燃煤鍋爐的選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)探討

趙治宇

（張北縣環(huán)境保護(hù)局 河北張家口 076450）

引言

煤炭是國家主要能量來源之一，但在燃燒應(yīng)用的過程中會對大氣造成嚴(yán)重污染，尤其是北方集中供熱企業(yè)的燃煤鍋爐，不僅要控制SO2的排放，還要控制NOx的排放。近年來，隨著人們環(huán)保意識的提高，對選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)的研究也在逐漸加強(qiáng)。

1 選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)噴氨量控制

隨著環(huán)保力度的提高，NOx的污染引起了各界的高度重視，對于燃煤鍋爐NOx排放量的控制方式主要包括了兩種，分別為：低NOx燃燒技術(shù)以及煙氣脫硝技術(shù)。相比較之下，SCR技術(shù)對爐膛的影響較小、且脫硝率較高，是目前應(yīng)用最為廣泛的脫硝技術(shù)，根據(jù)國家的實(shí)際應(yīng)用情況來看，當(dāng)前國家SCR技術(shù)中采用的噴氨量控制方式有兩種，分別為：固定氨氮摩爾比控制方式以及出口NOx定值控制方式。需要注意的是，雖然SCR技術(shù)是目前一個用最廣泛的方式方法，脫出效率較高，但是使用高溫催化劑時，必須要對煙氣進(jìn)行重新加熱，在這樣的情況下，就會導(dǎo)致費(fèi)用增加，成本提高，因此必須要開發(fā)出一種低溫催化劑，進(jìn)一步降低運(yùn)行費(fèi)用[1]。

2 選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)催化劑設(shè)計

在SCR技術(shù)中，催化劑是最為關(guān)鍵、最為核心的部件，直接影響到了SCR技術(shù)的應(yīng)用效果，催化劑可以從微觀和宏觀兩個方面入手進(jìn)行分析，在實(shí)際設(shè)計的過程中主要考慮三個方面的問題，分別為：煤種、燃燒方式、排放特點(diǎn)。首先就要選擇SCR技術(shù)中催化劑的類型，目前常見的類型有三種，分別為：蜂窩式、板式和其他形式。其中蜂窩式是最為常見的催化劑形式，占據(jù)了60%-70%的份額，其次是板式占據(jù)了20%的份額，蜂窩式催化劑的表面積較大、抗熱沖擊力較強(qiáng)，但是抗灰阻塞的能力一般。板式則正好相反，其抗灰阻力較強(qiáng)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，但是表層活性材料容易脫落。除了催化劑的類型外，還要考慮催化劑的組成成分，在SCR工藝技術(shù)中的催化劑主要分為兩個分布，一種是活性成分；另一種是承載材料。承載材料中主要包括：TiO2、Fe2O3、Al2O3等，其中TiO2的抗二氧化硫的能力較強(qiáng)，現(xiàn)如今已經(jīng)成為了主流的承載材料，此外還有很多其他的材料，但是因?yàn)檎急攘枯^小，因此不會對脫硝工藝造成影響。最后，還要對催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，包括：孔間距、壁厚、尺寸。以蜂窩式催化劑為例，孔間距設(shè)計要控制在3.7mm-7.4mm之間，具體的取值要根據(jù)煙氣中的粉塵含量。壁厚是根據(jù)煙氣粉體含量以及沖刷速度進(jìn)行確定，一般情況下，大部分催化劑壁厚取1mm，蜂窩式在1.0mm-2.4mm，板式在1.5mm-2.0mm。在確定了催化劑之后，就可以將催化劑安置在一個固定的箱體之中，保證煙氣能夠和催化劑進(jìn)行完全的接觸，一般可以分為高煙氣段布置、低煙氣段布置、尾部煙氣段布置，這三種布置方式。具體的布置方式要根據(jù)企業(yè)內(nèi)采用的工藝流程確定。

3 選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用案例

為了進(jìn)一步驗(yàn)證SCR技術(shù)的應(yīng)用效果，本文選擇了張北縣某個集中供熱企業(yè)，針對該企業(yè)使用的燃煤鍋爐為例，展開實(shí)際分析。因?yàn)樵撈髽I(yè)中使用的煤種較為復(fù)雜，所以煙氣中含有的NOx排放量相對較大，煙氣脫硝的難度較大，最終該企業(yè)選擇安裝了SCR技術(shù)。綜合考慮企業(yè)的實(shí)際情況以及SCR技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行要求后，在省煤器和空氣預(yù)熱器之間放置了反應(yīng)器，并且在反應(yīng)器上方和垂直方向上分別為安置了煙氣導(dǎo)流裝置、NH3噴射隔欄以及催化劑床。不僅如此，為了避免煙氣泄露，還在催化劑床的周圍安裝了封閉系統(tǒng)，保證煙氣不會出現(xiàn)泄漏的情況。催化劑是SCR技術(shù)系統(tǒng)中最為核心的設(shè)備，因此在實(shí)際使用的過程中必須要對煙氣中含有的Na、Ca、Si、As引起注意，這些成分會讓催化劑喪失活性，這就需要企業(yè)人員及時的更換催化劑。根據(jù)實(shí)際情況來看，SCR技術(shù)系統(tǒng)可以有效解決燃煤鍋爐的煙氣污染問題，由此證明，中國必須要盡快加強(qiáng)關(guān)于SCR技術(shù)系統(tǒng)的研究、引進(jìn)、開發(fā)工作，從而對燃煤鍋爐的NOx排放污染問題進(jìn)行更加有效的解決控制[2]。

結(jié)語

綜上所述，SCR因其本身技術(shù)成熟、工作效率高等方面特點(diǎn)，在各國都得到了廣泛的應(yīng)用。隨著中國環(huán)境保護(hù)工作的不斷落實(shí)，傳統(tǒng)的脫硝工作已經(jīng)無法滿足全新的環(huán)保要求，因此必須要全面推廣SCR技術(shù)系統(tǒng)，為供熱企業(yè)、電廠企業(yè)提供更好的技術(shù)，有效解決供熱、電力企業(yè)存在的環(huán)境治理問題。