論超低排放改造后對(duì)NOx排放的影響

王蓓蓓

摘 要 眾所周知，NOx作為大氣的主要污染物之一，嚴(yán)重影響著我們地球的生態(tài)環(huán)境和人類的生活環(huán)境。作為以煤為燃燒介質(zhì)的煤電廠，NOx的排放量則成為了不可不避免的話題，如何對(duì)煤電廠的煙氣排放系統(tǒng)進(jìn)行改造用以最大程度地降低NOx的排放具有重大的研究意義。

關(guān)鍵詞 NOx；脫硝；SCR

中圖分類號(hào) TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）162-0160-01

1 NOx的危害

NOx的危害主要表現(xiàn)在以下5個(gè)方面：1）對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)會(huì)造成損害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)致其死亡；2）是當(dāng)前嚴(yán)重的酸雨、酸霧等自然災(zāi)害的元兇；3）會(huì)對(duì)大氣中的吸收紫外線的臭氧層造成危害；4）人或者動(dòng)物吸收后會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)造成損傷；5）能夠跟碳?xì)浠衔镄纬苫瘜W(xué)反應(yīng)最終導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的生成。

2 現(xiàn)有的煤電脫硝技術(shù)

煤除了含有大量的碳和硫之外，還含有一定量的氮。當(dāng)煤在高溫爐膛中和空氣接觸發(fā)生燃燒時(shí)，這些氮就會(huì)和空氣中的氧氣發(fā)生反映產(chǎn)生NOx，產(chǎn)生的NOx如果隨著煙氣一起通過煙囪排向大氣，將對(duì)我們的環(huán)境造成不可估量的污染。為了盡量減少因NOx的排放而造成的環(huán)境污染，各煤電廠都采取了一定的技術(shù)措施。下面就針對(duì)脫硝技術(shù)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

脫硝技術(shù)可分為低NOx燃燒技術(shù)和選擇性催化劑還原（SCR）工藝技術(shù)。低NOx燃燒技術(shù)可由燃燒優(yōu)化、空氣分級(jí)燃燒技術(shù)、低氮燃燒器來實(shí)現(xiàn)，其主要目的就是減少煤燃燒過程中NOx的生成量、降低省煤器出口煙氣中的NOx含量。SCR脫硝技術(shù)則是使省煤器出口煙氣中的NOx與還原劑NH3在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到降低排放煙氣中NOx含量的目的。

SCR法脫硝的基本原理可分析如下：

SCR脫硝的技術(shù)其主要的化學(xué)反應(yīng)有兩個(gè)過程，即4NO+4HN3+O2=4N2+6H2O，2NO2+4NH3+O2=4N2+6H2O。通過稀釋風(fēng)機(jī)將還原性的氣體NH3以及空氣混合氣體吹入到SCR反應(yīng)器內(nèi)，同時(shí)與來自省煤器的的煙氣相互混合，在合適的溫度以及相關(guān)催化劑的作用下，將煙氣中混有的NOx變成N2以及H2O。

采用SCR技術(shù)脫硝有很多優(yōu)勢(shì)，首先是其反應(yīng)所需的溫度不高，在300℃～450℃就好；其次，其效率很高，一般脫硝能夠達(dá)到80%的水平；再則，設(shè)備運(yùn)行可靠、平穩(wěn)、安全；最后，就是不會(huì)產(chǎn)生二次污染，環(huán)保性能良好。

雖然SCR工藝技術(shù)可以達(dá)到我們降低NOx排放量的一般要求，但是當(dāng)前的環(huán)保局勢(shì)不容樂觀，所以我們需要對(duì)自己有更高的要求。一個(gè)新的技術(shù)新的名詞就這么應(yīng)運(yùn)而生——超低排放。

3 超低排放

什么叫超低排放？一般情況下我們將在煤質(zhì)適宜時(shí)，利用技術(shù)手段將煤電機(jī)組中煙塵的排放量低于10mg/m3，二氧化硫的排放量低于35mg/m3，氮氧化合物的排放量低于50mg/m3的稱之為超低排放機(jī)組。

那么，如何才能使我們平時(shí)100mg/m3的NOx排放量降低到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的50mg/m3呢？

