國(guó)內(nèi)燃煤電廠煙氣脫硝發(fā)展探析

王皓

摘 要：本文將通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)燃煤電廠煙氣脫硝現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，同時(shí)分析國(guó)內(nèi)燃煤電廠煙氣脫硝發(fā)展過(guò)程中存在的各類問(wèn)題，進(jìn)而提出合理化的發(fā)展建議，以期為有關(guān)部門提供可靠參考。

關(guān)鍵詞：中國(guó);燃煤電廠;煙氣脫硝

引言：在大氣中，氮氧化物屬于最主要的一類污染物，其主要的產(chǎn)生途徑為空氣和化石燃料于高溫中燃燒，重點(diǎn)包含了一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）以及一氧化二氮（N2O）。其中一氧化氮含量最高，超過(guò)了90%。氮氧化物除了會(huì)威脅到人體身心健康，更會(huì)形成光化學(xué)煙霧、酸雨等破壞環(huán)境的不良物質(zhì)。

1國(guó)內(nèi)燃煤電廠煙氣脫硝的現(xiàn)狀

1.1脫硝裝置

在2008年，國(guó)內(nèi)已建的脫硝機(jī)組超過(guò)了1億kW[1]。脫硝裝置建設(shè)的現(xiàn)狀主要是由建設(shè)燃煤機(jī)組時(shí)影響環(huán)境的相應(yīng)評(píng)價(jià)、審批和政府所規(guī)定氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)雙重作用下而形成的。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)燃煤電廠煙氣脫硝如今已是我國(guó)環(huán)境保護(hù)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要面對(duì)問(wèn)題之一。

1.2脫硝工藝

我國(guó)如今很多燃煤機(jī)組篩選使用的相關(guān)技術(shù)，主要為SCR技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)結(jié)構(gòu)很容易被實(shí)現(xiàn)，其脫硝效率高達(dá)90%，同時(shí)在煙氣脫硝時(shí)并不會(huì)產(chǎn)生任何副產(chǎn)物，所以并不會(huì)引發(fā)后續(xù)污染。該技術(shù)已經(jīng)成為在全球范圍內(nèi)運(yùn)用覆蓋面最廣的一項(xiàng)技術(shù)。在我國(guó)，運(yùn)用SCR技術(shù)的煙氣脫硝機(jī)組，其總體占比高達(dá)90%。

1.3SCR煙氣脫硝技術(shù)

（1）國(guó)內(nèi)有關(guān)承包商已經(jīng)基本擁有脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試以及運(yùn)營(yíng)等能力。

（2）我國(guó)目前很多燃煤電廠仍然會(huì)引入國(guó)外更為先進(jìn)的技術(shù)，然而其中一部分企業(yè)也開(kāi)始注重在國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)之上展開(kāi)學(xué)習(xí)、掌握以及創(chuàng)新，甚至個(gè)別企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出了具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的相應(yīng)技術(shù)。在對(duì)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行研發(fā)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的靜態(tài)混合器設(shè)備、液氨還原劑系統(tǒng)以及噴氨格柵設(shè)備等，然而依然有包括關(guān)鍵儀表儀器、尿素水熱解系統(tǒng)以及聲波吹灰器等設(shè)備依然沒(méi)有國(guó)產(chǎn)化。

1.4產(chǎn)業(yè)化管理

我國(guó)政府有關(guān)部門整在持續(xù)性對(duì)燃煤電廠煙氣脫硝管理力度進(jìn)行加大，各大相關(guān)企業(yè)也逐步落實(shí)政府頒布的相應(yīng)要求對(duì)應(yīng)當(dāng)維持的自律規(guī)范加以制定、執(zhí)行。

相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)燃煤電廠煙氣脫硝的有關(guān)管理工作依然較為滯后，仍需對(duì)國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)加以借鑒和積累，進(jìn)而根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際情況對(duì)與我國(guó)實(shí)際發(fā)展需求相符的管理制度。

