火電廠煙氣脫硝技術探討

摘 要：隨著我國社會經濟的迅速發展，我國的火電行業也在快速發展。但隨之產生的是空氣污染問題的愈演愈烈，火電廠在燃煤過程中排放的二氧化硫及氮氧化物不僅導致霧霾天氣越來越普遍，還成為主要的大氣污染源，威脅著人們的生存和發展。所以控制火電廠的廢氣排放量迫在眉睫，文章就主要針對火電廠的煙氣脫硝技術進行了探討，主要介紹了脫硝技術的幾種方法和它們的優缺點，以便我們更好地改善空氣質量。

關鍵詞：火電廠；煙氣脫硝；技術研究

前言

最近兩年，霧霾等污染性天氣越來越嚴重，已經影響了人們正常的生產生活，威脅人們的生命健康，它的發生與火電廠排放的煙氣中含有的二氧化硫和氮氧化物脫不開關系，社會生活中出現的問題促進了煙氣脫硝技術的發展和應用，煙氣脫硝主要有選擇性催化劑還原法，選擇性非催化還原法及聯合法，作者就這三個方面進行了論述，通過分析它們的技術特點和優缺點，使人們對煙氣脫硝技術有一個較為詳盡的認識，也讓人們更加深入的知道空氣問題產生的原因和解決方法。

1 選擇性催化劑還原法介紹

1.1 選擇性催化劑還原法的內容

選擇性催化劑還原法主要是利用催化劑的作用，用尿素或者是氨氣把煙氣中的氮氧化物還原成氮氣和水。如利用尿素做還原劑時通常采用熱解或水解的方法將尿素溶液熱解為氣體，然后在噴入反應室煙道中。依據脫硝反應器相對于電除塵的安裝位置，可將選擇性催化劑還原法分為高含塵和低含塵兩類，采用低含塵工藝必須滿足催化劑活性對反應溫度的要求，需要安裝蒸汽加熱器和煙氣換熱器，系統復雜，成本過高，所以我們一般使用高含塵工藝，它煙氣溫度高，可以滿足催化劑活性要求，這個工藝主要包括：煙氣系統、還原劑供應系統、廢氣排放系統、控制系統等等。在選擇性催化還原系統中，一般由氨的儲存系統、氨和空氣的混合系統、氨噴入系統、反應器系統及檢測控制器系統等組成，對于火電廠來說，反應器一般安裝在鍋爐省煤器與空預器之間，此處為高粉塵高溫布置，此區間的煙溫有利于脫硝還原反應，氨噴射器則安裝在省煤器與反應器之間的適當位置，催化劑安放在一個固體反應器的箱內，通常垂直布置，煙氣由上向下流動。此煙氣脫硝方法首先由美國的公司發現并于1957年申請專利。后來日本在環保政策的推動下發明了現如今被廣泛使用的催化劑，并分別于1977年和1979年在燃油和燃煤鍋爐上成功投入商業運用，到目前為止技術已經比較嫻熟，而在我國，利用選擇性催化劑還原法進行煙氣脫硝的工作才剛剛起步，技術手段還有待提高，未來的發展空間很大。

1.2 選擇性催化劑還原法的優缺點

選擇性催化劑還原法不僅在世界范圍內應用廣泛具有普遍性，而且它也具有脫硝效率高，脫硝更加徹底和二次污染小的優勢。但同時它也有很多缺點，如飛灰在高溫煙氣流速下碰撞催化劑表面，會使其磨損。煙氣中含有大量的化學氣體也會引起催化劑的中毒。硫酸鹽具有的粘結性和腐蝕性使空預器堵塞腐蝕。灰中氨味較大會影響灰的品質從而影響其出售。實踐證明這種方法雖然好，但也存在著不容忽視的問題，所以我們在具體應用時應當對它的各個環節加以重視，才能取得更好的脫硝效果。但即便如此選擇性催化劑還原法仍然是一項比較有前途的技術，催化劑的成本近年來已經有所降低，使用壽命卻在不斷延長，未來發展前景很好。

