環保新背景下燃機脫硝技術的選擇研究

邱秀婷+皮元豐

摘要：在環境保護要求越來越高、人們環保意愿越來越強烈的今天，作為傳統的污染大戶，燃機系統燃煤的脫硝技術的選擇對于控制系統氮氧化物排放、降低大氣污染變得尤為重要。本文就目前國內外采用的燃機脫硝技術進行簡要的介紹并對其未來的持續改進提供一定的參考意見。

關鍵詞：環境保護；污染；氮氧化物；燃機

中圖分類號：X324 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著時代的發展和文明的進步，環境保護越來越得到廣大人民群眾強烈的關注。作為傳統污染大戶的燃機系統，其燃煤的脫硝工藝的選擇與優化就成為了控制大氣環境污染源之一的氮氧化物排放的重要措施，越來越得到技術人員的廣泛關注。

1 氮氧化物與大氣污染

近年來我國北方地區出現大面積霧霾現象，國內對氮氧化物的排放采取了嚴格的控制行為，但由于當前國內工業結構轉型尚未徹底，部分高污染的火電廠、燃機系統等仍在運行，使得這幾年我國實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 燃機系統主要脫硝技術手段及特點

燃機系統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，硫氮磷伴生復雜等特點，因而長期以來，我國燃機系統特別是使用燃煤量較大、耗能較高的火力發電廠、燃料燃燒供能型企業等組織氮氧化物排放量居高不下，使得整體環境形成了較為嚴峻的大氣污染壓力[1]。因而在環境保護要求日趨嚴格的今天，燃機系統采用經濟適用、高效節能的脫硝技術就顯得尤為重要。

目前主流脫硝技術根據脫硝節點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

燃燒前脫硝是對燃煤進行預先脫氮處理的方法。它主要通過加氫脫硝、洗選等方式在燃煤進入燃機系統前通過化學或物理方法除去燃煤中存在的氮元素（一般為硝基團），從源頭上進行氮含量控制。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，實際脫硝效果并不盡如人意，特別是在我國原煤品級原本不高的條件下，燃燒前脫硝法實際不具備足夠的經濟可靠性。

2.2 燃燒中脫硝

燃燒中脫硝的工藝技術基礎植根于燃煤燃燒過程中氮氧化物的生成機理。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與氧的直接氧化，另一方面來源于高溫系統下氮和氧的化合反應[2]。為了有效解決燃煤燃燒中氮氧化物生成較多的問題，盡可能地減少系統中實際存在的氮氧化物含量，因而開發除了低溫燃燒、低氧燃燒、CFB燃燒技術、采用低NOx燃燒器技術、煤粉濃淡分離、煙氣再循環技術等脫硝方式。

燃燒中脫硝方式可以在源頭上控制氮氧化物的產生，能夠極大程度地減少燃機系統中產生的氮氧化物，但由于爐內脫硝效率相對較低，并不能大幅度的降低或者完全避免氮氧化物的產出，對于日趨嚴峻的環境保護形勢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、產出污染物最少的一種脫硝方式。目前廣泛采用的脫硝技術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。在新的科學技術的帶動下，近年來也出現了電子束脫硝的新技術。

如圖3所示為當前燃煤主要采用的脫硝技術。

3 選擇性催化還原法（SCR）及其應用特點

以下對SCR法進行簡要介紹。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并生成無毒無污染的氮氣和水的脫硝技術。該技術在脫硝時，還原劑（如NH3）與含氮氧化物的煙氣在混合后進入脫氮中樞——脫氮反應器，在反應器內催化劑的作用下反應生成N2和H2O，從而實現降低排出煙氣中氮氧化物含量的目的。

這種脫硝方式對鍋爐煙氣氮氧化物控制效果十分顯著（脫氮效率可達80%以上），而且經過多年的發展技術相對成熟，工藝流程相對簡單、設備結構相對簡單、易于操作和維護管理。因而在國內外的煙氣脫硝處理中，使用較為廣泛。

4 結束語

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

參考文獻

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

[2] 宋闖等.燃煤煙氣脫硝技術研究進展[J].環境保護與循環經濟，2010，（01）：63-65.

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

收稿日期：2017-05-11

作者簡介：邱秀婷（1986-），女，本科，環保工程師，研究方向為電力環保。