燃煤电厂的脱硝技术分析

孙健 王义 王向国

摘 要：因电厂运作特点，其烟气中含有大量的污染物质，例如硫、硝等，此类污染物质会对大气环境造成重大污染，影响人类生存环境。以电厂锅炉烟气排放污染物治理为目的，针对同时脱硝技术进行研究，以此降低电厂火炉烟气对大气环境的负面影响。

关键词：燃煤电厂;脱硝;改造

引言

随着环保标准的不断提高，电厂锅炉脱硝改造项目也越来越多，现在SNCR 和SCR 是主要的脱硝技术，在不同的改造项目中根据实际情况进行选用。

一、脱硝技术的应用

1.1NOx的生成原理分析

根据NOx在燃烧过程的生成原理，可以分为燃料型NOx、热力型NOx以及快速型NOx。燃烧型NOx的生成是指含有氮化物的燃料在燃烧过程中与O2反应生成NOx，一般当燃烧温度在600～800°C时就会产生，燃烧型NOx是NOx的主要组成部分，约75%～90%的NOx都是燃烧型NOx;热力型NOx主要在1400°C的高温燃烧区产生，当温度低于1000°C时，热力型NOx产生的量极少，一般观察不到;快速型NOx是所有NOx中含量最少的，只有在碳氢化合物过浓燃烧时才会出现，数量几乎可以忽略不计。所以在探讨NOx的生成机理时，一般以燃烧型NOx和热力型NOx为主。

1.2NOx的控制方法

NOx的控制主要分为三步即燃烧前控制、燃烧中控制和燃烧后控制。燃烧前控制主要是指在燃料燃烧前进行脱氮处理，但目前这种技术尚处在研究阶段，且技术难度大、成本高，实行的可能性极低;燃烧中控制即燃烧中的脱氮处理，主要从两个方面入手：一是在燃烧过程中不断抑制NOx的产生;二是通过一定的方法还原已生成的NOx。通过对NOx的生成机理的研究，我们可以得知，控制NOx生成量的方法是对燃烧区域温度的控制，降低燃料在高温燃烧区域停留的时长，同时降低氧气浓度。目前，广泛应用的低氮燃烧方法都是在此基础上进行研发的.燃烧后控制主要是指对燃烧后产生的烟气进行脱硝处理，脱硝的方法主要包括：选择性催化还原（SCR）脱硝和选择性非催化还原（SNCR）脱硝两种。在燃烧后产生的烟气中加入含有氮元素的还原剂，在温度适宜的情况下，可以与烟气中的NOx发生还原反应，最终生成水和氮气，从而降低NOx的排放。

二、传统设备脱硝技术改造方案

通过对上述三种方法的对比，可以将传统设备脱硝技术方案分为三步。第一步，对设备燃烧器进行改造，通过对燃烧器的改造，降低NOx的生成量，从而达到排放标准。第二步，添加SNCR技术装置，进一步降低NOx的排放量。第三步，在原有设备的基础上再添加SCR技术装置，从而使NOx的排放量降到最低。通过这三步，可以有效降低NOx的排放，达到节能环保、减少污染的目的。

三、脱硝技术改造方案的实施

3.1改造燃烧器

对燃烧器进行改造，就是对煤粉进行二次燃烧，控制NOx的含量和飞灰可燃物的量，实验证明，改造后的燃烧器可以最大限度的控制NOx的排放量。

3.2添加SNCR技术装置

SNCR技术是指在无催化剂的条件下，当炉内的温度达到一定程度时，将还原剂喷入，还原剂与NOx反应生成无害的氮气和水，SNCR技术的投资小，脱硝效率较高，在进行老机组改造时大多应用此技术。