2國(guó)內(nèi)燃煤電廠煙氣脫硝發(fā)展過(guò)程中的問(wèn)題

2.1系統(tǒng)性差的相關(guān)技術(shù)規(guī)范

相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)燃煤電廠煙氣脫硝相關(guān)工作的開(kāi)展依然處在初級(jí)發(fā)展階段，由于燃煤電廠各不相同，其引進(jìn)的相應(yīng)脫硝系統(tǒng)也并不完全相同，加之政府有關(guān)部門所制定的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺少能夠參照的統(tǒng)一系統(tǒng)。因此，不管是實(shí)際脫硝工作，還是脫硝整體產(chǎn)業(yè)，其相關(guān)技術(shù)規(guī)范都嚴(yán)重缺乏系統(tǒng)性，而這將會(huì)嚴(yán)重影響燃煤電廠煙氣脫硝的未來(lái)發(fā)展[2]。

2.2未充分掌握脫硝技術(shù)

SCR煙氣脫硝技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用相對(duì)較為簡(jiǎn)便，然而此類技術(shù)的核心技術(shù)很難被有效突破。而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，此類技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及相應(yīng)設(shè)備使用的主要途徑依然為項(xiàng)目合作或者從外引進(jìn)，如今仍然缺乏完整解決方案。在對(duì)此項(xiàng)技術(shù)加以引進(jìn)的過(guò)程中，引進(jìn)的多為系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但是卻很難充分掌握SCR煙氣脫硝技術(shù)的CFD流暢模擬、核心技術(shù)以及物理流動(dòng)模型等。

2.3尚未國(guó)產(chǎn)化的脫硝催化劑

對(duì)于SCR煙氣脫硝技術(shù)而言，其核心便是脫硝催化劑。然而在我國(guó)如今的相關(guān)工藝發(fā)展情況下，脫硝所使用的TiO2基催化劑，仍然要從歐洲或者日本引進(jìn)。雖然國(guó)內(nèi)已經(jīng)擁有脫硝催化劑的生產(chǎn)線，然而其依然需要引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備以及生產(chǎn)原料，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)性僅僅負(fù)責(zé)日常的加工生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，所以使得國(guó)內(nèi)燃煤電廠具有較高的脫硫成本。

3國(guó)內(nèi)燃煤電廠煙氣脫硝發(fā)展的合理化建議

有關(guān)部門為了能夠使使燃煤電廠市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力得到有效提升，同時(shí)使生產(chǎn)電能過(guò)程中環(huán)境污染有所下降，在對(duì)燃煤發(fā)電機(jī)組整體容量進(jìn)行增加時(shí)，還應(yīng)當(dāng)重視技術(shù)、制度兩層面，制定相應(yīng)措施來(lái)脫硝處理排放氣體。

3.1對(duì)制定、篩選煙氣脫脂技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化

在對(duì)已有燃煤電廠展開(kāi)技術(shù)改造工作或者進(jìn)行燃煤電廠的新建施工時(shí)，還應(yīng)當(dāng)對(duì)以下各類影響因素展開(kāi)全面考慮，并且分別從燃燒后的煙氣脫硝以及燃燒過(guò)程的全面控制兩方面出發(fā)，對(duì)相應(yīng)技術(shù)展開(kāi)進(jìn)一步研發(fā)，從而促使相應(yīng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，進(jìn)而使煙氣脫硝的成本得到有效降低。

（1）在進(jìn)行燃煤發(fā)電的時(shí)候，燃煤電廠需要最大限度地選擇低氮燃燒技術(shù)對(duì)鍋爐燃燒的整個(gè)過(guò)程加以控制甚至抑制，從而減少或者避免生成氮氧化物。

（2）如果存在不能達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)選擇合適的脫硝技術(shù)全面展開(kāi)脫硝處理（優(yōu)選SCR脫硝技術(shù)）。在此過(guò)程中，有關(guān)部門還需要推動(dòng)并且鼓勵(lì)SCR技術(shù)及其設(shè)備的研發(fā)以及公關(guān)，進(jìn)而推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化的早日實(shí)現(xiàn)。

（3）加大研發(fā)脫硝催化劑的力度，努力借助自主研發(fā)使國(guó)產(chǎn)化得以有效實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而使煙氣脫硝進(jìn)程中所生成的二次污染被有效降低。

（4）推動(dòng)并且鼓勵(lì)大力開(kāi)展除塵、脫硫以及脫硝一體化技術(shù)研發(fā)工作，全面強(qiáng)化國(guó)內(nèi)燃煤電廠在所處市場(chǎng)當(dāng)中的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3.2推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展早日實(shí)現(xiàn)規(guī)范化以及制度化

