燃煤電廠鍋爐選擇性催化還原脫硝技術(shù)簡述

當(dāng)前，環(huán)境污染已經(jīng)成為了阻礙國家以及社會(huì)長遠(yuǎn)發(fā)展的一個(gè)主要因素，作為環(huán)境污染的一個(gè)重要表現(xiàn)形式，大氣污染必須要得到重視，這樣才能最大程度的踐行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，以使我國能夠得到更加長遠(yuǎn)的進(jìn)步。火電廠鍋爐煙氣中含有氮氧化物，這是導(dǎo)致大氣污染的主要物質(zhì)之一，因此，如果煙氣沒有經(jīng)過處理便被排放到大氣中，必定會(huì)造成環(huán)境污染。煙氣同時(shí)脫硝技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于解決上述問題具有較好的效果，因此有必要對(duì)其進(jìn)行分析和探討。

1 對(duì)脫硝技術(shù)進(jìn)行分類

針對(duì)火電廠中對(duì)NO控制的技術(shù)主要分為兩類，一種是在燃燒的過程中對(duì)爐內(nèi)氮氧化物控制的技術(shù)，主要的特點(diǎn)是控制在燃燒過程中NO的生成，包括對(duì)爐型及設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇、運(yùn)行的調(diào)整技術(shù)，除此還有對(duì)控制燃燒過程中所生成的燃燒型、熱力型及快速型三種機(jī)理的氮氧化物；還有一種是燃燒后的控制技術(shù)，也就是煙氣脫硝技術(shù)，主要的特點(diǎn)就是把煙氣所生成的NO固定成為氮?dú)狻t內(nèi)的氮氧化物控制技術(shù)一般是以降低鍋爐熱力效率為代價(jià)，其中爐后的煙氣脫硝技術(shù)中的選擇性催化還原法，效率比較高，是一種比較有潛力的脫硝技術(shù)。

2 爐內(nèi)脫硝技術(shù)的生成

對(duì)于NO生成主要有兩種機(jī)理，爐內(nèi)的脫硝技術(shù)也可以分為兩種類型。第一類，是對(duì)爐內(nèi)燃燒的溫度降低，這樣可以減少熱力型NO的生成；第二類，是營造煤粉著火區(qū)域的還原性氣氛以減少燃料型的NO生成，在具體的應(yīng)用上，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩種技術(shù)綜合的情況，既可以降低燃燒的溫度，也可以降低著火區(qū)域的氧氣濃度。

用改變?nèi)紵龡l件的辦法，來對(duì)NO的排放進(jìn)行降低，統(tǒng)稱為低NO燃燒技術(shù)。低NO燃燒技術(shù)主要包括低氧的燃燒、分級(jí)的燃燒及延期的再循環(huán)。任何一種NO燃燒技術(shù)都會(huì)涉及到爐膛燃燒的安全方面的問題，所以低NO燃燒技術(shù)存在著一定的局限性，主要是可以降低NO的排放濃度。在對(duì)循環(huán)流化床燃燒的技術(shù)中，把煤和脫硫劑一起送入增壓的流化床內(nèi)燃燒，實(shí)踐可以證明，在流化床懸浮時(shí)段噴入氨，可以使NO的排放量進(jìn)行有效的降低。

3 選擇性催化還原脫硝技術(shù)介紹

爐內(nèi)的低氮燃燒技術(shù)比較局限性，為了可以使NO進(jìn)一步的降低排放，就需對(duì)燃燒后的煙氣進(jìn)行脫硝處理。目前煙氣脫硝工藝大致的可以分為干法、半干法及濕法三大類。其中干法中的選擇性催化還原法在火電廠中是比較流行及比較成熟的。

選擇性催化還原法脫硝技術(shù)，是在加入催化劑的條件，使用碳氧化合物作為還原劑，把煙氣中的NO還原成為氮?dú)夂退辉诜磻?yīng)溫度時(shí)要控制在300℃-450℃，脫硝的概率將會(huì)達(dá)到70%-90%。這種技術(shù)比較成熟可靠，在全球的范圍內(nèi)特別是發(fā)達(dá)的國家中應(yīng)用比較廣泛。

