烟气脱硝超低排放技术的现状和发展趋势

陈新建

中节环立为(武汉)能源技术有限公司

烟气脱硝超低排放技术的现状和发展趋势

陈新建

中节环立为(武汉)能源技术有限公司

据不完全统计，截至2015年8月底，中国实现超低排放的煤电机组规模已超过5000万千瓦，截至2015年年末，大唐、浙能等超低排放机组规模均超过1000万千瓦，华能日照电厂、黄台电厂、上安电厂，国电投平顶山电厂等陆续实现全厂机组超低排放。五大发电集团均表示，将在2017年、2018年基本完成或全面完成规模以上机组的超低排放改造工作。但随着雾霾天气的日益加重及国民对环保要求的越来越高，如何进一步减少和消除NOx的危害，脱硝的处理技术逐渐受到高度重视和频繁采用，文章论述了烟气脱硝技术研究现状和新技术的开发，并结合国内实际情况对烟气脱硝技术发展方向提出了建议。

烟气；脱硝技术；现状；发展趋势

1 导言

防止环境污染的重要性，已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。随着现代工业生产的发展和生活水平的提高，大气污染成了人们十分关注的问题。二氧化硫是大气的重要污染源之一，其污染危害甚大，故七十年代中，研究烟气脱硫技术被许多国家列为防治大气污染的重点，相继建成了一些工业规模的实用的处理装置，与此同时，对大气污染中的另一个大问题，即氮氧化物NOX的污染问题，人们也开始了防治技术的研究和开发。

2 火电厂实施脱硝超净排放的原因

2006年之前，氮氧化物排放未被列入我国主要污染物统计指标，且在《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)实施之前，排放标准一直较为宽松，最严格标准仅为450mg/Nm3。但2011年7月29日颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)已收紧氮氧化物排放标准，该标准要求从2012年1月1日开始，所有新建火电机组氮氧化物污染物排放标准为100mg/Nm3;从2014年7月1日开始，现有火电机组氮氧化物污染物排放标准为100mg/Nm3(特殊规定的执行200mg/Nm3的标准)。

3 烟气脱硝技术研究现状

3.1 高温高尘SCR系统

SCR反应器布置在省煤器下游、空预器和除尘装置的上游，反应过程中一般采用金属氧化物催化剂。该法的优点是所需反应温度较低、脱硝效率高，可达85%以上，还原后的主要产物是无毒的N2，不会造成二次污染。高分散的粉尘微粒容易覆盖在催化剂表面使蜂窝状催化剂堵塞，使其活性下降，投资与运行费用较高。为克服以上缺点，多采用竖直放置的SCR反应器，烟气自上而下通过多层催化剂床层，可提高气相与固相的接触面积，在反应器中布置吹灰装置可移除催化剂表面上沉积的颗粒。同时在SCR反应器的底部装有集尘箱，收集从烟道中脱除下来的飞灰，并同电厂的飞灰处理系统相连接，定期除灰。

3.2 高温低尘SCR系统

该系统是将除尘器布置在SCR系统前面，以防止烟气中飞灰对催化剂的污染和对反应器的磨损和堵塞。同时，与高温高尘SCR系统相比，具有低成本、催化剂寿命长的优点。其缺点是可能需增加省煤器旁路的尺寸，以保证温度维持在SCR系统所需的最佳温度区间范围之内。

3.3 循环流化床脱硫+SCR脱硝工艺

循环流化床工艺主要由吸收剂制备与供应、吸收塔、物料再循环、工艺水、布袋除尘器以及副产物外排等构成。由锅炉排出的烟气从吸收塔(即流化床)底部进入。吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，与细的吸收剂粉末互相混合，使颗粒之间、气体与颗粒之间产生剧烈摩擦，形成流化床，在喷入均匀水雾、降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器处理后被排放。

3.4 联合脱硝脱硫技术

在烟气脱硝脱硫技术中应用最广泛的就是这种技术。这种方法既可以去除烟气中的氮氧化物，又能够去除烟气中的一氧化硫。它的主要流程和特点是：通过石灰石-石膏烟气脱硫系统去除SO，通过SCR去除NOx。然而，即使这项技术最终能够达到超过90%的脱硫率和高于80%的脱硝率，但在应用过程中，容易使表面形成结垢，从而阻塞并且腐蚀正在运行的设备，不仅降低了脱硝脱硫的效率，还对设备造成了损害，提高了经济损失。

3.5 宽负荷脱硝技术

宽负荷脱硝技术主要分为低温催化剂和锅炉侧改造。低温催化剂主要是通过拓宽脱硝催化剂温度窗口，使其能够在低负荷烟温条件下保证脱硝效率。锅炉侧改造主要是通过对锅炉烟风、汽水系统(含省煤器)进行改造，以提高锅炉低负荷时SCR入口烟温，实现正常脱硝。其中，锅炉侧改造的主要技术有：省煤器旁路(烟气或水旁路)、省煤器分隔、给水加热、省煤器分级等。

3.6 低温SCR

低温SCR也是烟气脱硝技术的一种，此类脱硝工艺需要按照SCR的反应原理，促使化学反应中的催化剂能够适应在低温环境中，温度范围是120℃-300℃。低温SCR技术对火电厂烟气中的NOx，具有选择还原的优势，与普通SCR相比，表现出极大的优势。低温SCR技术的严重主要体现在三个方面，分析如：(1)低温环境下催化剂的活性表现，催化剂反馈出的状态；(2)低温SCR技术在火电厂烟气排放中的应用，是否受到外界环境的影响，特别是脱硝环境中的NH4NO3、(NH4)2SO4等物质，以免降低烟气脱硝的效果；(3)低温状态下，烟气脱硝、环境中潜在的水蒸气是否影响低温SCR的反应。

4 脱硝技术的发展和展望

新世纪的今天，全世界需要共同面临的问题之一是环境污染，大家齐心协力共同奔向的方向也同样是环境得到改善。我国在“十二五”会议中明确指出了氮氧化物的排放标准，表明烟气脱硝技术的重要性，也预示着脱硝技术的发展潜力。我国比较成熟的是NOx的燃烧控制，在控制过程中减小NOx，实现烟气脱硝，但是相比燃烧后NOx控制，仍旧潜在弊端，因此，我国将火电厂烟气脱硝技术的定位转向燃烧后控制，促进以SCR为代表的烟气脱硝技术的发展，提升烟气脱硝技术的应用水平，SCR逐渐成为火电厂烟气脱硝技术的发展重点，具备优质的发展前景。

5 结束语

综上所述，目前，超低排放已经取得各方共识，并且从技术上是可行的，但是其成本普遍偏高，改造难度较大、时间长，给企业带来了相当的压力。因此，结合中国国情，针对烟气脱硝市场和技术，对烟气脱硝工艺的研究，还要结合其自身的发展来衡量脱硝的效率以及成本控制等指标，选择适当的技术，从而促使我国电力环保事业实现可持续发展。

[1]尹连庆，于倩.燃煤烟气脱硫脱硝脱汞技术研究现状[J].广东化工，2016，03：58-59.

[2]唐志军.探究燃煤电厂烟气脱硫脱硝一体化技术发展趋势[J].资源节约与环保，2016，02：17-18.