火電廠煙氣脫硝技術(shù)

楊朝棟

摘 要：我國(guó)大氣中的氮氧化物近百分之七十來(lái)自于煤炭的直接燃燒，電力工業(yè)每年會(huì)燃燒大量的煤，會(huì)向大氣中排放大量的氮氧化物，對(duì)環(huán)境造成極大的污染。所以，脫硝技術(shù)在電力工業(yè)一直是大家關(guān)注的焦點(diǎn)，本文就從燃煤電站鍋爐脫硝技術(shù)應(yīng)用談?wù)勛约旱囊?jiàn)解。

關(guān)鍵詞：煙氣 脫硝 技術(shù)

中圖分類號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（c）-0122-01

自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)呈飛速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展相應(yīng)的我國(guó)能源的需求量也大幅增加，然而也給我們的社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，因?yàn)榛剂显谌紵龝r(shí)會(huì)釋放出的CO2、SO2等污染大氣的氣體或粉塵。所以在嚴(yán)峻的環(huán)境污染面前，我們科研人員對(duì)煤等潔凈燃燒技術(shù)進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)，其中國(guó)際上近20年的研究熱點(diǎn)是燃煤氮氧化物的排放技術(shù)。

1 煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展背景

研究表明，我國(guó)煙塵排放量的70%與氮氧化物排放量的80%都是因?yàn)槊旱娜紵斐傻摹６谖覈?guó)的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占了其中的3/4，即75%，這就可以確定我國(guó)的大氣污染主要是煙煤型大氣污染。以往至今甚至是未來(lái)很長(zhǎng)的一段時(shí)間，我國(guó)都是以煤為主要燃燒物的發(fā)展中國(guó)家。而煤燃燒之后便會(huì)排放大量NOx，這是造成大氣污染的污染源。所以，以現(xiàn)在我國(guó)和相關(guān)企業(yè)的實(shí)際情況，脫硝工藝成為當(dāng)今社會(huì)的急切需要。即要求我們?cè)谑褂脮r(shí)，選擇一種或者幾種工藝成熟，符合相關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，投資小又能符合現(xiàn)代嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的脫硝工藝。

2 脫硝技術(shù)介紹

低NOx燃燒技術(shù)顧名思義就是通過(guò)用爐內(nèi)低NOx燃燒技術(shù)的方法，把最終排放出來(lái)的NOx的濃度降低到50%的樣子。就目前來(lái)說(shuō)，最常用且較經(jīng)濟(jì)的方法就是降低燃燒煤鍋爐NOx的排放。低NOx燃燒技術(shù)的投資成本和運(yùn)行費(fèi)用都比較低。在NOx限制排放標(biāo)準(zhǔn)比較低時(shí)，是比較理想的選擇；現(xiàn)階段通用的煙氣脫硝工藝有以下三類：干法、半干法和濕法。干法中包含三種方法：選擇性非催化還原法（SNCR）、選擇性催化還原法（SCR）和電子束聯(lián)合脫硫脫硝法；半干法就是利用活性炭聯(lián)合脫硫脫硝來(lái)降低NOx的排放量；最后一類的濕法主要包括臭氧氧化吸收法。

3 煙氣脫硝技術(shù)原理

煙氣脫硝技術(shù)的原理是在燃料基本燒完后利用還原劑把氣體中的NOx還原成N2。煙氣脫硝技術(shù)根據(jù)反應(yīng)的溫度，解決方式，是否要用催化劑等可分為以下幾種方法：選擇性非催化還原（NSNCR）、液體吸收法、SNCR-SCR綜合法和選擇性催化還原反應(yīng)（SCR）煙氣脫硝的原理是通過(guò)脫硝劑的還原性還原廢氣中的NOx，而還原劑通常是含氮的氨基物質(zhì)，一些常用的還原劑有：液氨、氨水以及尿素。液氨則是一種可壓縮液化的有毒氣體，而且當(dāng)儲(chǔ)存的量超過(guò)100噸的時(shí)候就變成了特大危險(xiǎn)源。尿素是一種農(nóng)用肥料，它的結(jié)晶體一般呈兩種顏色：白色或者淺黃色。它的特性是：吸濕性強(qiáng)且易溶于水。用尿素作為脫硝的還原劑是還需要用專門(mén)的裝置把尿素轉(zhuǎn)化成氨，目前主要有兩種尿素制氨的方法，分別是：水解法和熱解法。