2 選擇性非催化還原法介紹

2.1 選擇性非催化還原法的內容

選擇性催化劑還原法運行成本在很大程度上受催化劑壽命的影響，因此選擇性非催化還原法應運而生，最初由美國的一家公司發明，于1974年在日本成功投入應用后，在美國普遍流行起來。這種方法不使用催化劑，而是使用還原劑，即選擇性非催化還原法是在沒有催化劑的時候普遍使用的一種方法，高溫狀態下噴入劑令其分解為氨氣，氨氣會與煙氣中的氮氧化物反應并產生氮氣。此方法對于溫度條件十分敏感，爐膛上噴入點的選擇，也就是所謂的溫度窗口的選擇，是其效率高低的關鍵，理想溫度范圍是850℃～1100℃，并隨反應器類型的變化而有所不同。當反應溫度低于溫度窗口時，會使化學反應不充分，還原效率較低，也易造成空氣預熱器的堵塞。當反應溫度高于溫度窗口時，氧化反應會起主導作用。因此如何選取適合的溫度條件成為此技術成功應用的關鍵。其典型的系統由還原劑儲槽、多層還原劑噴入裝置以及相應的控制系統組成，操作簡單，比較適合對現役機組的改造。此方法的主要影響因素有溫度的高低、還原劑在最佳溫度窗口停留的時間，時間越長，脫硝效率越高、所使用的還原劑類型，因為操作過程中會有氨的泄露，所以還原劑用量要大。為了提高脫硝效率必須在設計階段考慮一下幾個關鍵參數：燃燒類型、鍋爐負荷、爐膛結構、受熱面布置、NO濃度、爐膛溫度分布、爐膛氣流分布以及CO濃度等。

2.2 選擇性非催化還原法的優缺點

雖然選擇性非催化還原法具有脫硝效率低的缺點，但是它的優勢方面更加明顯。由于它不需要改變現有鍋爐的設備設置，而只需要在現有的燃煤鍋爐上增加氨和利尿素槽噴射裝置及其噴射口即可，系統結構比較簡便，不使用催化劑，對鍋爐的正常運行影響小，并且它只需要較小的氨或利尿素槽，可放置在鍋爐鋼架之上而不需要額外的占用其他地方，因此它具有系統簡單投資小，運行阻力小，系統占地面積小等優點。但仍然不可否認的是它的脫硝效率遠低于選擇性催化劑反應，具體采用哪種方法，還應具體情況具體分析。

3 聯合法的介紹

3.1 聯合法的內容

聯合脫硝技術是選擇性催化劑還原法和選擇性非催化還原法的結合，選擇性催化還原法占地面積比較大，費用高。無催化還原法雖然脫硝效率比較低，技術要求高，但成本低，所以在20世紀90年代我國就已經對此著手研究，并成功發明了這種綜合方法。這種方法主要是將還原劑直接噴射進爐膛內，在高溫的狀態下使一部分的氮氧化物去除掉，剩余的未反應的還原劑會進入到選擇性催化還原反應器中和其余的氮氧化物完成催化反應。其實還有一種聯合法，它既可以脫硝也可以脫硫，因前兩種脫硝方法總是有這樣或那樣的不可避免的缺點，所以實際操作中總是會出現很多的問題，國內外的學者根據這一狀況，開始去探究更加便捷的技術。而且硫也是火電廠煙氣排放的主要廢氣之一，能同時消除硫和硝的技術也更加吸引了國內外專家學者的注意。這種聯合法叫做同時脫硫脫硝一體化技術，它是應用一種技術在整個系統內同時脫除二氧化硫和二氧化氮的新的聯合脫除技術，它可以分為兩大類：爐內燃燒過程的同時脫除技術和燃燒后煙氣中的同時脫除技術，其中后者是專家學者研究的重點和今后進行大規模工業化應用的重點，典型的工藝分為干法和濕法兩種。

3.2 聯合法的優缺點

聯合法是兩種脫硝技術的結合，所以說優缺點也介于兩者之間。脫硝效率比選擇性催化還原法的效率低，但比非催化還原法的高。成本要求和技術要求也在兩者之間，所以到底實際上選擇哪種方法，需要根據實際狀況而定。而同時脫硫脫硝一體化技術還正在處于研究階段，尚未得到大規模應用。但其未來的發展前景很大。

4 結束語

改善空氣質量的一個重要措施就是控制二氧化硫和氮氧化物的排放量，而火電廠就是這些廢氣的主要排放地，所以作者在此文中詳細介紹了火電廠煙氣脫硝的三種方法，從中可以看出每一個方法的優缺點。也希望作者的論述能夠給從事相關工作的人員一些啟發，引起火電廠及其相關企業對控制廢氣排放的重視，促使他們對脫硝技術進行更加深入的研究，是我國在這方面的技術水平得以提高，彌補我國在這方面起步晚的劣勢，趕上國際水平。以便于更好的改善空氣質量，解決我國日益嚴重的空氣污染問題。

參考文獻

[1]孫墨杰，楊志山，陳杰，等.基于反硝化菌的煙氣脫硝技術研究進展[J].化工進展，2014，31（6）：1179-1183.

[2]杜濤.聯合脫硫脫硝技術探討[J].科學·環境，2014，9：132.

作者簡介：李鵬春（1982，7-），男，甘肅寧縣人，大學本科學歷，助理工程師，研究方向：火電廠有關脫硝技術。