基于火電廠煙氣脫硝技術(shù)的研究

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:火電廠未經(jīng)處理的煙氣中，含有大量的氮氧化物，基本是以NOx的方式排放到空氣中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，直接降低了空氣的質(zhì)量水平?；痣姀S煙氣脫硝已經(jīng)成為重要的環(huán)保項目，全面采用煙氣脫硝技術(shù)，控制煙氣中的氮氧化物，做好脫硝環(huán)保的工作。

關(guān)鍵詞：火電廠；煙氣脫硝技術(shù)；技術(shù)原理

火電廠運行的過程中，容易造成空氣污染，增加了環(huán)境保護(hù)的壓力。近幾年，我國在火電廠內(nèi)采用煙氣脫硝技術(shù)，用于降低排放煙氣中氮氧化物的含量，改善排放煙氣的質(zhì)量。煙氣脫硝技術(shù)在火電廠中發(fā)揮重要的作用，有利于減輕排放煙氣的污染性，所以，脫硝技術(shù)在電力工業(yè)一直是大家關(guān)注的焦點，本文就從燃煤電站鍋爐脫硝技術(shù)應(yīng)用談?wù)勛约旱囊娊狻?/p>

一、煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展背景

我國煙塵排放量的70%與氮氧化物排放量的80%都是因為煤的燃燒造成的。我國的大氣污染主要是煙煤型大氣污染，在我國的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占了其中的3/4，即75%。以往至今甚至是未來很長的一段時間，我國都是以煤為主要燃燒物的發(fā)展中國家。

而煤燃燒后便會排放大量NOx，這是造成大氣污染的污染源。所以，以現(xiàn)在我國和相關(guān)企業(yè)的實際情況，脫硝工藝成為當(dāng)今社會的急切需要。要求在使用時選擇一種或者幾種工藝成熟，符合相關(guān)經(jīng)濟指標(biāo)，投資小又能符合現(xiàn)代嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的脫硝工藝。

二、火電廠煙氣脫硝技術(shù)分析

2.1選擇性催化還原

火電廠內(nèi)煙氣排放中的氮氧化物達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后才能排放到空氣中，傳統(tǒng)低氮技術(shù)存在一定的局限性，無法達(dá)到煙氣凈化的標(biāo)準(zhǔn)，為降低NOx的含量，推行煙氣脫硝技術(shù)。煙氣脫硝技術(shù)中的選型性催化還原，即：SCR，需要在催化劑的條件下完成脫硝，常用的催化劑有：CO、NH3，主動還原火電廠煙氣排放中的NOx，促使其轉(zhuǎn)化成水和N2，保持300℃-450℃的高溫環(huán)境，確保SCR脫硝的效率。

2.2低溫SCR

低溫SCR也是煙氣脫硝技術(shù)的一種，此類脫硝工藝需要按照SCR的反應(yīng)原理，促使化學(xué)反應(yīng)中的催化劑能夠適應(yīng)在低溫環(huán)境中，溫度范圍是120℃-300℃。低溫SCR技術(shù)對火電廠煙氣中的NOx，具有選擇還原的優(yōu)勢，與普通SCR相比，表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。低溫SCR技術(shù)的嚴(yán)重主要體現(xiàn)在三個方面：

（1）低溫環(huán)境下催化劑的活性表現(xiàn)，催化劑反饋出的狀態(tài)；（2）低溫SCR技術(shù)在火電廠煙氣排放中的應(yīng)用，是否受到外界環(huán)境的影響，特別是脫硝環(huán)境中的NH4NO3、（NH4）2SO4等物質(zhì)，以免降低煙氣脫硝的效果；（3）低溫狀態(tài)下，煙氣脫硝、環(huán)境中潛在的水蒸氣是否影響低溫SCR的反應(yīng)。

三、煙氣脫硝技術(shù)原理

煙氣脫硝技術(shù)的原理是在燃料基本燒完后利用還原劑把氣體中的NOx還原成N2。煙氣脫硝技術(shù)根據(jù)反應(yīng)的溫度，解決方式，是否要用催化劑等可分為以下幾種方法：選擇性非催化還原（NSNCR）、液體吸收法、SNCR-SCR綜合法和選擇性催化還原反應(yīng)（SCR）煙氣脫硝的原理是通過脫硝劑的還原性還原廢氣中的NOx，而還原劑通常是含氮的氨基物質(zhì)，一些常用的還原劑有：液氨、氨水以及尿素。

液氨則是一種可壓縮液化的有毒氣體，而且當(dāng)儲存的量超過100噸的時候就變成了特大危險源。尿素是一種農(nóng)用肥料，它的結(jié)晶體一般呈兩種顏色：白色或者淺黃色。它的特性是：吸濕性強且易溶于水。用尿素作為脫硝的還原劑是還需要用專門的裝置把尿素轉(zhuǎn)化成氨，目前主要有兩種尿素制氨的方法，分別是：水解法和熱解法。

