浅谈火电厂锅炉烟气脱硝技术

摘要：本篇文章主要是对我国火电厂锅炉烟气脱硝技术的基本研究情况进行分析，还要对火电厂锅炉烟气脱硝技术结合实际的数据进行探讨。本文对烟气脱硝技术及影响的主要性能参数烟气的流速、氧气的浓度和烟气的温度等方面进行介绍。针对选择性催化怀远脱硝技术在现实中广泛的应用，提出相应的低温选择性催化还原脱硝技术和选择性非催化还原技术等方面的联用脱硝技术。

关键词：选择性催化还原脱硝技术；选择性非催化还原脱硝技术；低温的选择性催化还原脱硝技术

在大气的污染物中氮氧化物很容易受到大气中酸雨和光化学烟雾的影响，会使臭氧层的温室效应受到一定的破坏，会给大自然环境和人类的健康带来严重的危害。根据统计，我国大气的污染物中有60%的NO来自煤的燃烧，其中火电厂的用煤量占我国的燃煤用量的70%。2010年我国的火电厂氮氧化物排放量控制在500万吨左右，依据现有的排放控制水平，预计到2030年氮氧化物的排放量将会达到1000万吨左右。依据我国大气污染物的排放量标准的实施，国内的NO排放控制将会逐渐的严格起来，到2020年，会出现有2亿kW的机组容量需要建立脱硝系统，所以，我国火电厂锅炉烟气脱硝将会成为继脱硝之后的另一个爆发性的技术。

1、对脱硝技术进行分类

针对火电厂中对NO控制的技术主要分为两类，一种是在燃烧的过程中对炉内氮氧化物控制的技术，主要的特点是控制在燃烧过程中NO的生成，包括对炉型及设计参数的选择、运行的调整技术，除此还有对控制燃烧过程中所生成的燃烧型、热力型及快速型三种机理的氮氧化物；还有一种是燃烧后的控制技术，也就是烟气脱硝技术，主要的特点就是把烟气所生成的NO固定成为氮气。炉内的氮氧化物控制技术一般是以降低锅炉热力效率为代价，其中炉后的烟气脱硝技术中的选择性催化还原法，效率比较高，是一种比较有潜力的脱硝技术。

2、炉内脱硝技术的生成

对于NO生成主要有两种机理，炉内的脱硝技术也可以分为两种类型。第一类，是对炉内燃烧的温度降低，这样可以减少热力型NO的生成；第二类，是营造煤粉着火区域的还原性气氛以减少燃料型的NO生成，在具体的应用上，经常会出现两种技术综合的情况，既可以降低燃烧的温度，也可以降低着火区域的氧气浓度。用改变燃烧条件的办法，来对NO的排放进行降低，统称为低NO燃烧技术。低NO燃烧技术主要包括低氧的燃烧、分级的燃烧及延期的再循环。任何一种NO燃烧技术都会涉及到炉膛燃烧的安全方面的问题，所以低NO燃烧技术存在着一定的局限性，主要是可以降低NO的排放浓度。在对循环流化床燃烧的技术中，把煤和脱硫剂仪器送入增压的流化床内燃烧，实践可以证明，在流化床悬浮时段喷入氨，可以是NO的排放量进行有效的降低。

3、对选择性规划还原脱硝技术进行介绍

炉内的低氮燃烧技术比较局限性，使NO的排放不能达到让人满意的地步，为了可以使NO进一步的降低排放，就会对燃烧后的烟气进行脱硝处理。目前在对烟气脱硝工艺中大致的可以分为干法、半干法及湿法三大类。其中干法中的选择性催化还原法在火电厂中是比较流行及比较成熟的。首先使用燃油及燃气的电厂锅炉是在二十世纪七十年代的欧洲国家，之后在八十年代时燃煤电厂锅炉逐渐的引入我国。选择性的催化还原发脱硝技术，是在进行脱硝是加入催化的条件，使用碳氧化合物作为还原剂，把烟气中的NO还原成为氮气和水；在反应温度时要控制在300℃-450℃，脱硝的概率将会达到70%-90%。这种技术比较成熟可靠，在全球的范围内特别是发达的国家中应用比较广泛。

