燃煤电厂烟气脱硝技术现状探讨分析

苏梦笑 郝晓丽 龚琦

【摘要】：摘要：燃煤电厂在燃煤发电过程中其产生的氮氧化物对环境的危害是不言而喻的，这些都促进着烟气的脱硝技术的发展，本文着重介绍了燃煤电厂烟气脱硝技术的要点，探讨了SCR及SNCR脱硝技术工艺，从其工艺流程、布置方式及催化剂种类等方面进行了阐论，并讨论了其在燃煤电厂工程应用中所要注意的问题。

【关键词】：燃煤电厂；脱硝技术；工艺；SCR法

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着我国经济的发展与环保要求的提高，环境保护已经成为了当今比较热门的话题，烟气中氮氧化物的排放与控制越来越引起人们重视，尤其是作为排放量比较大的燃煤发电厂，其的排放严重污染了环境，尤其是它与碳氢化物造成的化学反应产生光化学烟雾，对人体健康和生态环境造成了极大地危害。如何抑制的排放，成为当今控制大气污染的重要工作之一。由于我国以煤炭为主的能源消耗结构，电厂成为了用煤大户，即也成为了排放的重点单位，如果这种情况不加以遏制将会造成很严重的后果，因此电厂燃煤锅炉的的减排与控制是今后所要解决问题的关键。如何将这些污染降到最低与采用什么样的方法处理这些污染物将会是一个非常值得研究的话题。而现阶段对燃煤产生的控制的技术包括三种：燃烧前对煤脱氮、燃烧中采用低氮氧化物燃烧的方法、燃烧后使用烟气脱硝技术。而其中易于实现处理的即为燃烧后使用烟气脱硝技术，其主要运用SCR法进行处理，取得了比较良好的效果。

一、烟气脱硝技术的必要性

总的来讲，火力发电厂一般都采用煤炭来进行工作，这些煤炭生成的火焰中含有很多的氮氧化物，而且很多火电厂本身的总装机容量有限，所以氮氧化物的排放量也将逐渐上升。随着我国现代化建设的不断推进，用电需求的不断增加，火力发电厂装机规模也将快速扩大，氮氧化物排放量必然一天天形成恶性循环，所以我们非常有必要对其进行相应的遏制，否则人类的生活乃至健康都将受到严重的威胁。具体来讲，氮氧化物的生成机理可分为三种：首先是热力型氮氧化物，这种类型的氮氧化物生成量与燃烧温度的关系很大，如果温度比较高，热力型氮氧化物的生成量可以达到20%；其次是燃料型氮氧化物，这种氮氧化物主要产生于高参数锅炉，它的生成量可以高达总生成量的60%；最后则是快速性氮氧化物，它是在煤气燃烧的过程中生成的，总的来讲，煤炭中含氮量越大，那么其产生的氮氧化物也就越多。

二、脱硝技术的内容

1燃烧前的脱硝技术

顾名思义，燃烧前脱硝技术即在煤燃烧前对其进行脱氮处理或选用含氮量比低的燃料来替代煤，从源头上控制化物的产生量，为后续排放减轻压力。但这种方法就现在的研发状况来说，处理成本比较高，技术难度大且不成熟，所以这种方法只能在书面上，没有大的实际操作价值。

2 燃烧中氮氧化物控制技术

低氮氧化物燃烧技术即是通过改变燃烧的条件来降低燃料燃烧过程产生的各种技术措施，现阶段主要包括降低着火区域浓度和降低燃烧温度两种技术。在目前的技术水平下，若采用低燃烧技术最多可使的生成量降低60％左右，但若想更大程度的降低烟气中的，还需要采用烟气脱硝技术对排放量进行控制。

3 燃烧后烟气脱硝技术

燃烧后脱硝技术也就是我们现在所说的硝烟脱硝法，是指通过各种物理、化学过程使烟气中的还原为氮气和其他物质，或者将中不溶于水的NO氧化为易溶于水的，然后通过碱吸收剂吸收，还有一种是直接通过溶液吸收。这种方法也是当前脱硝技术中比较有效，而且技术含量相对成熟的方法。就目前的硝烟技术而言，可以分为有催化剂还原法和无催化剂还原法及混合法三种。选择性催化剂还原法（SCR）是在烟气中喷入氨，在催化剂作用下，与NO发生化学反应，从而减少烟气中的NO的含量。这种脱硝的方法已成为目前国内外燃煤电站脱硝的主流技术。其大多数燃煤发电站采用此种技术。

