燃煤電廠的脫硝技術分析

趙彬

摘要：隨著市場經濟競爭日益加劇，各個工業污染排放物對環境產生的污染也越來越嚴重。因此如何降低燃煤電廠的能源消耗和污染排放成為社會各界廣泛研究的重大內容。文章就燃煤電廠的脫硝技術分析，希望能夠為燃煤電廠節能減排提供參考和借鑒。

關鍵詞：燃煤電廠；脫硝；改造

引言

隨著環保標準的不斷提高，電廠鍋爐脫硝改造項目也越來越多，現在SNCR 和SCR 是主要的脫硝技術，在不同的改造項目中根據實際情況進行選用。

一、脫硝技術的應用

1.1NOx的生成原理分析

根據NOx在燃燒過程的生成原理，可以分為燃料型NOx、熱力型NOx以及快速型NOx。燃燒型NOx的生成是指含有氮化物的燃料在燃燒過程中與O2反應生成NOx，一般當燃燒溫度在600～800°C時就會產生，燃燒型NOx是NOx的主要組成部分，約75%～90%的NOx都是燃燒型NOx；熱力型NOx主要在1400°C的高溫燃燒區產生，當溫度低于1000°C時，熱力型NOx產生的量極少，一般觀察不到；快速型NOx是所有NOx中含量最少的，只有在碳氫化合物過濃燃燒時才會出現，數量幾乎可以忽略不計。所以在探討NOx的生成機理時，一般以燃燒型NOx和熱力型NOx為主。

1.2NOx的控制方法

NOx的控制主要分為三步即燃燒前控制、燃燒中控制和燃燒后控制。燃燒前控制主要是指在燃料燃燒前進行脫氮處理，但目前這種技術尚處在研究階段，且技術難度大、成本高，實行的可能性極低；燃燒中控制即燃燒中的脫氮處理，主要從兩個方面入手：一是在燃燒過程中不斷抑制NOx的產生；二是通過一定的方法還原已生成的NOx。通過對NOx的生成機理的研究，我們可以得知，控制NOx生成量的方法是對燃燒區域溫度的控制，降低燃料在高溫燃燒區域停留的時長，同時降低氧氣濃度。目前，廣泛應用的低氮燃燒方法都是在此基礎上進行研發的.燃燒后控制主要是指對燃燒后產生的煙氣進行脫硝處理，脫硝的方法主要包括：選擇性催化還原（SCR）脫硝和選擇性非催化還原（SNCR）脫硝兩種。在燃燒后產生的煙氣中加入含有氮元素的還原劑，在溫度適宜的情況下，可以與煙氣中的NOx發生還原反應，最終生成水和氮氣，從而降低NOx的排放。

二、傳統設備脫硝技術改造方案

通過對上述三種方法的對比，可以將傳統設備脫硝技術方案分為三步。第一步，對設備燃燒器進行改造，通過對燃燒器的改造，降低NOx的生成量，從而達到排放標準。第二步，添加SNCR技術裝置，進一步降低NOx的排放量。第三步，在原有設備的基礎上再添加SCR技術裝置，從而使NOx的排放量降到最低。通過這三步，可以有效降低NOx的排放，達到節能環保、減少污染的目的。

三、脫硝技術改造方案的實施

3.1改造燃燒器

對燃燒器進行改造，就是對煤粉進行二次燃燒，控制NOx的含量和飛灰可燃物的量，實驗證明，改造后的燃燒器可以最大限度的控制NOx的排放量。

3.2添加SNCR技術裝置

SNCR技術是指在無催化劑的條件下，當爐內的溫度達到一定程度時，將還原劑噴入，還原劑與NOx反應生成無害的氮氣和水，SNCR技術的投資小，脫硝效率較高，在進行老機組改造時大多應用此技術。

