略谈集中供热锅炉烟气脱硝技术的应用

摘 要：随着我国城镇化的进一步推进，环境保护越来越受到社会的关注。氮氧化物污染危害性最大也是最为难以处理的大气污染物之一，目前城市中的氮氧化物排放主要来自工业锅炉燃料的燃烧。就当前形势来看，我国电煤需求及冬季供热用煤量仍旧很大，而清洁能源与新能源在我国也未能得到广泛普及，因此大家面对的大气污染形势仍然十分严峻。

本文针对供热锅炉中的脱硝技术的应用，阐述一些关于如何减少氮氧化物对大气环境污染的方法。

关键词：烟气脱硝技术；SCR工艺技术；尿素热解制氨技术

中图分类号：TU995文献标识码： A 文章编号：

探讨治理集中供热排放烟气中氮氧化物的意义

集中供热系统在我国已经成为城市基础设施的一种部分，集中供热主要是通过分析热负荷特点来建设区域性的锅炉房，一方面能够有效地减少分散采暖的各类污染物的排放数量，提高采暖热效率，另一方面降低了区域内燃料消耗和建设投资，由于这些相对明显的优越性，集中供热已经成为我国北方主要地区优先考虑的供暖方式。

集中供热锅炉的烟气脱硝技术的应用是以适应我国大气污染的减排力度为要求的，将大型燃煤电厂的选择性催化还原脱硝的技术和工艺应用在集中供热领域当中。结合集中供热自身的特点，在集中供热锅炉的烟气脱硝的实施过程当中，必须解决SCR脱硝技术如何适应炉温变化及持续稳定运行等一系列问题。

锅炉本体二次设计在烟气脱硝中的运用

改造锅炉本体是有效实施集中供热锅炉烟气脱硝技术的前提。锅炉改造的主要方式是改进锅炉的结构和锅炉的受热面的布置以保证SCR装置系统的入口烟气的温度得以达到具体工作情况的需求，从而进一步实现SCR装置的连续高效运行。

对于锅炉本体结构的调整，在实施时必须重新对炉体受热进行详细的研究和计算，对锅炉的低负荷进行明确说明，并且要把锅炉的低负荷作为基本的标准，以保证SCR装置在这种低负荷水平达标的范围之内的烟气的温度达到正常的水平，所谓正常的水平就是是脱硝入口的排除烟气温度处在脱硝温度的标准区间之间，这样做的目的是保证脱硝工作的正常运行并且保证锅炉出力和锅炉的热效率。

对集中供热锅炉烟气脱硝技术中的SCR工艺技术进行优化

为保证SCR脱硝技术能够适应集中供热的特性，我们就一定要优化SCR工艺装置，这样才能保证SCR脱硝技术在集中供热锅炉当中发挥有效作用，从而实现烟气脱硝的目的。

（一）SCR工艺技术的原理探讨

SCR工艺作为目前应用范围最广泛并且效果最明显的烟气脱硝技术，主要采用的原理还是选择性催化还原的化学方式进行脱硝作业的。在具体操作过程和反应过程当中，集中供热锅炉烟气中含有的氮氧化物在催化剂的作用之下，自身作为还原剂，在进行离子交换的氧化还原反应之后产生不会污染大气的氮气和水。在这个反应的过程当中，作为还原剂的氮氧化物会有选择性的和烟气当中残留的部分氧气发生反应。根据上诉反应原理， SCR脱硝工艺又被称作选择性催化还原反应法。

在SCR脱硝工艺当中，对催化剂的适当选择也是很关键的一个步骤，如果选择的催化剂比较适当，这就能把烟气脱硝反应的外部环境控制在一定的范围内，而温度对集中供热锅炉的烟气脱硝效果也会产生很重要的影响。

（二）物料平衡在SCR脱硝工艺中作用

SCR工艺系统当中的物料平衡是作为SCR工艺技术的设计优化的一种可靠依据的，这也要求模拟和研究集中供热锅炉的整个脱硝的过程，在维持物质平衡，能量平衡以及化学平衡的虚构的工程模型的平台基础上，按照基本的设立条件和规定，计算装置在不一样的负荷以及工作状况之下的消耗状况以及系统物料平衡情况。