SCR反應(yīng)器中的煙氣溫度一般設(shè)計(jì)要求為320℃～420℃之間，如果機(jī)組負(fù)荷不高，就會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入SCR反應(yīng)器中煙溫很難維持在320℃以上，從而使得脫硝工作難以進(jìn)行。但是又由于環(huán)保需求，煙氣脫硝必須一直處于運(yùn)行狀態(tài)。那么，提高日平均脫硝效率，降低NOx排放量的關(guān)鍵就得在低負(fù)荷時(shí)提高進(jìn)入到SCR反應(yīng)器中的煙氣溫度。

加省煤器煙氣旁路技術(shù)和分級(jí)省煤器技術(shù)都是能在保證電廠經(jīng)濟(jì)性的前提下提高煙氣溫度的有效技術(shù)措施。

1）省煤器煙氣旁路技術(shù)指的是增加一個(gè)旁路，將部分煙氣直接進(jìn)入到SCR反應(yīng)裝置中，減少進(jìn)入省煤器用于加熱水的煙氣量，也使得SCR反應(yīng)區(qū)內(nèi)的煙氣溫度得以提升。同時(shí)在旁路系統(tǒng)中，還裝設(shè)了一個(gè)煙氣擋板用語控制進(jìn)入SCR反應(yīng)區(qū)中的煙氣量，通過調(diào)節(jié)擋板的開度，從而使得煙氣的溫度得到有效的控制。

2）級(jí)省煤器技術(shù)主要是減少原省煤器的換熱面，進(jìn)而減少進(jìn)入SCR反應(yīng)區(qū)前的煙氣熱損失， 提高進(jìn)入SCR 反應(yīng)區(qū)的煙氣溫度。同時(shí)在SCR后增加二級(jí)省煤器，對(duì)給水進(jìn)一步進(jìn)行加熱。

除了利用增加省煤器煙氣旁路技術(shù)和分級(jí)省煤器技術(shù)來降低NOx排放量，還有一種不需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行大面積改造的方式——增加SCR反應(yīng)器催化劑。下面就以浙能樂清電廠#1機(jī)為例，對(duì)次方式進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

浙能樂清電廠#1機(jī)脫硝裝置SCR系統(tǒng)與主體工程同步設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行，本工程采用選擇性還原SCR工藝，以液氨作為還原劑的脫硝工藝方案。催化劑層數(shù)按2+1設(shè)置，系統(tǒng)不設(shè)置煙氣旁路和省煤器旁路。

一臺(tái)鍋爐配置兩臺(tái)SCR反應(yīng)器，煙氣通過省煤器對(duì)水進(jìn)行加熱后，通過SCR脫硝裝置，之后在進(jìn)入到空氣預(yù)熱器。反應(yīng)器內(nèi)設(shè)計(jì)有三層催化劑支撐結(jié)構(gòu)，前期安裝上兩層，待其活性下降到一定程度后再安裝第三層。在每一層催化劑模塊上都有配置聲波吹灰器，避免因催化劑堆積而影響脫硝的效果。該SCR反應(yīng)器使用初期，使用上兩層催化劑。根據(jù)一定時(shí)期的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析可知，兩層催化劑正常運(yùn)行可使煙道出口的NOx含量降至mg/ m3，滿足環(huán)保對(duì)脫硝的一般要求。為了使出口NOx含量達(dá)到超低排放要求，浙能樂清電廠#1機(jī)嘗試著在原有2層催化劑的基礎(chǔ)上增加了第三層催化劑。經(jīng)過運(yùn)行監(jiān)測(cè)，得出了以下數(shù)據(jù)。

由表1可知，增加催化劑方式對(duì)降低NOx排放量有著明顯的效果。

4 結(jié)論

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)特別是煤電燃燒中NOx的排放量越來越受到了大家的關(guān)注。如果要嚴(yán)格控制NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)，那么就必須采用SCR技術(shù)來對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝處理，從而降低NOx的排放。在我國，脫硝技術(shù)雖然處于剛起步階段，但是控制NOx排放是全球性的任務(wù)，通過先進(jìn)技術(shù)，在保證經(jīng)濟(jì)性的前提下，改造現(xiàn)有系統(tǒng)，使煙氣中NOx的排放量達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，甚至是超超低排放標(biāo)準(zhǔn)成為了每一位煤電研究人員和工作人員堅(jiān)持不懈的研究課題。