燃煤发电机组脱硝调整优化

王丁

摘 要：随着可持续发展战略、节能减排战略的提出，越来越多的企业开始调整自身的生产方法和发展方式以适应发展的需要。氮氧化合物作为燃煤发电厂的主要污染物之一，同时也是造成酸雨的主要因素，严重危害人身健康，如何降低硝化物排放成为煤电的焦点。本文将从燃煤发电机组脱硝技术实际应用情况进行分析，发现问题并提出相应的调整优化建议。

关键词：发电厂脱硝技术；现状；问题；优化建议

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）07-0168-01

伴随着我国经济发展的需要，电力行业随之迅速发展，鉴于我国煤炭资源丰富，且火力发电技术比较简单、成本较低，火力发电厂在我国遍布，随之带来了大量污染物的排放，火电发电行业现阶段对于氮氧化合物污染物的处理有两种工艺，分别是选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR），这两种技术只因为有无催化剂的使用，使得两者反应温度存在一定的差距不同。

1 燃煤发电脱硝技术工艺介绍

1.1 选择性还原技术（SCR）

SCR工艺是目前应用最广泛的技术，它是一种炉后脱硝方法，二十世纪中后期最先在日本运用，是使用还原剂（NH3，尿素）在金属催化剂催化反应下，选择性地与氮氧化合物反应生成N2与H2O，故称为“选择性”。SRC工艺一般分为氨法和尿素发两种。此两种方法皆是运用氨对氮氧化合物的还原作用，在NH3催化剂的催化下将氮氧化合物催化生成为对大气产生较低影响的氮气和水。

在SCR中主要使用TiO2作为催化剂，以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3为活性成分，制成板式、蜂窝式或波纹式三种类型。其中催化剂可分为低温催化剂（81℃～301℃）、中温催化剂（260℃～380℃）和高温催化剂（341℃～591℃），相应的催化剂对应相应的温度。催化剂的活性受温度的影响，在一定范围内成正比例变化，目前SCR技术多运用高温技术工艺，温度一般控制在315℃～400℃。

优点：效率高，廉价等。

缺点：基本所有煤炭中都含有硫元素，在进行发电燃烧时，必不可少的会产生SO3气体。在催化剂和氧气的共同作用下，炉内SO3气体将会与足量的NH3反应成带有黏性和易腐蚀性的化合物NH4HSO4。该化合物将会导致烟道尾部设施破坏。另外，催化剂的使用不当也会产生中毒问题。

1.2 选择性非还原技术（SNCR）

SNCR技术不使用催化剂，一般在851-1101℃这个范围内将氮氧化合物还原。通常在反应的过程中要用到氨和尿素两种药剂。采用SNCR工艺的燃煤发电机组的脱硝效率可达到四成，有的小型燃煤发电机组脱硝效率可以达到八成。

优点：造价低廉、装置简易且体积小，一般多用于机组改造等小规模发电等。

缺点：对反应温度有着严格的控制条件，脱硝效率低等。

2 我国燃煤发电机组脱硝存在的问题

燃煤火电在我国电力生产中占着举足轻重的地位，在煤炭燃烧发电的过程中会产生NO、NO2以及N2O等氮氧化合物。相比于技术发展迅速的国家和地区，我国不论是在燃煤发电工艺应用方面还是在脱硝工艺应用方面均存在必然的差距。2017年初已建成投运火力发电厂烟气脱硝机组容量约8.6亿千瓦，占全国火力发电机组容量的83%，占全国燃煤电机组容量的92%。大体来说我国的烟气脱硝管控还有很长的路子要走，还须在吸收国际先进管控经验的基础上同时联系我国国情制定契合我国发展需要的产业管控制度。

