針對火電廠鍋爐煙氣脫硝工藝的相關研究

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:作為火電廠基本的生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，鍋爐煙氣脫硝工藝的良好應用對于提高火電廠總體生產(chǎn)效益及經(jīng)濟效益具有重要作用。本文首先介紹了火電廠鍋爐煙氣脫硝工藝的研究現(xiàn)狀，然后具體探討了火電廠鍋爐常用煙氣脫硝技術，以期為相關技術與研究人員提供參考。

在當前電力需求迅速增長的趨勢下，火電廠排放的煙氣污染日益嚴重。煙氣中包含二氧化硫、煙塵和NOx等較多污染物，其中二氧化硫與煙塵的治理已獲得較高的成效，而NOx的治理才初露頭角。NOx不僅會造成嚴重的環(huán)境污染，其還會破壞臭氧層，引發(fā)較多的酸雨，進而危害人們的身體健康。如何控制NOx排放水平、提高電廠整體生態(tài)效益已成為火電廠企業(yè)面臨的重大課題。因此，加強有關火電廠鍋爐煙氣脫硝工藝的研究，對于改善電廠煙氣脫硝工藝水平具有重要的現(xiàn)實意義。

1火電廠鍋爐煙氣脫硝工藝的研究現(xiàn)狀

NOx活性及水溶性都比較低，處理難度較大，對于技術水平的要求比較高。當前煙氣脫硝工藝主要包含四類：（1）依照脫硝作用機理可分為吸收、催化還原、吸附三種；（2）依據(jù)NOx產(chǎn)生順序可分為燃料前脫硝、燃料中脫硝和煙氣脫硝三種；（3）依照脫硝工作介質可分為濕法與干法兩種；（4）依照脫硝機理可分為等離子體過程NOx治理技術和傳統(tǒng)NOx治理技術。

其中燃燒后脫硝技術中比較常用的選擇性非催化還原脫硝技術、選擇性催化還原脫硝技術和SCR/SNCR混合技術。在此三種技術中選擇性非催化還原脫硝技術的成本較低，其在成本要求不高的企業(yè)中比較常用，所以其市場需求較高；選擇性催化還原脫硝技術具有最佳的脫硝效率，其可符合當前執(zhí)行最為嚴格的環(huán)保規(guī)范標準，所以其市場前景相對廣闊；

SCR/SNCR混合技術是將SCR與SNCR脫硝的良性優(yōu)點共同融合形成的一種技術，其具有較高的脫硝效率、較低的成本費用、較小的反應塔體積、較少的催化劑用量、較強的空間適應性等優(yōu)勢，所以該種技術的市場需求會逐漸擴大。當前在煙氣脫硝裝置的具體使用中，選擇性催化還原脫硝技術的應用率在87%左右，是現(xiàn)在各類火電廠采用的主要煙氣脫硝技術。

2火電廠常用煙氣脫硝技術

2.1選擇性催化還原脫硝技術

此種技術是指在使用催化劑的條件下，煙氣中的會NOx與氨水等還原劑作用生成無害的氮與水，由此清除煙氣中的NOx。選擇性表示煙氣中的NOx與還原劑NH3進行還原反應，而非煙氣中的氧氣與NH3發(fā)生反應。

（1）系統(tǒng)組成：選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)主要由氨儲存與處理系統(tǒng)、SCR反應器與輔助系統(tǒng)、氨注入系統(tǒng)組成。其基本處理流程為：將還原劑轉換為液體狀態(tài)儲存在氨罐中，并使用灌裝卡車進行輸送；先利用蒸發(fā)器對液態(tài)氨進行蒸發(fā)企劃，然后將其注入到SCR系統(tǒng)中；將氣化后的氨與稀釋空氣進行充分混合，利用噴氨格柵將其噴入到SCR反應器上部的煙氣內；完全混合的煙氣及還原劑會在反應器內不斷作用，由此便能清除NOx。

（2）技術原理：在催化劑調價下，將氨注入溫度在280～420℃的煙氣中，可把還原為H2O和N2?；痉磻ǎ?/p>

6NO2+8NH3→7NO2+12H2O

4NO+4NH3+O2→6H2O+4N2

2NO2+4NH3+O2→6H2O+3N2

6NO+4NH3→5N2+6H2O

（3）催化劑選用：催化劑的選擇標準包含以下幾點：①較強的SO2抵抗力；②較廣的溫度適應范圍；③較小的壓力損失；④對NOx較高的清除率；⑤較低的SO2/SO3轉化率。