三、选择性催化还原法(SCR)的原理及流程

SCR脱硝的原理是将注入烟道与烟气混合，在催化剂条件下，使其中的还原成和水，其发生的化学反应如下方程式。

4NO+4+→4+6

6NO+→5+6

6+8→7+12

2+4+→3+6

罐装卡车运输储存于氨罐中的液态氨，液态氨经由蒸发器时蒸发气化，气化的氨然后和稀释空气混合，通过喷氨格栅喷入SCR反应器的上游的烟气中；与烟气充分混合均匀后进入SCR的专用反应器，氨在催化剂的作用下，选择性地与烟气中的发生化学反应,将转换成无害的氮气和水蒸气，从而去除。

四．SCR法运行中常见的问题

从国外所建的SCR法烟气脱硝工程运行的情况来看，SCR法烟气脱硝工程在运行中出现的问题主要集中在以下几个方面：

(1)催化剂的磨损，主要是由于飞灰在高温烟气流速下碰撞催化剂的表面造成催化剂的磨损的，一般是由于SCR反应室设计不合理或催化剂局部堵塞造成。

(2)催化剂的堵塞，由于飞灰沉积和氨盐沉积造成催化剂的堵塞，局部的堵塞又会促使催化剂磨损速度的加快，严重时甚至会影响锅炉机组的正常运行。

催化剂的中毒，主要是由于烟气中含有的碱性金属钾、钠等或砷、钙等附着在催化剂表面引起催化剂的中毒，从而降低了催化剂的活性。

(4)灰中氨味比较大，影响灰品质，主要是由于的逃逸量过高引起的，当的逃逸量高于5ppm时，飞灰会有的气味而影响灰的出售。

(4)空预器的堵塞、腐蚀，主要是由于浓度的增加，提高了烟气酸露点的温度，因而增加了下游设备的酸腐蚀；另外，如果SCR反应器出口逃逸的较多则会与烟气中反应生成和(，此类硫酸盐具有腐蚀性和粘结性，导致空预器换热面的腐蚀与堵塞。

五．SCR法脱硝工艺的选型思路

1反应器位置的布置

一般来讲，反应器的位置可通过高尘区安装和低沉区安装来进行确定。其中前者在安装过程中要注意因为其所处位置飞灰含量非常高，所以它对催化剂的防磨损度和放堵塞度要求也是很高的。同样，在低尘区安装反应器时因为其所处温度较低，所以催化剂反应活性需要换热器等装置来进行辅助，这样相对来讲需要增加投资，这点也是需要好好筹划的。

2.SCR反应器灰斗的设置

SCR反应器经过一定时间的工作后内可能形成一定的积灰，为保证SCR内催化剂的催化活性效果，在SCR内配置的吹灰器能够将积灰吹入空气预热器中。但逃逸的氨在230℃时与SO反应容易形成硫酸氢铵，因硫酸氢铵具有粘性，将会粘附在空气预热器内会形成堵灰从而对反应器有腐蚀作用。SCR灰斗的设置可以减少进入空气预热器内的灰分，从而防止堵灰的形成，使空气预热器能够安全的运行。

3.SCR旁路的设置

当机组冷启动时很有可能造成催化剂受损，锅炉低负荷时会减少对催化剂的损耗，方便SCR故障时检修，同时机组在不脱硝时能够节约引风机的电耗，这些都需装设SCR旁路。但设置SCR反应器旁路烟道后，由于增加了挡板，造成投资较高，系统也变得比较复杂，甚至长期不用旁路烟道时会造成旁路挡板前积灰严重，开启时容易卡涩，而挡板开启时易造成大量灰尘进入空预器，造成空预器的堵灰而影响其正常工作。对于脱硝装置必须投运，环保要求高，锅炉的冷启动次数不频繁保持在每年冷启动在5～8次之内，则无需设置旁路。