选择性催化还原法脱硝反应属于氧化还原反应，所以要遵循氧化还原机理。在选择性催化还原发脱硝系统中，影响选择性还原法脱硝的过程中最主要的参数是烟气的流速、氧气的浓度、水蒸气的浓度及催化剂和烟气的温度等。

3.1烟气的流速

在选择性催化还原法脱硝技术最关键的参数是烟气的流速，是烟气在催化剂容积内停留时间的尺度，在一定的程度上决定反应物是否完全是反应，也对反应器催化剂的骨架冲刷和烟气的沿程阻力有着一定的影响，这就要设计出合理的烟气流程来对气体充分混合反应进行。

3.2氧气的浓度

选择性催化还原发脱硝技术在反应中需要氧气的参与，当氧气的浓度值增加催化剂性能提升到渐近值，但氧气的浓度不宜过高，一般需要控制在2%-3%。

3.3氨滑移

在选择性催化还原法脱硝技术进行反应时，排放的气体和注入催化剂，几乎是1比1的对物质量进行反应，氨滑移使指氨被喷入系统中，反应后在烟气下游多于的氨，对随着氨滑移的量不断的增加对脱硝物质的脱除率增加，在某一个氨滑移量达到一定的渐近值，也要依据要求来对脱硝装置的性能进行设定。

3.4水蒸气的浓度

水蒸气的浓度不断增加会使催化剂的性能不断的下降，催化剂失效不利于选择性催化还原脱硝技术的系统运行，要对此进行有效的控制。

3.5催化剂

在火电厂中选择性催化还原脱硝技术的主要核心是催化剂的工艺，它要占总投资的20%。为了可以使火电厂可以经济安全的运行，要对所要使用的催化剂有以下要求：（1）在一定的温度范围内要具有较高的活性，还要可以对强烈的温度波动加以稳定；（2）高选择性减少副作用；（3）对碱性金属及重金属具有化学稳定性，也就是抵抗中毒的性能较强；（4）对施加的烟气压力损失较小；（5）寿命较长，成本较低。

使用选择性催化还原法脱硝技术有很对的催化剂，按照活性的不同可以分为金属的氧化物、比较贵重的金属和离子交换分子筛等催化剂。燃烧火电厂中大多是以金属的氧化物催化剂为主。运用不同的催化剂时，可以对多种物质进行选用成为催化剂，但主要是催化的特性不同，贵重的技术作为催化剂时较多的使用一氧化碳及碳氧化合物作为还原剂，在沸石分子筛最为催化剂时经常使用碳氧化合物。

4、选择性非催化还原脱硝技术

选择性非催化还原脱硝技术是在锅炉的炉膛焰角上方或是过热器及尿素等作为还原剂，反应时的温度控制在800℃-1000℃，如果温度低于800℃是，会使脱硝率降低，选择性非催化还原脱硝技术的脱硝效率为30%-50%，氨气的逃逸率比较大，会对环境造成一定的污染。该工艺会通过现有的中小型锅炉来对此进行改造，投资的费用比较低，逃逸率较高是脱硝的效率也降低。混合选择性催化还原脱硝技术和选择性非催化还原脱硝技术在排放标准比较低时，可以只留下选择性非催化还原脱硝技术，等排放标准后来对选择性催化还原脱硝进行建立。

低温的选择性催化还原脱硝工艺一般是指选择性催化还原脱硝反应器内采用催化剂适应的温度要在120℃-300℃之间。低温的选择性催化还原脱硝技术研究的目标主要是集中在3个方面：（1）低温的催化剂的固有特性、活性及选择性。（2）烟气成分及温度环境对形成硫酸氨、硝酸氨及氧化亚氮等方面的影响。（3）低温下烟气中水蒸气对催化剂的影响研究有待进一步的深入。

5、结论

随着我国近年来对氮氧化物的污染重视及相关的法律法规的出台实施，我国对氮氧化物的排放进行控制将逐渐的严格起来，目前我国的国内氮氧化物控制主要是对燃烧控制的技术，燃烧后的烟气脱硝技术在我国的应用还相对的较小，考虑到固定的资产投资和运行的成本，对于火电厂的脱硝技术，以方面要通过技术的引进或是合作等法师来开拓在我国的应用；另一方面，国内会比较注重关键的技术和催化剂的研发，争取实现关键的设备及催化剂的国产化，大大的降低固定资产投资及运行的成本。

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