火电厂氮氧化减排及SCR烟气脱硝技术

刘光华

(霍州煤电集团吕梁山煤电公司方山发电厂，山西 吕梁 033000)

引 言

燃煤发电技术是我国发电的主要技术，占有较主要的地位。而火力发电是燃煤电厂的助力技术，所以燃煤电厂想要实现环保的目标就是要对降低火电发电中氮氧化物的排放量。这时SCR烟气脱硝技术水平就成为关键，决定发电企业的氮氧化物排放量是否在国家要求的标准范围内[1]。

1 氮氧化物的产生机理

燃煤电厂在发电过程中产生氮氧化物的原理是十分复杂的，研究技术人员以产生氮氧化物位置的不同为划分标准，大致将发电中氮氧化物划分为两种，第一种是在燃料区的位置形成的氮氧化物，第二种是在热力区位置形成的氮氧化物。其实在富燃料区的位置也有形成的氮氧化物，但是这部分的氮氧化物产生的量非常少，同时产生的速度过快，所以研究技术人员在产生机理时不对这部分氮氧化物进行研究。分析第一种氮氧化物的结合方式是氮碳的形式，产生的化合物形状不是环状就是链状的[2]。第二种氮氧化物产生的原因是其中氧原子的自由基发生反应，反应的形式链式反应。通过对比分析，研究人员发现原料的燃烧形式决定了氮氧化物排放量的大小。比如对原料进行燃烧时候的温度，对原料进行燃烧时候的空气系数等。其实发电过程中燃烧煤炭，其中氮氧化物存在的形式基本是CO形式，在氮氧化物中的占比超过了九成。

2 氮氧化物的危害

在火电厂发电过程中燃烧煤原料，燃烧过程中产生的氮氧化物对人、动物、生态环境等产生伤害较大。比如人在呼吸时吸入氮氧化物，会对呼吸道形成伤害，导致人体的血液在循环工作时其中的血红蛋白含量数值与正常的数值不相符，从而形成缺氧的状态。氮氧化物还会随着大气和水进入土地中，破坏土地的酸碱平衡，从而破坏整个的生态系统，导致农作物不能够正常的生长，排放的氮氧化物还会与雨水进行反应，让下降的雨水变为酸雨，破坏农业和林业的生长环境，更会随着雨水进入到生态的水系统中，破坏生态水的酸碱度，让水中的浮游生物无法继续存活，导致水生态系统的食物链的断裂；还有就是酸性的雨水还会对地面的建筑进行破坏，不断的腐蚀建筑物，减少了建筑物的使用周期[3]。无论是在生活还是生产上都给人们带来不小的麻烦。

3 火电厂氮氧化物减排技术

我国火电厂对氮氧化物减排使用最多技术有两种。第一种是优化燃烧系统，从源头上减少生成氮氧化物的产量;第二种是SCR烟气脱硝技术，在排放前进行处理，减少排放物中硝的含量，从而降低排放物中氮氧化物的占比。

我国优化燃烧系统的工作有以下几个形式：

1) 在火电厂锅炉的热效率不变的情况下，将燃烧氧量控制在科学合理的范围内，尽量让飞灰中碳的占比降到最低。

2) 经过研究技术人员的计算，合理更改三次风的比例。

3) 在火电厂锅炉的热效率不变的情况下，让进风开度达到合理的最大数值，让锅炉内部火焰能够充分燃烧。

4) 对配风的方式进行优化，研究技术人员建议使用束腰形，这样能保证锅炉燃烧效率最大，尽可能的降低氮氧化物的生成量[4]。

5) 对火电厂的燃烧原料煤进行分析，燃烧前确定原料煤的煤粉细度，根据确定的煤粉细度确定制粉系统，进行科学的混配掺烧，增加锅炉燃烧热效率的最大数值，尽可能降低氮氧化物的生成量。

对尾部烟气进行脱硝时，使用技术根据使用频率，技术大致可以分为三种。第一种是选择性催化还原脱硝技术，就是常说的SCR技术。第二种是选择性非催化还原脱硝技术，就是常说的SNCR技术。第三种是将两种技术一起使用的混合脱硝技术。三种技术的比较，如表1所示。

表1 三种技术的比较

4 选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)

选择性催化还原脱硝技术，就是常说的SCR技术的流程图，如图1所示。

图1 SCR技术原理流程图

烟气SCR脱硝技术中，最核心的物质是SCR的催化剂。在SCR的催化剂中最常使用的蜂窝式SCR催化剂。因为该催化剂的有四个优势，第一个优势是其表面积大；第二个优势是其反应的活性高；第三个优势是该催化剂拥有单体硬化技术，可以提高其的强度和耐磨度；第四种优势是能够适应的温度范围大。温度的范围是270 ℃～450 ℃。这四种优势能够提高烟气SCR脱硝技术的效率和效果。

催化剂的生产工艺流程为：混炼→陈腐→过滤→挤出→初级干燥→二级干燥→煅烧→切割→端面硬化→产品组装[5]。

其中流程的混炼是在设备进行低俗搅拌时加入相应的生产辅料。始终监测泥料的酸碱度，在泥料的酸碱度的数值在7.8～8.4时，将泥料导入陈腐设备里密封。陈腐是在20 ℃～30 ℃的温度下，湿度在80%以上时。对保证泥料的均匀度。过滤是在50 ℃的温度下，该温度是防止泥料在进行挤压时水分的挥发。挤出是使用专用的设备，将初步挤压的泥料进行最后的压成工作，让泥料形成蜂窝状，其中最后的尺寸和面积是由使用设备和使用要求来确定的。初级干燥是利用升高温度来减少泥料中水分，利用的原理是水分的蒸发，以此取得湿度较低的坯子，该过程需要进行多次，是为了保证催化剂的应力变化波动变小，所有部位受力大小一致。二级干燥是催化剂经过初级干燥后，基本形态已经形成，这时直接煅烧，由于催化剂里水分占比还是超过规定数值的，导致催化剂在煅烧时容易断裂[6-7]。所以二级干燥目的是将水分的占比控制在3%之下，期间可以使用鼓风机等设备加快提高效率。煅烧时候的关键是要注意温度。催化剂在刚开始时，一定要进行恒温，恒温结束后才可以升温，最后是进行降温。恒温阶段是让物质之间可以进行充分的反应。整个流程中，技术人员一定要仔细观察同时做好补充氧量的工作，保证催化剂的高质量。煅烧完成后用切割设备修整催化剂的大小。再利用硬化助剂增加其强度，增加催化剂的使用时间。

5 结语

我国电力行业中发电的主要形式是火力发电，为了响应国家的号召和满足新的排放标准，研究技术人员一定要开发和创新氮氧化物的减排技术。在减排技术取得一定的进步后，还要提高企业的管理水平，让火电厂的氮氧化物的排放量达到最低，让火力电厂能够科学、绿色、高效的长久发展下去。