNCR/SCR 混合法流程示意圖

SNCR/SCR 混合法還原劑可選擇尿素作為還原劑，并且無需熱解系統(tǒng)，其特點有相對于 SCR 工程造價有所降低；脫硝效率高；催化劑用量少，回收量少；較 SCR 反應(yīng)器小，具有更好的空間適用性；脫硝系統(tǒng)阻力小，引風(fēng)機出力?。籗O2/SO3轉(zhuǎn)化所引起的腐蝕和 ABS 阻塞問題??；減少 SCR 催化劑對煤的敏感度； 可以安全地使用尿素作為還原劑，無需熱解系統(tǒng)；分步實施，分期到位。其他脫硝方法還有液體吸收法、微生物吸收法、活性炭吸收法、電子束法。

脫硝方法的選擇需要格局實際情況而定，鍋爐結(jié)構(gòu)特點、電廠所處的環(huán)境、還原劑供應(yīng)方便與否等因素綜合考慮，最根本是要滿足經(jīng)濟、安全、排放達標(biāo)。

參考文獻

[1]火電廠煙氣脫硝技術(shù)及工程應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2006，12.

[2]燃煤電站煙氣污染物排放控制工程叢書.《選擇性非催化劑還原法（SNCR）煙氣脫硝[M].選擇性催化劑還原法（SCR）煙氣脫硝[M].中國電力出版社，2011，12.

[作者簡介] 呂仕佳（1981—），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，學(xué)士學(xué)位，工程師，現(xiàn)從事火力發(fā)電廠集控運行管理工作。