2.1 脱硝技术掌握不够

尽管SCR脱硝工艺简略，但是其中心技术仍然难以攻破。在运用方面，我国的SCR脱硝体系设计与设施获取依旧以引进或合作为主，还没有产生一套全面的、具有独立知识产权的SCR脱硝技术处理方案。同时在技术合作中，我们只接触的是表面系统设计等肤浅的技术，而在中心技术与物理流动模型/CFD流场模拟等技术引进与操作方面还无法熟练驾驭。尤其是在SCR脱硝技术中的SCR催化剂型选、设计与安放、流场设计等方面我国依旧依靠国外供应商来完成。

2.2 烟气脱硝技术规范不够系统

我国的燃煤发电脱硝产业还有很长路子要走，还处在慢慢成长阶段。普遍大多数燃煤发电厂所引入的SCR脱硝系统都十分相似，官方制订的烟气排放技术指标暂时还没有体系可言，参照性不全面。脱硝产业的发展以及脱硝产业完成进程都值得深思，这都会影响该产业的健康发展。

2.3 脱硝过程中存在氨氮分布不均匀

烟气和还原剂NH3的混合基本要通过喷氨混合设备来实现，稀释后的NH3在烟气的自然湍流或静态混合器扰作用下完成匀称混合。因为喷氮格栅（AIG）、烟道导流板等设施设计存在缺陷，致使催化剂进气口等位置NOX和NH3不能完全融合反应，从而造成催化剂管道内出现NH3密度分布不匀称的问题，氨氮反应物质摩尔比例小于预期值。此时，如果按照预计值向管道喷入NH3，氨氮反应物摩尔比超过预计值的位置必定引起氨逃逸，氨氮反应物摩尔比低的位置则脱硝速率不够。

2.4 空预器堵塞问题

炉后加装SCR脱硝设备后，由于氮氨化合物反应不充分，会引起不同程度的氨逃逸，烟气中的SO2气体大概有1%会和氧气反应为SO3，反应物SO3与逃窜的NH3反应进而生成NH4H（SO4）2，从而造成空预器的堵塞。

3 对我国燃煤发电脱硝的建议和改进方法

3.1 加大我国对于烟气脱硝工艺研发的投入

我国的燃煤烟气脱硝技术虽然取得长足发展，但是核心技术以及催化剂等还需要进口。所以，国家和企业应该加大该方面的投入，加大奖励机制。争取早日在中心技术以及脱硝催化剂研发方面实现国产化。

3.2 推进烟气脱硝产业发展的制度化和规范化

建立完整的脱硝技术相应标准体系，完备必要的法律法规，加大烟气排放监管力度等，这对加快推进我国研发具有自主知识产权的脱硝工艺具有积极意义，还可以有效保证其产业化进度向越发健全、越发稳定、越发和谐的方面前进。

3.3 优化调整喷氮格栅角度

在进行脱硝的过程中，氨氮分布不均匀主要是由喷氮格栅造成的，所以要对其进行优化调整。优化调整的核心是根据多次实验的数据收集来调整进气口截面流场、NOx浓度场、氨逃逸等的分布情况，调整AIG各支管阀门角度，使頂部催化剂通口氨氮摩尔比趋于匀称，催化剂通口NOx分布匀称，达到相对标准偏差小于15%。调整试验的同时还可以进行数据的网络采集监测，规避相关指标超出预计值。

3.4 解决空预器堵塞问题

NH4H（SO4）2的气化温度为150℃～230℃，对空预器进行热度处理后NH4H（SO4）2从固体变成气体，从而堵塞问题会降低。空预器蓄热片材质为普通碳钢，其形变温度为420℃，外部喷涂陶瓷的冷端蓄热构件爆瓷温度在300℃以上，因此热度处理对蓄热片不会产生大的危害。

4 结语

煤电机组脱硝技术就目前而言，仍然有很多需要调整改进的地方，对于氨氮分布不均和空预器等问题的解决这就需要企业、政府和科研机构的共同努力。争取早日实现节能减排战略目标，提高煤电企业的竞争力。

参考文献

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