火力發(fā)電廠煙氣脫硝技術研究

張林寶

摘 要 火力發(fā)電廠所產(chǎn)生的氮氧化物會對環(huán)境造成較大的危害，因此煙氣脫硝技術就顯得尤為重要，引起人們的高度重視，如注重反應器位置的布置、SCR旁路的設置、還原劑的選擇、催化劑的選擇等。希望本文能為火力發(fā)電廠煙氣脫硝技術的研究提供一些借鑒性建議。

關鍵詞 火力發(fā)電廠;煙氣脫硝技術;工藝

引言

現(xiàn)今隨著社會的飛速發(fā)展，環(huán)境受到較大的破壞，同時，火力發(fā)電廠中的氮氧化物會對大氣造成危害，當其與碳氧化物結合后，將變成光化學煙霧，人們的身體受到較為嚴重的危害。當前火力發(fā)電廠的數(shù)量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，民眾的生活也被影響，如若未及時采取相應的解決措施，后果會更加嚴重?；鹆Πl(fā)電廠應認識到環(huán)境污染的危害，運用良好的方法來對污染物進行處理，促使人類處于健康的生活環(huán)境中。

1煙氣脫硝技術的必要性

在通常情況下，煤炭是火力發(fā)電廠開展工作的介質，然而煤炭中存在眾多的氮氧化物，它對環(huán)境、民眾的健康造成威脅，現(xiàn)今城市化建設進程加快，人們的用電需求與日俱增，裝機規(guī)模也在變大，氮氧化物的排放量持續(xù)增加，應及時運用合理的解決手段，才能將危害程度降到最低。對于熱力型氮氧化物來說，總量與溫度存在緊密的聯(lián)系，當溫度升高時，生成量會持續(xù)擴大;對于燃料型氮氧化物來說，主要在高參數(shù)鍋爐中生成，在總生成量中占據(jù)較大的比例;快速性氮氧化物在燃氣燃燒過程中生成，當含氮量較多時，氮氧化物的含量也會持續(xù)上升[1]。當前火力發(fā)電廠的數(shù)量在增加，人們應該優(yōu)化處理手段，及時運用煙氣脫硝技術來改善大氣環(huán)境。目前，社會經(jīng)濟發(fā)展速度顯著加快，民眾的生活質量也在明顯提升，火力發(fā)電是最重要的電力能源來源渠道，煤炭是產(chǎn)生電力的燃料，但是其會對環(huán)境造成危害，應該及時的改善此種現(xiàn)狀。

2火力發(fā)電廠煙氣脫硝技術的具體內容

2.1 液氨脫硝技術

液氨脫硝技術其主要的原理，主要是選擇性催化還原脫硝技術（SCR），在氮氧化物（NOx）選擇催化還原過程中，通過加氨（NH3），在320～400℃，TI-V-W（Mo）催化劑的作用下， 可以把NOx 轉化為氮氣（N2）和水（H2O）。液氨相對尿素來說經(jīng)濟性好，但是安全性差，液氨的運輸與儲存有嚴格的標準規(guī)定，所以很多電廠在進行液氨改尿素改造[2]。

2.2 尿素水解技術

尿素水解技術，其主要的原理在于，尿素在水的作用下分解成氨和二氧化碳的過程。將尿素輸送到尿素溶解罐，經(jīng)攪拌器的攪拌溶解形成60%的尿素溶液，混合泵再將溶液送到尿素溶液儲罐，尿素溶液經(jīng)輸送泵送至水解反應器，飽和蒸汽通過管束進入水解反應器，尿素溶液在150～250℃，1.5～3.0MPa下發(fā)生分解反應，轉化成二氧化碳和氨氣，水解后的殘留液體回收到系統(tǒng)設備中重復利用，以減少系統(tǒng)的熱損失。尿素水解產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳進入緩沖罐，再由緩沖罐輸送到鍋爐的噴氨系統(tǒng)進行脫硝。對于尿素水解技術來說，它能夠達到較高的脫硝效率，花費較少的資金便能達到優(yōu)良的效果，它已經(jīng)成為一種主流的技術。然而此種技術也會存在相應的不足之處，水解過程中會產(chǎn)生一些酸性物質（如氨基甲酸銨等），氨基甲酸銨會對設備造成腐蝕，而水解反應器溫度較高，因此更易受到腐蝕而造成泄漏現(xiàn)象，再加上水解反應器中壓力較高，在運行過程中存在極大的安全隱患。

2.3 尿素熱解技術

尿素熱解技術指將配置好的尿素溶液通過尿素溶液給料泵、計量及分配裝置、霧化噴嘴以后進入分解室，在600℃，0.1MPa的條件下分解，生成NH3，H2O和CO2，稀釋空氣經(jīng)加熱后也進入分解室，與生成的分解產(chǎn)物氨氣和二氧化碳混合，經(jīng)充分混合后由氨噴射系統(tǒng)進入脫硝煙道。尿素熱解工藝在使用過程中也存在一些問題。由于采用尿素熱解法，尿素熱解設備和管道應注意保溫，尤其是在北方地區(qū)在實際操作中如果不加伴熱帶（電伴熱或者蒸汽伴熱）在尿素輸送過程中會發(fā)生結晶現(xiàn)象，另外尿素溶液在熱解室里的停留時間太短，未分解的尿素也會在熱解室的尾部形成結晶，在煙氣脫硝系統(tǒng)投運初期，在噴氨格柵管道手動閥前后段有大量的蜂窩狀的沉積物，這不僅影響尿素的使用效率，而且還影響到脫硝系統(tǒng)運的安全和穩(wěn)定性。稀釋風的溫度太低、流量大再加上系統(tǒng)需氨量大，尿素熱解需求的熱量大，所以尿素熱解裝置在運行過程中能耗較大[3]。

