環(huán)保新背景下燃機(jī)脫硝技術(shù)的選擇研究

邱秀婷+皮元豐

摘要：在環(huán)境保護(hù)要求越來越高、人們環(huán)保意愿越來越強(qiáng)烈的今天，作為傳統(tǒng)的污染大戶，燃機(jī)系統(tǒng)燃煤的脫硝技術(shù)的選擇對(duì)于控制系統(tǒng)氮氧化物排放、降低大氣污染變得尤為重要。本文就目前國內(nèi)外采用的燃機(jī)脫硝技術(shù)進(jìn)行簡要的介紹并對(duì)其未來的持續(xù)改進(jìn)提供一定的參考意見。

關(guān)鍵詞：環(huán)境保護(hù)；污染；氮氧化物；燃機(jī)

中圖分類號(hào)：X324 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2017）03-0147-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.076

Abstract：The more intense in environmental protection have become increasingly demanding， peoples environmental protection will become today， as the traditional polluters， gas turbine system of coal denitration technology for emission control system， nitrogen oxide reducing air pollution becomes particularly important. In this paper， the current domestic and foreign use of denitration technology and a brief introduction of its future continuous improvement to provide some reference.

Key words：Environmental protection； pollution； nitrogen oxides；Gas turbine

隨著時(shí)代的發(fā)展和文明的進(jìn)步，環(huán)境保護(hù)越來越得到廣大人民群眾強(qiáng)烈的關(guān)注。作為傳統(tǒng)污染大戶的燃機(jī)系統(tǒng)，其燃煤的脫硝工藝的選擇與優(yōu)化就成為了控制大氣環(huán)境污染源之一的氮氧化物排放的重要措施，越來越得到技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。

1 氮氧化物與大氣污染

近年來我國北方地區(qū)出現(xiàn)大面積霧霾現(xiàn)象，國內(nèi)對(duì)氮氧化物的排放采取了嚴(yán)格的控制行為，但由于當(dāng)前國內(nèi)工業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型尚未徹底，部分高污染的火電廠、燃機(jī)系統(tǒng)等仍在運(yùn)行，使得這幾年我國實(shí)際氮氧化物排放量依然高居不下。如圖1所示為2011-2014年主要大氣污染物排放及其變化情況，圖2所示為我國大氣中氮氧化物主要來源分布。

2 燃機(jī)系統(tǒng)主要脫硝技術(shù)手段及特點(diǎn)

燃機(jī)系統(tǒng)主要能量來源來自于燃煤的燃燒。而我國燃煤本身具有著灰分、硫分較高，硫氮磷伴生復(fù)雜等特點(diǎn)，因而長期以來，我國燃機(jī)系統(tǒng)特別是使用燃煤量較大、耗能較高的火力發(fā)電廠、燃料燃燒供能型企業(yè)等組織氮氧化物排放量居高不下，使得整體環(huán)境形成了較為嚴(yán)峻的大氣污染壓力[1]。因而在環(huán)境保護(hù)要求日趨嚴(yán)格的今天，燃機(jī)系統(tǒng)采用經(jīng)濟(jì)適用、高效節(jié)能的脫硝技術(shù)就顯得尤為重要。

目前主流脫硝技術(shù)根據(jù)脫硝節(jié)點(diǎn)選擇主要有燃燒前脫硝、燃燒中脫硝、燃燒后脫硝等幾種類型。

2.1 燃燒前脫硝

燃燒前脫硝是對(duì)燃煤進(jìn)行預(yù)先脫氮處理的方法。它主要通過加氫脫硝、洗選等方式在燃煤進(jìn)入燃機(jī)系統(tǒng)前通過化學(xué)或物理方法除去燃煤中存在的氮元素（一般為硝基團(tuán)），從源頭上進(jìn)行氮含量控制。雖然從理論上而言，這種根源上控制方法是最為可靠有效的，但由于加氫脫硝成本較高、洗選方式采用物理脫硝法脫硝效果并不理想等客觀限制，實(shí)際脫硝效果并不盡如人意，特別是在我國原煤品級(jí)原本不高的條件下，燃燒前脫硝法實(shí)際不具備足夠的經(jīng)濟(jì)可靠性。