選擇性催化還原法脫硝反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，所以要遵循氧化還原機(jī)理。在選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)中，影響選擇性還原法脫硝的過程中最主要的參數(shù)是煙氣的流速、氧氣的濃度、水蒸氣的濃度及催化劑和煙氣的溫度等。

3.1煙氣的流速

在選擇性催化還原法脫硝技術(shù)最關(guān)鍵的參數(shù)是煙氣的流速，是煙氣在催化劑容積內(nèi)停留時(shí)間的尺度，在一定的程度上決定反應(yīng)物是否完全是反應(yīng)，也對(duì)反應(yīng)器催化劑的骨架沖刷和煙氣的沿程阻力有著一定的影響，這就要設(shè)計(jì)出合理的煙氣流速來對(duì)氣體充分混合反應(yīng)。

3.2氧氣的濃度

選擇性催化還原法脫硝技術(shù)在反應(yīng)中需要氧氣的參與，當(dāng)氧氣的濃度值增加，催化劑性能提升到漸近值，但氧氣的濃度不宜過高，一般需要控制在2%-3%。

3.3水蒸氣的濃度

水蒸氣的濃度不斷增加會(huì)使催化劑的性能不斷的下降，催化劑失效不利于選擇性催化還原脫硝技術(shù)的系統(tǒng)運(yùn)行，要對(duì)此進(jìn)行有效的控制。

3.4、SCR脫硝技術(shù)

在眾多的脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原法（SCR）是脫硝效率最高，最為成熟的脫硝技術(shù)。在日本、歐洲、美國目前約有300套裝置，我國隨著生態(tài)文明建設(shè)的要求，電廠鍋爐使用SCR方法已成為目前脫硝比較成熟的主流技術(shù)。

3.4.1、SCR法煙氣脫硝原理

在催化劑作用下，向溫度約280℃～420℃的煙氣中噴人氨，將N0還原成N2和氮氧化物。由于該反應(yīng)沒有產(chǎn)生副產(chǎn)物，并且裝置結(jié)構(gòu)簡單，適合于處理大量的煙氣。

3.4.2、SCR煙氣脫硝工藝的影響因素

催化劑、溫度環(huán)境及空氣流速無疑是SCR設(shè)計(jì)的三要素；當(dāng)前流行的成熟催化劑有蜂窩式、波紋狀和平板式等。當(dāng)前各種催化劑活性成分大部分為WO3和V2O5。如果反應(yīng)區(qū)溫度太低，催化劑的活性降低，脫硝效率下降，則達(dá)不到脫硝的效果。

催化劑按溫度分為三類：高溫催化劑345℃～590℃、中溫催化劑260℃～380℃及低溫催化劑80℃～300℃。目前，國內(nèi)外SCR系統(tǒng)大多采用高溫催化劑，反應(yīng)溫度在315℃～400℃。除了溫度的影響，空氣流速對(duì)催化劑性能的影響也是重中之重，煙氣在SCR反應(yīng)塔中的空塔速度是SCR的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，煙氣體積流量與SCR反應(yīng)塔中催化劑體積比值，反映了煙氣在SCR反應(yīng)塔內(nèi)的滯留時(shí)間的長短。煙氣的空塔速度越大，其停留時(shí)間越短。一般SCR的脫硝效率將隨煙氣空塔速度的增大而降低。

另外，根據(jù)鍋爐煙氣中的粉塵濃度大小，SCR布置可設(shè)計(jì)為高粉塵濃度的及低粉塵濃度的，這兩種工藝特點(diǎn)將影響到工程的技術(shù)路線及造價(jià)，如何選擇設(shè)計(jì)是影響脫硝效率及設(shè)備可靠性的主要因素。

4 結(jié)論

選擇性催化劑還原技術(shù)對(duì)煙氣NOx控制效果十分顯著、技術(shù)較為成熟，目前已成為世界上火電廠應(yīng)用最多、最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)。

編輯：李丹