3.3添加SCR技术装置

添加SNCR技术设备后，为实现脱硝效率的进一步提高，将SCR技术也应用到锅炉脱硝中。在进行SCR改造时，要根据设备的实际情况进行操作，部分锅炉在尾部设置了除尘烟道，尾部无法再进行其他改装，那么就需要将锅炉内的省煤器换成H型省煤器，这样既缩小了省煤器的体积，又不会降低换热量。改装完省煤器后，多余的位置就可以安装SCR技术装置。这样做的好处是不影响设备的正常运转。SCR可以将SNCR中逃逸出来的氨二次吸收，进行脱硝，提升了整体的脱硝效率。SCR脱硝系统包括反应器、催化剂、测量控制系统等，通过加装SCR技术装置，NOx的排放得到了有效控制，大大降低了对环境的污染。

3.4脱硝技术改造后的运行控制要点

在对燃煤锅炉进行脱硝技术改造后，在实际的设备运行中无疑增加了许多的工作量，这也就为设备的正常运行带来了一定程度上的不稳定因素，对操作人员的日常工作也带来了挑战。在设备运行过程中，要保证锅炉安全稳定的燃烧，同时，还要注意控制NOx的产生量不能超过标准数值。设备运转中，在减少NOx生成量的同时还要注意减少氨气的喷入量，通过燃烧，使SNCR技术和SCR技术充分配合，降低NOx的同时保证锅炉的运行效率。除此外，在设备运行中还要加大监控力度，监察排放指标，当数值濒临临界值或超出临界值时，要及时调整，降低NOx的排放。下面对重点环节进行分析说明：

（1）催化剂寿命。由于催化剂等使用寿命长短受到催化剂活性的影响，且表面活性会随着催化剂的使用而持续降低，催化剂失活主要分为两种：物理失活和化学失活。物理失活主要是指因炉内高温煅烧造成，催化剂内的固体颗粒附着表面造成的失活。化学失活主要指重金属、碱性物质反应造成的催化剂中毒。在实际操作中，由于燃料燃烧造成的飞灰可能会造成催化剂失活。另外，由于飞灰中钙含量较高，炉内的三氧化硫与氧化钙反应，产生硫酸钙，附着在催化剂表面造成催化剂活性降低。

（2）反应温度。当反应器内温度超过催化剂反应最佳温度上限时，副反应加剧，促使反应器内氨气与氧气反应生NO，NO的转化率较低，造成脱硝效率降低。而且，当温度过高时，催化剂的微孔和通道会发生变形，减小有效接触面积，导致催化剂的活性被大幅度降低。当反应器内温度过低时，催化剂的反应受到抑制，导致反应效率持续降低，造成脱硝效果差。因此在运行时要着重控制烟温，避免对催化剂造成影响。

（3）氨逃逸的控制。氨逃逸会造成严重的环境污染，另外氨逃逸后会与烟气中的SO2反应，堵塞空预器。因此，应着重控制喷氨量，并将其作为日常管理控制工作的一部分。要保证氨逃逸表测量结果的准确性，锅炉设备正常运转时，SCR出口中氨逃逸量应不超过3ppm，如果超过，需要减少氨气的喷入量，等逃逸量降到小于3ppm的范围内再进行处理，当锅炉内发生局部喷氨过量时，要及时调整。设备正常运转时，要定期处理SCR入口处的积灰，减少堵塞，当空预器差压、SCR差压增大时，应进行声波或蒸汽除灰，直到差压恢复至正常水平为止。

四、取得效果

燃煤锅炉实施脱硝技术改造后，通过一段时间的运行，在现场操作人员掌握操作技能后，可优化生产流程，实质性减少NOx 的排放量，确保NOx 的排放量达到国家标准。改造后锅炉的气压、气温等均保持改造前的水平，保证了锅炉的正常运转，这标志着脱硝技术对燃煤锅炉的改造取得了十分显著的成效。

五、结束语

在传统煤粉锅炉的改造过程中运用脱硝技术，必须从锅炉自身的情况出发，合理、科学地运用脱硝技术，不仅需要保障脱硝率符合环境保护标准，也需要对企业脱硝过程中所产生的费用进行有效的控制，从而使脱硝技术的运用价值达到最大化。

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