煙氣脫硝技術(shù)在火電廠項(xiàng)目中的應(yīng)用分析策

柴磊+馬俊飛+戴瑜

摘要：氮氧化物是導(dǎo)致大氣污染的重要原因之一，同時(shí)氮氧化物形成的酸雨還會(huì)對(duì)森林資源以及土地資源造成破壞。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展以及人們環(huán)保意識(shí)的提升，人們對(duì)燃煤煙氣氮氧化物治理工作的關(guān)注度也在不斷提升。當(dāng)前階段，在火電廠項(xiàng)目中比較常用的煙氣脫硝技術(shù)主要包括選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(shù)以及選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)兩種。本文將就選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)研究闡述。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硝技術(shù)；火電廠項(xiàng)目；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌的關(guān)鍵時(shí)期，傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)向創(chuàng)新近些年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國對(duì)能源的需求也在持續(xù)提升。目前，燃煤仍舊是我國使用的重要能源形式，每年要排放大量的二氧化硫和氮氧化物，造成了嚴(yán)重的大氣污染，由此引發(fā)的臭氧層破壞以及酸雨現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。因此，在火電廠項(xiàng)目中，煙氣脫硝技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的作用。

1 氮氧化物的生成途徑以及危害分析

1.1 NOx的生成途徑

通過實(shí)踐調(diào)查研究，氮氧化物的生成途徑主要包括三種：

其一，熱力型。空氣中的氮?dú)庠诟邷氐挠绊懴庐a(chǎn)生氧化反應(yīng)生成氮氧化物。

其二，燃料型。燃料中含有的氮氧化物在燃燒的過程中產(chǎn)生熱分解，之后經(jīng)過氧化再次生成氮氧化物。

其三，快速型。燃燒時(shí)空氣中的氮?dú)夂腿玖现械奶細(xì)潆x子團(tuán)發(fā)生反應(yīng)生成氮氧化物。

在上述三種生成方式中，快速型生成氮氧化物只占總數(shù)不足二十分之一，在溫度不高于1300攝氏度的情況下，一般不會(huì)生成熱力型的氮氧化物，一次火電廠從事生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，大部分的氮氧化物都是通過燃料型生成途徑產(chǎn)生的。因此，氮氧化物的排放控制技術(shù)主要包括一次措施以及二次措施兩種類型，其中前者是在燃燒過程中對(duì)氮氧化物生成量進(jìn)行控制，后者則是在氮氧化物生成通過一定的手段將其的從煙氣中脫除。

1.2 氮氧化物的危害

氮氧化物一直以來都是造成大氣污染的主要元兇，尤其是一氧化氮是導(dǎo)致酸雨形成的主要因素。一氧化氮和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成的二氧化氮具有較強(qiáng)的腐蝕性，形成酸雨后會(huì)在重力的作用下重新回到地面，不僅會(huì)對(duì)地表植被、建筑物或是土地造成危害，還會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生較大的威脅，嚴(yán)重破壞地表水生生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)。因此不論是處于保護(hù)環(huán)境還是保障人體健康方面考慮，都要對(duì)火電廠排出的煙氣進(jìn)行脫硝處理。

2 煙氣脫硝技術(shù)

在火電廠項(xiàng)目中，煙氣脫硝普遍情況下可以分為燃燒前脫硝、燃燒過程脫硝以及燃燒后脫硝三個(gè)部分。燃燒前脫硝包括加氫脫硝和清選兩項(xiàng)內(nèi)容。燃燒過程脫硝則包括煙氣再循環(huán)技術(shù)、低溫燃燒以及低氧燃燒等。燃燒后脫硝包括選擇性催化還原脫硝、選擇性非催化還原脫硝、活性炭吸附等。本文將對(duì)燃燒后的脫硝技術(shù)兩種重要脫硝技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述的。

2.1 選擇性非催化煙氣脫硝技術(shù)（SNCR）

選擇性非催化還原法是在不使用催化劑的情況下向爐內(nèi)噴入還原劑氨或是尿素等，將煙氣中的氮氧化物還原為N2和H2O。在NH3和氮氧化物的摩爾比處于2～3范圍內(nèi)時(shí)，脫硝效率可以維持在30%～50%之間。當(dāng)溫度處于950℃上下時(shí)，其反應(yīng)式如下：

4NH3+4NOx+O2→4N2+6H2O

當(dāng)溫度過高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的副作用，其反應(yīng)式為：

4NH3+5O2→4NO+6H2O

而在溫度過低的情況下，其反應(yīng)速度就會(huì)減小，因此在技術(shù)實(shí)際使用的過程中，一定要對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。該工藝由于未使用催化器，因此脫硝的效率較低，同時(shí)在脫硝率相同的情況下，該工藝所需的NH3量要相對(duì)較高，會(huì)導(dǎo)致NH3逸散量的增加。

2.2 選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)（SCR）

選擇性催化還原法是還原劑在催化劑的作用下，選擇性的和氮氧化物發(fā)生反應(yīng)生成氮?dú)夂退谶@一過程中，并未發(fā)生氧化反應(yīng)，因此叫做“選擇性”。其反應(yīng)式如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2→6N2+6H2O

該工藝的原理在催化劑的作用下，向溫度保持在300～420℃之間的煙氣中噴入氨，將氮氧化物還原成氮?dú)夂退?/p>

3 影響煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用效果的因素以及改進(jìn)措施

3.1 煙氣脫硝技術(shù)的影響因素

其一，接觸時(shí)間。通過大量的實(shí)踐研究，煙氣和催化劑的接觸時(shí)間是影響脫除率的重要因素。在一定時(shí)間范圍內(nèi)，隨著接觸時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，脫除率也會(huì)隨之增加，當(dāng)時(shí)間為200ms時(shí)，脫除率達(dá)到最大值。這是因?yàn)闊煔庠诖呋瘎┲械臄U(kuò)散需要一定的時(shí)間。

其二，催化劑。研究表明，催化劑中各成分的含量會(huì)對(duì)氮氧化物的脫除率產(chǎn)生一定的影響。以目前被廣泛使用的催化劑五氧化二釩為例，隨著其含量的不斷增加，脫除率也會(huì)出現(xiàn)明顯增高。但是需要注意，當(dāng)其含量過高時(shí)，會(huì)對(duì)催化劑活動(dòng)產(chǎn)生抑制，反而會(huì)影響到脫除效果。

3.2 改進(jìn)措施

首先，對(duì)火電廠的設(shè)備進(jìn)行更新。其次，在煙氣脫硝技術(shù)使用的過程中，加強(qiáng)對(duì)各個(gè)工序的管理，保障各項(xiàng)工作的有效落實(shí)。其三，適當(dāng)?shù)囊M(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)加大創(chuàng)新研發(fā)力度，研究出一套適合我國國情的煙氣脫硝技術(shù)。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著環(huán)境污染問題的日益惡化，火電廠氮氧化物排放治理已經(jīng)刻不容緩，對(duì)此，我國必須加強(qiáng)對(duì)煙氣脫硝技術(shù)的研究和推廣，為人與自然的持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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