依據(jù)工作溫度可將催化劑劃分為低溫型與高溫型。低溫型催化劑基本成本多包含V2O5、MnO等，其通常適用于180℃的工作溫度條件下，在燃氣、燃油電廠中應用比較廣泛；高溫型催化劑基本成本多包含V2O5、TiO2等，其通常適用于280～400℃的工作溫度，在燃重油電廠、燃煤電廠和燃氣電廠中應用比較廣泛。

2.2選擇性非催化還原脫硝技術

該種技術是在鍋爐爐內注入尿素、NH3等還原劑，使其同NOx發(fā)生選擇性反應，因未使用催化劑，所以需在高溫區(qū)內添加還原劑。還原劑注入爐膛內溫度在850～1100℃的范圍區(qū)域內，可快速分解為NH3，進而與NOx反應形成水和N2。此技術的反應器主要為爐膛。

（1）系統(tǒng)組成：選擇性非催化還原脫硝可分為四個過程：還原劑噴入及儲存；還原劑計量輸出，同水混合稀釋；將充分稀釋后的還原劑噴入到鍋爐的恰當位置；煙氣與還原劑相互作用發(fā)生反應。

其系統(tǒng)設計主要曹勇模塊化方式，通常分為還原劑計量模塊、還原劑循環(huán)模塊、還原劑均分模塊、還原劑水稀釋模塊、還原劑注入器模塊等部分。

（2）技術原理：當溫度控制在850～1100℃范圍內，且未使用催化劑時，尿素或NH3等氨基還原劑會選擇性與煙氣中的NOx發(fā)生反應形成H2O和N2，且不會與煙氣中的氧氣發(fā)生反應。

當還原劑采用尿素時：NO+CO（NH2）2+1/2O2→2N2+CO2+H2O；

當還原劑采用NH3時：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O，此反應需在950℃的溫度下進行；

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，若溫度高于1100℃，NH3則會發(fā)生氧化反應形成NO，如此會增大NOx的排放濃度。其出現(xiàn)的主要反應為：4NH3+5O2→4NO+6H2O。

（3）技術特點：①參與反應的還原劑不僅可以使用氨，還可使用尿素，且尿素在使用和儲存過程中安全性比較高；②此種技術的脫硝效率通?？刂圃?0%～40%范圍內，若更深層次提高脫硝效率則會加大氨的逃逸率，影響下游設備運行，且容易引發(fā)二次污染；③在催化劑條件下，SCR處理中一些SO2會轉換形成SO3，而在SNCR中不存在此類現(xiàn)象，其氨逃逸率通常調整在5～15ppm之間。

2.3、SNCR/SCR混合技術

（1）系統(tǒng)設計：該系統(tǒng)的前端采用SNCR系統(tǒng)，在鍋爐內還原劑同NOx發(fā)生反應，而后端的SCR系統(tǒng)則對煙氣進行深層次脫硝，以確保還原劑具有較高的利用率；系統(tǒng)SCR選用一層催化劑設置方式，其可解決SNCR氨/氮摩爾比高、氨逃逸率高的缺陷，防止空氣預熱器結垢堵塞；系統(tǒng)中的SNCR系統(tǒng)則能明顯減小SCR設備入口的NOx濃度，進而有效減小SCR反應需用容積，減少系統(tǒng)裝置成本。

（2）工藝特點：相比SCR脫硝技術其成本更低，性價比更高；其既能最大化確保SNCR的NOx還原率，還能保持同SCR相同的NOx還原率；可減小由單獨采用SCR系統(tǒng)帶來的系統(tǒng)壓力損耗、受熱面沾污、催化劑中毒等問題；無需采用危險性較高的氨作為反應劑，大幅度提高了系統(tǒng)運行的安全性。

3結束語

鍋爐煙氣脫硝效率的高低將直接關系著火電廠的整體生產(chǎn)效率及生態(tài)效益，因此，相關技術與研究人員應加強有關火電廠鍋爐煙氣脫硝技術的研究，總結鍋爐煙氣脫硝技術方法及關鍵技術處理要點，以逐步改善電廠鍋爐煙氣脫硝水平。

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