火电厂烟气脱硝技术

杨朝栋

摘 要：我国大气中的氮氧化物近百分之七十来自于煤炭的直接燃烧，电力工业每年会燃烧大量的煤，会向大气中排放大量的氮氧化物，对环境造成极大的污染。所以，脱硝技术在电力工业一直是大家关注的焦点，本文就从燃煤电站锅炉脱硝技术应用谈谈自己的见解。

关键词：烟气 脱硝 技术

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（c）-0122-01

自改革开放以来，我国经济呈飞速发展状态。经济的飞速发展相应的我国能源的需求量也大幅增加，然而也给我们的社会带来严峻的环境问题，因为化石燃料在燃烧时会释放出的CO2、SO2等污染大气的气体或粉尘。所以在严峻的环境污染面前，我们科研人员对煤等洁净燃烧技术进行了研究和开发，其中国际上近20年的研究热点是燃煤氮氧化物的排放技术。

1 烟气脱硝技术的发展背景

研究表明，我国烟尘排放量的70%与氮氧化物排放量的80%都是因为煤的燃烧而造成的。而在我国的能源结构中，煤炭占了其中的3/4，即75%，这就可以确定我国的大气污染主要是烟煤型大气污染。以往至今甚至是未来很长的一段时间，我国都是以煤为主要燃烧物的发展中国家。而煤燃烧之后便会排放大量NOx，这是造成大气污染的污染源。所以，以现在我国和相关企业的实际情况，脱硝工艺成为当今社会的急切需要。即要求我们在使用时，选择一种或者几种工艺成熟，符合相关经济指标，投资小又能符合现代严格的环保标准的脱硝工艺。

2 脱硝技术介绍

低NOx燃烧技术顾名思义就是通过用炉内低NOx燃烧技术的方法，把最终排放出来的NOx的浓度降低到50%的样子。就目前来说，最常用且较经济的方法就是降低燃烧煤锅炉NOx的排放。低NOx燃烧技术的投资成本和运行费用都比较低。在NOx限制排放标准比较低时，是比较理想的选择；现阶段通用的烟气脱硝工艺有以下三类：干法、半干法和湿法。干法中包含三种方法：选择性非催化还原法（SNCR）、选择性催化还原法（SCR）和电子束联合脱硫脱硝法；半干法就是利用活性炭联合脱硫脱硝来降低NOx的排放量；最后一类的湿法主要包括臭氧氧化吸收法。

3 烟气脱硝技术原理

烟气脱硝技术的原理是在燃料基本烧完后利用还原剂把气体中的NOx还原成N2。烟气脱硝技术根据反应的温度，解决方式，是否要用催化剂等可分为以下几种方法：选择性非催化还原（NSNCR）、液体吸收法、SNCR-SCR综合法和选择性催化还原反应（SCR）烟气脱硝的原理是通过脱硝剂的还原性还原废气中的NOx，而还原剂通常是含氮的氨基物质，一些常用的还原剂有：液氨、氨水以及尿素。液氨则是一种可压缩液化的有毒气体，而且当储存的量超过100吨的时候就变成了特大危险源。尿素是一种农用肥料，它的结晶体一般呈两种颜色：白色或者浅黄色。它的特性是：吸湿性强且易溶于水。用尿素作为脱硝的还原剂是还需要用专门的装置把尿素转化成氨，目前主要有两种尿素制氨的方法，分别是：水解法和热解法。

3.1 选择性催化还原法（SCR）

SCR（Selective Catalytic Reduction〕由美国Eegelhard公司发明，并于1959年申请了专利，而日本率先在20世纪70年代对该方法实现了工业化。它是利用和催化剂铁、钒、铬、钴、镍及碱金属在温度为200℃～450℃时将NOx还原为N2。NH3具有选择性，与NOx发生反应，基本上不与O2反应。其主要的化学反应如下：

（1）4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

（2）2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O

（3）4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

在上面的反应式中反应（1）是主反应。这是因为在通常情况下，烟气中的绝大部分NOx都只是以NO的形式存在。在没有催化剂催化时，这里面的反应都只能在一个很小的温度范围内进行化学反应，而在选择了合适的催化剂的情况下，则会在一定程度上降低反应温度，同时也能拓展到适宜电厂实际情况的290℃～430℃。在通常情况下，烟气中的绝大部分NOx都只是以NO的形式存在。选择性还原系统的组成部分包括：氨的储存系统、反应器、氨和空气的混合系统、监测控制系统、氨喷入系统。绝大部分燃煤电厂的SCR反应器都设置在锅炉省煤器和空预器的中间，所以这空间的温度刚好适宜SCR反应器进行还原反应。为了让氨与烟气混合之后在反应器内和NOx发生反应，则会把氨喷射在省煤器和SCR反应器中间烟道的适当位置。

3.2 选择性非催化还原法（SNCR）原理与运用

选择性非催化还原法（SNCR）又被称作为热力脱硝。除了不用催化剂外，它和SCR法的基本原理和化学反应差不多都一样。为了避免氨被氧化成氮氧化物，在没有催化剂的作用下，如果要发生反应则需要高温介于900℃～1200℃之间，所以温度的控制尤为重要。NH3或者尿素作为还原剂还原NOx的化学反应为，如下：（以NH3作为还原剂为例）

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O尿素为还原剂：

（1）（NH4）2CO→2NH2+CO

（2）NH2+NO→N2+H2O

（3）CO+NO→N2+CO2

在此反应中，当温度变得更高时，NH3就会被氧化为NO，即4NH3+5O2→4NO +6H2O。通过这个反应实验我们可以得出：当温度低于900℃时，会造成NH3的反应不够完全，因而氨会发生漏失；相反，如果温度过高，NH3被氧化成NO的量就会增加，造成NOx排放的浓度增加，由此可以得出SNCR法最重要的是温度的控制。这个方法的脱硝效率大概是25%～70%，所以它多作为一种低NOx燃烧技术的补充解决方案。

4 结语

我们通过自主研发并改进和利用引进先进技术，加快了国内烟气脱硝工程发展的速度，同时为了达到最新的减排标准，SCR技术在整个行业中的使用率不断提高。达到了现阶段我国烟气脱硝市场的建设的标准。作为国家扶植的行业，烟气脱硝行业在政策的影响下，市场需求供不应求，整个行业的发展趋势让业界人士非常看好。发电锅炉的低氮氧化物燃烧技术结合选择性催化还原法（SCR）脱硝技术是今后烟气脱硝的发展方向。

参考文献

[1] 烟气脱硝-SCR法工艺原理1中国电站技术.

[2] 王振宇.燃煤电厂的除尘、脱硫、脱硝技术[J].环境保护科学，2005（2）：4-13.endprint