2.2 燃燒中脫硝

燃燒中脫硝的工藝技術(shù)基礎(chǔ)植根于燃煤燃燒過程中氮氧化物的生成機(jī)理。燃煤燃燒過程中生成的氮氧化物一方面來源于燃煤中氮元素特別是硝基團(tuán)與氧的直接氧化，另一方面來源于高溫系統(tǒng)下氮和氧的化合反應(yīng)[2]。為了有效解決燃煤燃燒中氮氧化物生成較多的問題，盡可能地減少系統(tǒng)中實(shí)際存在的氮氧化物含量，因而開發(fā)除了低溫燃燒、低氧燃燒、CFB燃燒技術(shù)、采用低NOx燃燒器技術(shù)、煤粉濃淡分離、煙氣再循環(huán)技術(shù)等脫硝方式。

燃燒中脫硝方式可以在源頭上控制氮氧化物的產(chǎn)生，能夠極大程度地減少燃機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生的氮氧化物，但由于爐內(nèi)脫硝效率相對(duì)較低，并不能大幅度的降低或者完全避免氮氧化物的產(chǎn)出，對(duì)于日趨嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)形勢(shì)而言并不能完全滿足需要。

2.3 燃燒后脫硝

燃燒后脫硝也即煙氣脫硝，是目前而言脫硝效率最高、產(chǎn)出污染物最少的一種脫硝方式。目前廣泛采用的脫硝技術(shù)主要有選擇性非催化還原脫硝（SNCR）、選擇性催化還原脫硝（SCR）、活性炭吸附脫硝等。在新的科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下，近年來也出現(xiàn)了電子束脫硝的新技術(shù)。

如圖3所示為當(dāng)前燃煤主要采用的脫硝技術(shù)。

3 選擇性催化還原法（SCR）及其應(yīng)用特點(diǎn)

以下對(duì)SCR法進(jìn)行簡要介紹。選擇性催化還原法（SCR）是指在催化劑的作用下，利用還原劑（如氨氣、尿素）等對(duì)氮氧化物的還原功能，“有選擇性”地與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)并生成無毒無污染的氮?dú)夂退拿撓跫夹g(shù)。該技術(shù)在脫硝時(shí)，還原劑（如NH3）與含氮氧化物的煙氣在混合后進(jìn)入脫氮中樞——脫氮反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)催化劑的作用下反應(yīng)生成N2和H2O，從而實(shí)現(xiàn)降低排出煙氣中氮氧化物含量的目的。

這種脫硝方式對(duì)鍋爐煙氣氮氧化物控制效果十分顯著（脫氮效率可達(dá)80%以上），而且經(jīng)過多年的發(fā)展技術(shù)相對(duì)成熟，工藝流程相對(duì)簡單、設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、易于操作和維護(hù)管理。因而在國內(nèi)外的煙氣脫硝處理中，使用較為廣泛。

4 結(jié)束語

2015年1月1日施行的新環(huán)境保護(hù)法更是給環(huán)境保護(hù)、環(huán)境有害因素控制、環(huán)境污染追責(zé)提出了更高的要求和更重的任務(wù)。因而作為大氣氮氧化物污染主要污染來源的燃機(jī)系統(tǒng)使用企業(yè)，應(yīng)更加重視脫硝技術(shù)的選擇和使用，通過改進(jìn)脫硝技術(shù)來不斷提高廢氣排放要求，從而為降低大氣環(huán)境污染作出一份貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 沙乖鳳.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)研究進(jìn)展[J].化學(xué)研究，2013，（03）：315-321.

[2] 宋闖等.燃煤煙氣脫硝技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2010，（01）：63-65.

[3] 高宏亮等.燃煤工業(yè)鍋爐煙氣濕法脫硫脫硝技術(shù)探討[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2014，（05）：12-14.

收稿日期：2017-05-11

作者簡介：邱秀婷（1986-），女，本科，環(huán)保工程師，研究方向?yàn)殡娏Νh(huán)保。