探討燃煤鍋爐煙氣脫硝技術(shù)

摘 要：文章針對(duì)燃煤鍋爐煙氣的基本特點(diǎn)，分析探討煙氣脫硝的主要工藝方法，同時(shí)針對(duì)其特點(diǎn)重點(diǎn)對(duì)選擇性的非催化還原技和選擇性催化還原技術(shù)實(shí)施研究與對(duì)比，低溫型煙氣脫硝技術(shù)為煙氣脫硝未來發(fā)展的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；煙氣脫硝；技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們?nèi)找鎸?duì)環(huán)境的破壞，環(huán)境污染早已成為一個(gè)社會(huì)問題。特別是氮氧化物對(duì)大氣的污染，是全世界人們關(guān)注的環(huán)境污染的焦點(diǎn)問題。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段我國67%氮氧化物排放量都是來自于煤炭的燃燒，另外有一半以上是發(fā)電和供暖鍋爐燃燒所誘發(fā)的，相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國的氮氧化物排放量已超過我國上世紀(jì)九十年代氮氧化物排放量的兩倍，而且該數(shù)字還在每年遞增。按照現(xiàn)在的氮氧化物排放增長速度來看，到2020年我國的氮氧化物的排放量可能會(huì)直接超越美國而成為氮氧化物排放量最大的國家。而按照我國相關(guān)要求，氮氧化物的排放量必須要有減而無增，所以對(duì)氮氧化物排放量的控制也刻不容緩。

一、煙氣脫硝技術(shù)分析

所謂煙氣脫硝技術(shù)在我國的發(fā)展實(shí)際上非常遲，煙氣脫硝的概念還是上世紀(jì)八十年代才得以被國人認(rèn)識(shí)，該技術(shù)當(dāng)時(shí)主要是用在電廠鍋爐煙氣脫硝中，對(duì)煙氣實(shí)施脫硝處理的基本方法實(shí)際上有很多，通常可以分為濕法、干法以及半干法脫硝。而在這三種技術(shù)中，干法又可以根據(jù)脫硝原理分為選擇性催化還原法（即SCR）以及非催化還原法（即SNCR）、電子束照法、光催化法和碳熱還原法；另外濕法可根據(jù)脫硝性質(zhì)分為水吸收法、堿吸收法以及洛合吸收法、水吸收法、半干法可按照原理分為吸收法、催化氧化法以及活性碳吸收法。

二、煙氣脫硝技術(shù)的基本特點(diǎn)

上文中已經(jīng)提到，所謂煙氣脫硝技術(shù)其基本特點(diǎn)有下面三個(gè)：即濕法脫硝、干法脫硝以及半干法脫硝。濕法脫硝由于其脫硝的效率其他兩種方法而言較低，同時(shí)操作也較為繁瑣，對(duì)吸收劑的要求以及消耗均非常高，另外運(yùn)行的費(fèi)用也極高，直接會(huì)誘發(fā)二次污染，所以在條件運(yùn)行的情況下一般不使用此方法。干法脫硝的脫硝效率非常高，脫硝速度快，其工藝流程較為簡單，容易對(duì)要求實(shí)施控制，另外操作較為穩(wěn)定，設(shè)備的運(yùn)行可靠。而半干法脫硝則對(duì)吸收劑的來源有一定的要求，另外工藝也較為復(fù)雜，脫硝成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于干法脫硝，另外設(shè)備的運(yùn)行也存在不穩(wěn)定情況。

三、常用脫硝技術(shù)

實(shí)際上對(duì)于濕法、干法以及半干法煙氣脫硝技術(shù)而言，干法的使用非常普遍，這主要是因?yàn)楦煞撓醯墓に嚵鞒滔鄬?duì)其他兩種方法的工藝流程更加簡單，同時(shí)脫硝的效率非常高，脫硝過程中不需要供水同時(shí)脫硝完成之后不需要實(shí)施廢水處理工作。就當(dāng)前干法脫硝來說，方法也有很多，現(xiàn)階段已實(shí)際使用的有十多種，另外使用最廣泛的脫硝手段就是選擇性非催化還原方法以及選擇性催化還原法，即（SNCR以及SCR）

（一）非催化還原脫硝技術(shù)。所謂非催化還原脫硝技術(shù)，就是把NH3和氮氧化物實(shí)施混合，同時(shí)實(shí)施高溫加熱出來，這樣就能夠使其出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，借助NH3的還原性可以把氮氧化物還原成水與N2。該方法的基本脫硝原理是：4NH3+4NO+O2化學(xué)反應(yīng)生成4N2+6H2O，4NH3+2NO+O2化學(xué)反應(yīng)生成3N2+6H2O，在這些化學(xué)反應(yīng)中，實(shí)際上就是非催化脫硝的基本脫硝技術(shù)。