（三）优化SCR装置以及进行SCR装置的数值模拟

氮氧化物以及还原剂必须掺拌良好并且保持匀速进入供热锅炉才能保证集中供热锅炉烟气脱硝的效果和效率，这种匀速混合也有利于保证催化剂体积的适量以及合理的选择。保持烟气中氮氧化物和还原剂的混合的本质就是要对各种符合条件下的烟气流通速度以及氨的分布变化情况进行有效分析。要让设定的目标在任何工作环境下都得以实现，就需要计算变负荷条件下的流畅数值可以促进烟道以及导流叶片的布置优化。

一般集中供热锅炉的SCR脱硝装置都安装在锅炉尾部后，根据SCR工艺技术装置的本身特点和影响，加上供热锅炉中过高的烟气温度，要实现高效率的脱硝，对整个脱硝过程中的速度、烟气的氮氧化物与还原剂的混合，飞灰的负载分布等各个重要工艺步骤的要求都十分严格。因而要适应这种严格的环境，就要对SCR技术装置进行优化，而要对SCR技术装置进行优化，就必须改变传统，改造出新的设计方法。

在工艺上，在继承SCR反应器和与锅炉连接烟道试验调试的基础之上，结合现场的测试结果，验算以及修改一些计算的数值，从而建立出一套合理科学的SCR装置的设计理论以及方法：

首先要运用有限体积法计算出 数值的模拟SCR反应器和链接烟道，从而采取一些改进烟道的布置、形状，以及增设导流叶片的措施。

再者是要计算出数值，以获得喷氨格栅上的每一个位置上的开孔喷出来的氨的流动轨迹和迁徙规律，然后对装置进行开孔位置和大小的优化设计。

在一些符合标准不同的基础之上，必须分析在不同工作环境下，过滤的烟气的速度分布和氨扩散规律。

在分析飞灰在SCR装置运动规律的时候，理论上可以确定可能发生积灰现象的位置，确定位置之后，可以有针对性地采取一些方法，例如振打装置法，声波吹灰法，增设灰斗等等一系列有效措施。

四、液体吸收法在集中供热锅炉烟气脱硝中的应用

液体吸收法这种脱硝工艺中经常用的吸收剂主要有水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸等。按吸收剂的种类和净化原理可将液体吸收法分为水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化-吸收法、吸收-还原法及液相配合法等。由于NO难溶于水和碱液，因而常采用氧化、还原或配合吸收的办法以提高NO的净化效率。工业上应用较多的是碱吸收法和氧化-吸收法。液体吸收法作为集中供热锅炉烟气脱硝的后处理，也有一定的作用，不过购买化学吸收制剂的价格比较高，很难完全普及。

五、低温等离子脱硝法在集中供热锅炉烟气脱硝技术中的应用

根据电子束法的特点，提出用几万伏以上的脉冲电源代替电子加速器来产

生低温等离子体，这就是脉冲电晕低温等离子体法。低温等离子体脱硝法作为继干法、半干法、湿法等经典脱硝方法之后的一个全新的高科技脱硝( 脱硫) 方法，以其投资少、占地面积小、运行费用低、工艺过程为干式、没有设备腐蚀、没有二次污染等诸多特点，已经成为国际上公认的具有极大市场潜力和良好应用前景的烟气脱硝( 脱硫) 新工艺。但是这种新工艺设备费用比较昂贵，前期的支出比较大，我国政府也没有给供热部门作出应有的指示和支持，因此还难以得到推广。

因此可见，在我国目前最有潜力发展并推广成为锅炉烟气脱硝技术的普及技术的是SCR脱硝工艺技术，这种技术既能降低投资和运行的成本，也能提高脱硝效率。因此，国家和相关部门企业应该大力支持对脱硝技术的研究，推动我国烟气脱硝技术的发展，让我国的环境保护政策得到更有效地实施。

参考文献：

［1］国家环境保护部． 火电厂烟气脱硝工程技术规范 － 选择性催化还原法，HJ562 －2010，2010． 02．

［2］国家环境保护部． 火电厂烟气脱硝工程技术规范 － 选择性非催化还原法，HJ563 －2010，2010． 02．

［3］胡亚才，石玲，范利武，俞自涛． 煤的低 NOx燃烧技术及其发展［A］，可再生能源规模化发展国际研讨会暨第三届泛长三角能源科技论坛论文集［C］; 2006．

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