3.1選擇性催化還原法（SCR）

SCR（Selective Catalytic Reduction〕由美國Eegelhard公司發(fā)明，并于1959年申請了專利，而日本率先在20世紀(jì)70年代對該方法實現(xiàn)了工業(yè)化。

它是利用和催化劑鐵、釩、鉻、鈷、鎳及堿金屬在溫度為200℃～450℃時將NOx還原為N2。NH3具有選擇性，與NOx發(fā)生反應(yīng)，基本上不與O2反應(yīng)。其主要的化學(xué)反應(yīng)如下：

（1）4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

（2）2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O

（3）4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

在上面的反應(yīng)式中反應(yīng)（1）是主反應(yīng)。這是因為在通常情況下，煙氣中的絕大部分NOx都只是以NO的形式存在。在沒有催化劑催化時，這里面的反應(yīng)都只能在一個很小的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，而在選擇了合適的催化劑的情況下，則會在一定程度上降低反應(yīng)溫度，同時也能拓展到適宜電廠實際情況的290℃～430℃。

在通常情況下，煙氣中的絕大部分NOx都只是以NO的形式存在。選擇性還原系統(tǒng)的組成部分包括：氨的儲存系統(tǒng)、反應(yīng)器、氨和空氣的混合系統(tǒng)、監(jiān)測控制系統(tǒng)、氨噴入系統(tǒng)。絕大部分燃煤電廠的SCR反應(yīng)器都設(shè)置在鍋爐省煤器和空預(yù)器的中間，所以這空間的溫度剛好適宜SCR反應(yīng)器進(jìn)行還原反應(yīng)。為了讓氨與煙氣混合之后在反應(yīng)器內(nèi)和NOx發(fā)生反應(yīng)，則會把氨噴射在省煤器和SCR反應(yīng)器中間煙道的適當(dāng)位置。

3.2選擇性非催化還原法（SNCR）原理與運用

選擇性非催化還原法（SNCR）又被稱作為熱力脫硝。除了不用催化劑外，它和SCR法的基本原理和化學(xué)反應(yīng)差不多都一樣。為了避免氨被氧化成氮氧化物，在沒有催化劑的作用下，如果要發(fā)生反應(yīng)則需要高溫介于900℃～1200℃之間，因此溫度的控制尤為重要。NH3或者尿素作為還原劑還原NOx的化學(xué)反應(yīng)為，如下：（以NH3作為還原劑為例）

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O尿素為還原劑：

（1）（NH4）2CO→2NH2+CO

（2）NH2+NO→N2+H2O

（3）CO+NO→N2+CO2

在此反應(yīng)中，當(dāng)溫度變得更高時，NH3就會被氧化為NO，即4NH3+5O2→4NO+6H2O。通過這個反應(yīng)實驗我們可以得出：當(dāng)溫度低于900℃時，會造成NH3的反應(yīng)不夠完全，因而氨會發(fā)生漏失；如果溫度過高，NH3被氧化成NO的量就會增加，造成NOx排放的濃度增加，由此可以得出SNCR法最重要的是溫度的控制。這個方法的脫硝效率大概是25%～70%，多作為一種低NOx燃燒技術(shù)的補充解決方案。

四、火電廠煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展

我國在“十二五”會議中明確指出了氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)，表明煙氣脫硝技術(shù)的重要性，也預(yù)示著脫硝技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?。我國比較成熟的是NOx的燃燒控制，在控制過程中減小NOx，實現(xiàn)煙氣脫硝，但是相比燃燒后NOx控制，仍舊潛在弊端，因此，我國將火電廠煙氣脫硝技術(shù)的定位轉(zhuǎn)向燃燒后控制，促進(jìn)以SCR為代表的煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展，提升煙氣脫硝技術(shù)的應(yīng)用水平，SCR逐漸成為火電廠煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展重點，具備優(yōu)質(zhì)的發(fā)展前景。

結(jié)束語：

火電廠煙氣排放中的氮氧化物，對空氣環(huán)境的污染很大，也是環(huán)境治理中的一大難題?；痣姀S煙氣中氮氧化物的含量非常高，必須采取煙氣脫硝技術(shù)，才能實現(xiàn)清潔的煙氣排放，以免影響空氣質(zhì)量。隨著火電廠的運行與發(fā)展，煙氣脫硝技術(shù)面臨著巨大的壓力，所以結(jié)合煙氣脫硝技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用現(xiàn)狀，推進(jìn)煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展。

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