有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)致力于逐步建立健全有關(guān)脫硝技術(shù)的相應(yīng)體系，對(duì)所需法律法規(guī)進(jìn)行進(jìn)一步完善，同時(shí)強(qiáng)化煙氣排放的監(jiān)管工作，這些對(duì)于推動(dòng)國(guó)內(nèi)對(duì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)脫硝技術(shù)進(jìn)行深入研發(fā)具有深遠(yuǎn)影響。除此之外，上述工作的全面落實(shí)，還能夠確保其向著產(chǎn)業(yè)會(huì)方向更和諧、健康、穩(wěn)定、長(zhǎng)遠(yuǎn)地發(fā)展。

3.3掌握SCR脫硝技術(shù)的主要流程

在SCR煙氣脫硝技術(shù)系統(tǒng)當(dāng)中，重點(diǎn)包含了控制檢測(cè)系統(tǒng)、氨儲(chǔ)存系統(tǒng)、SCR旁路、空氣/氨噴霧系統(tǒng)、省煤器旁路以及催化反應(yīng)器系統(tǒng)等。在實(shí)際處理過(guò)程中，SCR脫硝技術(shù)的主要流程為：

所需液氨被液氨罐車運(yùn)送至液氨儲(chǔ)罐中，隨后由蒸發(fā)器對(duì)液氨進(jìn)行蒸發(fā)，使之成為氨氣，再對(duì)氨氣進(jìn)行加熱，直至常溫后將其送到氨緩沖槽當(dāng)中以作備用。在開(kāi)啟相應(yīng)工作后，對(duì)氨緩沖槽當(dāng)中備用氨氣進(jìn)行減壓處理，隨后由空氣/氨混合器充分混合空氣以及氨氣，進(jìn)而將其送入相應(yīng)煙道當(dāng)中的噴氨格柵，在經(jīng)由靜態(tài)混合器充分混合煙氣和氨氣，以便使混合氣體進(jìn)入SCR反應(yīng)器當(dāng)中。最終，將充分混合之后的煙氣以及還原劑在催化劑作用之下反應(yīng)，充分反應(yīng)后將其去除。

用此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硝，往往具備較高的脫除率，僅需噴入合適的量，混合到煙氣當(dāng)中的氨氣能夠基本與煙氣進(jìn)行充分地反應(yīng)，僅僅存在極少部分氨氣出現(xiàn)“氨逃逸”現(xiàn)象。在通常情況下，如果是新建SCR脫硝技術(shù)系統(tǒng)，將會(huì)存在很低的“氨逃逸”量。然而需要有關(guān)部門注意的是，在該系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)間不斷變長(zhǎng)的過(guò)程中，其所應(yīng)用催化劑的表面時(shí)常會(huì)存在失活、堵塞以及被飛蓋的狀況，從而導(dǎo)致氨逃逸量急速上升。所以，若想確保煙氣排放量能夠達(dá)到國(guó)際要求標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)使SCR反應(yīng)器當(dāng)中的噴氨量有所提升。對(duì)于電站鍋爐脫硝項(xiàng)目而言，SCR反應(yīng)器應(yīng)該被安裝在省煤器與空預(yù)器300-400℃間位置。

經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐可知，此系統(tǒng)脫硝效率能夠高達(dá)90%，其所用設(shè)施能夠可靠運(yùn)行，沒(méi)有二次污染，并且不會(huì)影響到鍋爐的自身日常工作。

結(jié)論：總體而言，電力資源當(dāng)前已經(jīng)屬于社會(huì)發(fā)展最關(guān)鍵的一類能源。其中以燃煤為基礎(chǔ)的火力發(fā)電更是我國(guó)最重要的一類發(fā)電方式。在能源得到有效確保的同時(shí)，倘若沒(méi)有引進(jìn)相應(yīng)合理方法、技術(shù)，將會(huì)很難控制電廠排放的氮氧化物，進(jìn)而影響民眾生活和身體健康，有關(guān)部門必須對(duì)電廠煙氣脫硝發(fā)展予以高度重視。

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