1.燃煤鍋爐的非催化還原脫硝方法。實(shí)際上非催化還原脫硝技術(shù)在鍋爐的使用中非常早，基本原理是把氨或者尿素當(dāng)成還原劑直接將其噴入爐膛1000攝氏度的區(qū)域中，將爐膛當(dāng)成非催化還原脫硝反應(yīng)容器，借助高溫最大限度的還原氮氧化物。

2.非催化還原脫硝技術(shù)設(shè)備組成分析。該還原技術(shù)工藝流程較為簡單，主要由還原劑貯槽、配套控制儀表以及還原劑多層噴入設(shè)備組合而成。

（二）催化還原脫硝技術(shù)。催化還原煙氣脫硝技術(shù)實(shí)際上是在某種特定的條件下，同時(shí)在催化劑的作用下，氮氧化物被NH3還原成能夠?qū)Υ髿鉀]有污染的水分子與N2。其脫硝的反應(yīng)機(jī)理是：NO+NO2+2NH3化學(xué)反應(yīng)成為2N2+3H2O

1.催化劑。需要特別注意的是，催化劑SCR為選擇性催化還原劑的脫硝工藝核心技術(shù)，其依據(jù)煙氣的溫度、灰塵的磨損程度、流速以及含塵量等，選擇使用完全不同性能的催化劑，而催化劑又為活性物質(zhì)和載體組成，部分還加入成型劑與造孔物質(zhì)，這樣根據(jù)要求制作成所需要的孔結(jié)構(gòu)與形狀。一般經(jīng)常使用的選擇性催化還原劑可以應(yīng)用TiO2為主要載體的MoO3和V2O5等金屬質(zhì)氧化物。其反應(yīng)的溫度通?？梢赃_(dá)到280攝氏度-450攝氏度。而載體的形狀也各不相同，有網(wǎng)狀、片狀、波紋式以及蜂窩式、柱狀、秋狀等。全新的催化劑效率相對(duì)傳統(tǒng)催化劑要高的很多，特別是MnOX-CoOX（CeOX）/TiO2等全新低溫蜂窩催化劑，這樣就可以把選擇性催化還原法煙氣脫硝的溫度降到小于120攝氏度。

2.燃煤鍋爐選擇性催化還原法脫硝方法。正常情況下，電廠和工業(yè)鍋爐安裝選擇性催化還原法的脫硝裝置有下面幾個(gè)方法：首先是高溫高塵式，一般選擇性催化還原法設(shè)置在鍋爐煙氣出口和空氣預(yù)熱器二者之間；其次，高溫低塵式方式，即選擇性催化還原法設(shè)置于高溫電除塵器后；最后是低溫低塵式，即選擇性催化還原法設(shè)置于省煤器尾部煙道的出口后部，依據(jù)以上三種完全不同的裝置方法，其選擇性催化還原法的運(yùn)行工作條件也要具體問題具體分析。高溫高塵式裝置，反應(yīng)溫度相對(duì)較高，催化劑的活性好，不過因?yàn)榇呋瘎┨幵跐鈮m中，容易誘發(fā)堵塞以及中毒等現(xiàn)象，最大限度的縮短催化劑的使用壽命；高溫低塵式裝置，對(duì)于節(jié)約能源以及降低消耗、維護(hù)操作等非常不利，其操作等相對(duì)較為繁瑣；低溫低塵式裝置，不但沒有飛灰堵塞，同時(shí)使用全新低溫催化劑不會(huì)消耗動(dòng)力，能夠有效降低污染。

3.選擇性催化還原法設(shè)備的組成。其脫硝裝置由儀表控制系統(tǒng)、氨存儲(chǔ)供應(yīng)系統(tǒng)以及選擇性催化還原法反應(yīng)器等組成。

四、選擇性催化還原法與選擇性非催化還原法對(duì)比

選擇性非催化還原法和催化劑有所不同，其脫硝的效率相對(duì)較低，通常不會(huì)超過60%，同時(shí)還原劑的消耗往往也非常大，需要有著較高NH3/NOX比值。在反應(yīng)過程中，往往需要很多的外部條件，比如反應(yīng)溫度要達(dá)到一定值，因此在催化過程中需要很好的掌握同時(shí)控制反應(yīng)區(qū)溫度，如果反應(yīng)區(qū)溫度太低，則脫硝的轉(zhuǎn)化率也不高，溫度如果太高，那么就會(huì)誘發(fā)NH3的氧化，出現(xiàn)多余NOX。

五、結(jié)語

總而言之，兩種不同的煙氣脫硝技術(shù)均有著不同的特點(diǎn)，其中低溫型選擇性催化還原法以低溫、低成本以及高壽命等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)也正式低溫選擇性催化還原法能夠領(lǐng)先于別的煙氣脫硝技術(shù)的原因，符合現(xiàn)階段我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。所以，通過分析研究不難發(fā)現(xiàn)，低溫型選擇性催化還原法煙氣脫硝技術(shù)為深遠(yuǎn)發(fā)展的煙氣凈化技術(shù)，符合我國的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)與我國國情，其能夠有效運(yùn)用于燃煤鍋爐煙氣脫硝中。

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