3.3添加SCR技術裝置

添加SNCR技術設備后，為實現脫硝效率的進一步提高，將SCR技術也應用到鍋爐脫硝中。在進行SCR改造時，要根據設備的實際情況進行操作，部分鍋爐在尾部設置了除塵煙道，尾部無法再進行其他改裝，那么就需要將鍋爐內的省煤器換成H型省煤器，這樣既縮小了省煤器的體積，又不會降低換熱量。改裝完省煤器后，多余的位置就可以安裝SCR技術裝置。這樣做的好處是不影響設備的正常運轉。SCR可以將SNCR中逃逸出來的氨二次吸收，進行脫硝，提升了整體的脫硝效率。SCR脫硝系統包括反應器、催化劑、測量控制系統等，通過加裝SCR技術裝置，NOx的排放得到了有效控制，大大降低了對環境的污染。

3.4脫硝技術改造后的運行控制要點

在對燃煤鍋爐進行脫硝技術改造后，在實際的設備運行中無疑增加了許多的工作量，這也就為設備的正常運行帶來了一定程度上的不穩定因素，對操作人員的日常工作也帶來了挑戰。在設備運行過程中，要保證鍋爐安全穩定的燃燒，同時，還要注意控制NOx的產生量不能超過標準數值。設備運轉中，在減少NOx生成量的同時還要注意減少氨氣的噴入量，通過燃燒，使SNCR技術和SCR技術充分配合，降低NOx的同時保證鍋爐的運行效率。除此外，在設備運行中還要加大監控力度，監察排放指標，當數值瀕臨臨界值或超出臨界值時，要及時調整，降低NOx的排放。下面對重點環節進行分析說明：

（1）催化劑壽命。由于催化劑等使用壽命長短受到催化劑活性的影響，且表面活性會隨著催化劑的使用而持續降低，催化劑失活主要分為兩種：物理失活和化學失活。物理失活主要是指因爐內高溫煅燒造成，催化劑內的固體顆粒附著表面造成的失活。化學失活主要指重金屬、堿性物質反應造成的催化劑中毒。在實際操作中，由于燃料燃燒造成的飛灰可能會造成催化劑失活。另外，由于飛灰中鈣含量較高，爐內的三氧化硫與氧化鈣反應，產生硫酸鈣，附著在催化劑表面造成催化劑活性降低。

（2）反應溫度。當反應器內溫度超過催化劑反應最佳溫度上限時，副反應加劇，促使反應器內氨氣與氧氣反應生NO，NO的轉化率較低，造成脫硝效率降低。而且，當溫度過高時，催化劑的微孔和通道會發生變形，減小有效接觸面積，導致催化劑的活性被大幅度降低。當反應器內溫度過低時，催化劑的反應受到抑制，導致反應效率持續降低，造成脫硝效果差。因此在運行時要著重控制煙溫，避免對催化劑造成影響。

（3）氨逃逸的控制。氨逃逸會造成嚴重的環境污染，另外氨逃逸后會與煙氣中的SO2反應，堵塞空預器。因此，應著重控制噴氨量，并將其作為日常管理控制工作的一部分。要保證氨逃逸表測量結果的準確性，鍋爐設備正常運轉時，SCR出口中氨逃逸量應不超過3ppm，如果超過，需要減少氨氣的噴入量，等逃逸量降到小于3ppm的范圍內再進行處理，當鍋爐內發生局部噴氨過量時，要及時調整。設備正常運轉時，要定期處理SCR入口處的積灰，減少堵塞，當空預器差壓、SCR差壓增大時，應進行聲波或蒸汽除灰，直到差壓恢復至正常水平為止。

四、取得效果

燃煤鍋爐實施脫硝技術改造后，通過一段時間的運行，在現場操作人員掌握操作技能后，可優化生產流程，實質性減少NOx 的排放量，確保NOx 的排放量達到國家標準。改造后鍋爐的氣壓、氣溫等均保持改造前的水平，保證了鍋爐的正常運轉，這標志著脫硝技術對燃煤鍋爐的改造取得了十分顯著的成效。

五、結束語

在傳統煤粉鍋爐的改造過程中運用脫硝技術，必須從鍋爐自身的情況出發，合理、科學地運用脫硝技術，不僅需要保障脫硝率符合環境保護標準，也需要對企業脫硝過程中所產生的費用進行有效的控制，從而使脫硝技術的運用價值達到最大化。

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（作者單位：河北國華滄東發電有限責任公司）