2.4 SNCR脫硝技術

選擇性非催化還原（SNCR）屬于一種降低傳統(tǒng)發(fā)電廠氮氧化物排放的手段。其主要的工藝是把氨以及尿素注入鍋爐的燃燒室，是在無催化劑的情況下，在煙氣溫度介于760-1090℃之間的地方與燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物反應。其主要的化學氧化還原反應產(chǎn)物依次為分子氮（N2），二氧化碳（CO2）和水（H2O）。反應必須在一定溫度范圍內，代表性的有760-1090℃下有足夠的反應時間才能有效。在較低的溫度下，NO和氨不反應。沒有反應的氨被稱為氨逃逸，氨可以與其他燃燒物質如三氧化硫（SO3）反應形成銨鹽，對后面的設備造成危害。同時SNCR技術相對于SCR技術來說，脫硝效率比較低。

當前，工業(yè)上主要類型的脫硝工藝：選擇性催化還原（SCR）以及選擇性非催化還原（SNCR）。SCR脫硝裝置對于像燃煤電廠這樣的大型燃燒工廠非常多見，而SNCR技術通常可以在循環(huán)流化床鍋爐、中小型焚燒廠（如城市垃圾焚燒爐（MWI））中找到。

3火力發(fā)電廠煙氣脫硝技術的選型思路

3.1 反應器位置的布置

反應器的位置應該合理的選擇，可運用高塵區(qū)安裝與低塵區(qū)安裝的手段，在進行高塵區(qū)安裝時，催化劑的防磨損度需明顯提高，防堵塞度也應顯著增強，在實施低塵區(qū)安裝時，各個區(qū)域的溫度較低。同時，催化劑的反應還需要依靠相應的輔助設備，所花費的資金會逐漸增多，人們的籌劃力度同時顯著提高。目前反應器主要安裝在省煤器與空預器中間位置，此位置溫度有利于反應器更好地參加催化反應[4]。

3.2 SCR旁路的設置

電廠平時運行過程中經(jīng)常維持在低負荷狀態(tài)，但低負荷時的反應器入口溫度偏低，不能滿足脫硝系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定投運的要求，其中脫硝逃逸的氨氣與煙氣中的SO3反應會堵塞和腐蝕設備。部分電廠為了能夠實現(xiàn)全負荷脫硝，增加了脫硝煙道旁路。即脫硝煙道旁路從低溫過熱器入口開兩路煙道至SCR反應器入口煙道。當?shù)拓摵蛇\行時，旁路煙道打開，讓省煤器中高溫煙氣進入脫硝系統(tǒng)促進催化劑反應。但設置的SCR旁路在增加擋板的基礎上，投資成本也會顯著提高，系統(tǒng)也呈現(xiàn)復雜的特性，當旁路煙道未被長期的使用后，旁路擋板中會出現(xiàn)許多灰塵，開啟時較為卡頓，同時眾多灰塵會進入到空預器中。

3.3 還原劑的選擇

良好的還原劑能夠保障煙氣脫硝技術穩(wěn)定進行，它與投資成本存在緊密的聯(lián)系，純氨的毒性強，并且是易燃易爆的物質，應該運用安全的措施來進行防治，運輸中的成本才會明顯下降。當運用氨水時，運輸中的體積較為龐大，運輸成本也會提升，運輸、裝卸過程十分煩瑣，產(chǎn)生事故的概率較大。每種還原劑都具有不同的特性，如果還原劑運用不當，可能會產(chǎn)生嚴重的后果。當火力發(fā)電廠運用煤炭進行發(fā)電后，產(chǎn)生的物質必然會對環(huán)境造成污染，現(xiàn)今人們的用電量與日俱增，發(fā)電廠產(chǎn)生的氮氧化物的排放量也會持續(xù)上升，還原劑的選擇具有規(guī)范性，處理效率才能增強，保證環(huán)境受到較少程度的破壞。

3.4 催化劑的選擇

催化劑是脫硝工藝中的最主要因素，在正常情況下，脫硝催化劑能夠進行反復運用，不過在SCR裝置運行過程中，不同因素在一定程度上都會值得催化劑活性縮減，壽命偏低，因此催化劑的體積應該盡可能縮小，并對溫度、煤質成分等進行全面的考量，對催化劑的體積進行全面的整合，并合理的選擇催化劑[5]。

4結束語

總而言之，火力發(fā)電廠中的煙氣脫硝技術具有十分重要的作用，人們應該良好的運用此項技術，知曉每種還原劑的使用方法，實踐中才會出現(xiàn)較少的問題。此外，我國需積極的學習國外的處理經(jīng)驗，將其良好地融入我國的煙氣處理流程中，促使氮氧化物獲得合理的處理，環(huán)境受到較少的破壞。

參考文獻

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