3.1 選擇性催化還原法（SCR）

SCR（Selective Catalytic Reduction〕由美國(guó)Eegelhard公司發(fā)明，并于1959年申請(qǐng)了專利，而日本率先在20世紀(jì)70年代對(duì)該方法實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。它是利用和催化劑鐵、釩、鉻、鈷、鎳及堿金屬在溫度為200℃～450℃時(shí)將NOx還原為N2。NH3具有選擇性，與NOx發(fā)生反應(yīng)，基本上不與O2反應(yīng)。其主要的化學(xué)反應(yīng)如下：

（1）4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

（2）2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O

（3）4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

在上面的反應(yīng)式中反應(yīng)（1）是主反應(yīng)。這是因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下，煙氣中的絕大部分NOx都只是以NO的形式存在。在沒(méi)有催化劑催化時(shí)，這里面的反應(yīng)都只能在一個(gè)很小的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，而在選擇了合適的催化劑的情況下，則會(huì)在一定程度上降低反應(yīng)溫度，同時(shí)也能拓展到適宜電廠實(shí)際情況的290℃～430℃。在通常情況下，煙氣中的絕大部分NOx都只是以NO的形式存在。選擇性還原系統(tǒng)的組成部分包括：氨的儲(chǔ)存系統(tǒng)、反應(yīng)器、氨和空氣的混合系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)、氨噴入系統(tǒng)。絕大部分燃煤電廠的SCR反應(yīng)器都設(shè)置在鍋爐省煤器和空預(yù)器的中間，所以這空間的溫度剛好適宜SCR反應(yīng)器進(jìn)行還原反應(yīng)。為了讓氨與煙氣混合之后在反應(yīng)器內(nèi)和NOx發(fā)生反應(yīng)，則會(huì)把氨噴射在省煤器和SCR反應(yīng)器中間煙道的適當(dāng)位置。

3.2 選擇性非催化還原法（SNCR）原理與運(yùn)用

選擇性非催化還原法（SNCR）又被稱作為熱力脫硝。除了不用催化劑外，它和SCR法的基本原理和化學(xué)反應(yīng)差不多都一樣。為了避免氨被氧化成氮氧化物，在沒(méi)有催化劑的作用下，如果要發(fā)生反應(yīng)則需要高溫介于900℃～1200℃之間，所以溫度的控制尤為重要。NH3或者尿素作為還原劑還原NOx的化學(xué)反應(yīng)為，如下：（以NH3作為還原劑為例）

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O尿素為還原劑：

（1）（NH4）2CO→2NH2+CO

（2）NH2+NO→N2+H2O

（3）CO+NO→N2+CO2

在此反應(yīng)中，當(dāng)溫度變得更高時(shí)，NH3就會(huì)被氧化為NO，即4NH3+5O2→4NO +6H2O。通過(guò)這個(gè)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)我們可以得出：當(dāng)溫度低于900℃時(shí)，會(huì)造成NH3的反應(yīng)不夠完全，因而氨會(huì)發(fā)生漏失；相反，如果溫度過(guò)高，NH3被氧化成NO的量就會(huì)增加，造成NOx排放的濃度增加，由此可以得出SNCR法最重要的是溫度的控制。這個(gè)方法的脫硝效率大概是25%～70%，所以它多作為一種低NOx燃燒技術(shù)的補(bǔ)充解決方案。

4 結(jié)語(yǔ)

我們通過(guò)自主研發(fā)并改進(jìn)和利用引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，加快了國(guó)內(nèi)煙氣脫硝工程發(fā)展的速度，同時(shí)為了達(dá)到最新的減排標(biāo)準(zhǔn)，SCR技術(shù)在整個(gè)行業(yè)中的使用率不斷提高。達(dá)到了現(xiàn)階段我國(guó)煙氣脫硝市場(chǎng)的建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。作為國(guó)家扶植的行業(yè)，煙氣脫硝行業(yè)在政策的影響下，市場(chǎng)需求供不應(yīng)求，整個(gè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)讓業(yè)界人士非常看好。發(fā)電鍋爐的低氮氧化物燃燒技術(shù)結(jié)合選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)是今后煙氣脫硝的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王振宇.燃煤電廠的除塵、脫硫、脫硝技術(shù)[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2005（2）：4-13.endprint