火电厂烟气脱硝工艺应用与工艺特点解析

徐向东

摘 要：随着国民经济的发展以及城市化建设的加快，城市能源需求与日俱增，而新能源发展滞后，传统能源依旧占据能源结构的主导地位，现如今北方大部分地区以及华东各省饱受雾霾侵扰，人们对环境污染日益重视，国家也逐渐对传统能源结构进行进一步地优化和调整，关闭及转型了部分污染企业，大力推广新能源的发展。文章首先对火电厂烟气脱硝工艺的应用原理及其系统结构进行分析，然后详细研究了火电厂烟气脱硝（SCR）系统的工艺特点，望能够对提高烟气脱硝效率，确保SCR工艺的安全、可靠运行起到一定的帮助。

关键词：火电厂 烟气脱硝工艺 特点 应用

中图分类号：X77 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（c）-0092-02

随着新环保法的实施，节能减排和环保要求日益严格，国家对于NO的排放也越来越严，依据《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223- 2011），自2014年7月1日起，所有现有的火力发电燃煤锅炉氮氧化物的排放浓度应低于200 mg/m3，在重点地区及2012年1月1日起新建火力发电燃煤锅炉氮氧化物应低于100 mg/m3。但是，在现代社会经济发展不断进步与提升的背景之下，能源消费同时所出现的环境污染问题也越来越严重。二氧化硫、氮氧化物均为环境污染中最主要的破坏性物质，多是在燃煤过程中所产生的。因此，对所排放燃煤烟气中烟尘、二氧化硫以及氮氧化物等有毒、有害物质的控制，已成为提高燃煤系统运行安全性，减轻能源污染问题的最重要手段之一。SCR技术具有良好的脱硝效率，而且经过多年来的应用与发展，技术基本成熟，运行也较为稳定，适应性强。该文详细分析火电厂烟气脱硝工艺的应用要点，并就该工艺系统的主要特点展开分析与研究。

1 火电厂烟气脱硝工艺应用分析

目前可用于烟气脱硝的工艺类型众多，其中SCR（选择性催化还原）烟气脱硝工艺在脱硝效率方面具有非常确切的优势，已成为目前火电厂燃煤排放控制行业中的首选方案之一。1975年，日本Shimoneski电厂建立起了第一个SCR烟气脱硝系统示范性工程，其后SCR煙气脱硝技术开始在火电厂燃煤排放控制领域中广泛应用。发展至今，SCR烟气脱硝工艺对所排放烟气中一氧化二氮的脱除率可以达到90%以上，应用价值非常理想。

所谓的SCR烟气脱硝工艺技术是指：在常压条件下，向含有氮氧化物以及具有适宜温度的烟气中喷入比例为5.0%左右的气氨，在充分混合均匀的基础之上流入带有催化剂的反应器中，通过一氧化二氮成分与氨气成分的选择性还原反应，最终生成无毒无害的氨气以及水分，以此种方式达到降低火电厂能源污染的目的。

目前根据火电厂所应用的烟气脱硝工艺系统结构可总结火电厂烟气脱硝工艺的应用原理为：液氨成分自液氨槽车经过卸料压缩机后进入储槽内，然后经过蒸发槽处理生成氨气，通过缓冲槽以及输送管道进入锅炉反应区内，在锅炉反应区内与空气充分混合，在此基础之上由分布导阀进入SCR烟气脱硝反应器内部进行反应，在反应器内通过喷雾的方式使氨气与烟气充分混合，然后在触媒层中对烟气进行还原反应。烟气经过脱硝处理后用空气预热器进行热回收处理，最后进入静电除尘器中。

2 火电厂烟气脱硝工艺特点分析

火电厂烟气脱硝工艺系统一般包括氨气制备系统以及脱硝反应系统两个部分。其中，脱硝反应系统的主要构成包括烟气线路、烟气脱硝反应器、烟气脱硝触媒、烟气脱硝控制系统等多个部分，氨气制备系统的主要构成则包括液氨储槽、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽、氨气稀释槽等多个部分。具体工艺特点可总结并分析如下所述。

（1）烟气线路：烟气脱硝反应器位于锅炉省煤器出口烟气管线下游位置，氨气在充分混合均匀后通过分布导阀与烟气共同进入烟气脱硝反应器入口。烟气经过烟气脱硝反应处理后由空气预热器进行热回收处理，然后再进入静电除尘器反应环节当中。

（2）烟气脱硝反应器：烟气脱硝反应器采用固定床平行通道形式，系统正常运行状态下使用单层通道，同时预留一层作为未来触媒，仅在脱硝效率<需要值时投入运用，其目的是在短期内增加烟气脱硝的工作效率，以延长有效触媒寿命。烟气脱硝反应器为自立钢结构型式，反应器机壳外部用绝缘层包裹，负责支撑所有负荷重量，在此基础之上提供风管气密。

（3）氨供应：在火电厂烟气脱硝系统中，氨气需根据压力修正系数以及温度参数进行调整修正。反应系统中控制器可应用氨气流量对所需氨气进行严格控制，以将摩尔比维持在稳定范围内。同时，氨气供应管线上设置有氨气紧急关断装置，该装置能够在以下3种工况下关断阀门，以确保烟气脱硝系统操作的安全性，避免触媒发生损害：其一是进口烟气温度过低的工况，其二是进口烟气温度过高的工况，其三是氨气对空气稀释比过高的工况。与之相对应的初始设定值如表1所示。

（4）氨气储槽：在火电厂烟气脱硝系统中，共设置有3个液氨储槽，其中1个液氨槽即能够实现对一套SCR烟气脱硝机组脱硝反应7 d内所需氨气的供应。在液氨储槽中安装超流阀、逆止阀、以及安全阀等装置，其目的是确保液氨储槽能够在发生泄漏时得到及时地保护。同时，氨气储槽内还安装有温度计、液位计等计量装置，及时将相关检测信号传输至DCS控制系统当中，以便在氨气储槽温度、压力异常状态下及时做出保护动作。

3 结语

在当今社会经济水平快速发展的背景下，耗电量的增长趋势是非常显著的，这使得燃煤电厂的烟气排放问题备受各方重视。目前，我国大量火电厂已经展开了对烟气脱硫工艺的应用，但有关烟气脱硝系统的应用还相对较少。该研究中重点分析火电厂烟气脱硝系统中SCR的工艺应用以及工艺特点，认为SCR烟气脱硝工艺的应用对控制火电厂烟气排放污染，降低氮氧化物排放量均有非常重要的价值，值得引起重视。

参考文献

[1] 解永刚，程慧.火电厂SCR脱硝还原剂的选择与比较[J].电力科技与环保，2010，26（5）：32-33.

[2] 胡永锋，白永锋.SCR 法烟气脱硝技术在火电厂的应用[J].节能技术，2007，25（3）：152-156.

[3] 廖欲元.阐述SCR法烟气脱硝技术在火电厂的应用[J].广东科技，2009（3）：129-131.

[4] 韦健宏，冯加星.汕头某电厂 1号锅炉脱硝系统优化调整试验报告[R].广东电网公司电力科学研究院，2014.

[5] 范剑峰，吴以凡，贾宝荣，等.火电厂选择性催化还原脱硝技术的可行性研究[J].化工时刊，2005（7）：64-67.

[6] 贾双燕，路涛，李晓芸，等.选择性催化还原烟气脱硝技术及其在我国的应用研究[J].电力环境保护，2004（1）：19-21.

[7] 李勇.后石电厂600 MW机组烟气脱硝系统及工艺特点介绍[J].山东电力技术，2001（4）：41-44.

[8] 钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2002.