火电厂烟气脱硝技术探讨

摘 要：随着我国社会经济的迅速发展，我国的火电行业也在快速发展。但随之产生的是空气污染问题的愈演愈烈，火电厂在燃煤过程中排放的二氧化硫及氮氧化物不仅导致雾霾天气越来越普遍，还成为主要的大气污染源，威胁着人们的生存和发展。所以控制火电厂的废气排放量迫在眉睫，文章就主要针对火电厂的烟气脱硝技术进行了探讨，主要介绍了脱硝技术的几种方法和它们的优缺点，以便我们更好地改善空气质量。

关键词：火电厂；烟气脱硝；技术研究

前言

最近两年，雾霾等污染性天气越来越严重，已经影响了人们正常的生产生活，威胁人们的生命健康，它的发生与火电厂排放的烟气中含有的二氧化硫和氮氧化物脱不开关系，社会生活中出现的问题促进了烟气脱硝技术的发展和应用，烟气脱硝主要有选择性催化剂还原法，选择性非催化还原法及联合法，作者就这三个方面进行了论述，通过分析它们的技术特点和优缺点，使人们对烟气脱硝技术有一个较为详尽的认识，也让人们更加深入的知道空气问题产生的原因和解决方法。

1 选择性催化剂还原法介绍

1.1 选择性催化剂还原法的内容

选择性催化剂还原法主要是利用催化剂的作用，用尿素或者是氨气把烟气中的氮氧化物还原成氮气和水。如利用尿素做还原剂时通常采用热解或水解的方法将尿素溶液热解为气体，然后在喷入反应室烟道中。依据脱硝反应器相对于电除尘的安装位置，可将选择性催化剂还原法分为高含尘和低含尘两类，采用低含尘工艺必须满足催化剂活性对反应温度的要求，需要安装蒸汽加热器和烟气换热器，系统复杂，成本过高，所以我们一般使用高含尘工艺，它烟气温度高，可以满足催化剂活性要求，这个工艺主要包括：烟气系统、还原剂供应系统、废气排放系统、控制系统等等。在选择性催化还原系统中，一般由氨的储存系统、氨和空气的混合系统、氨喷入系统、反应器系统及检测控制器系统等组成，对于火电厂来说，反应器一般安装在锅炉省煤器与空预器之间，此处为高粉尘高温布置，此区间的烟温有利于脱硝还原反应，氨喷射器则安装在省煤器与反应器之间的适当位置，催化剂安放在一个固体反应器的箱内，通常垂直布置，烟气由上向下流动。此烟气脱硝方法首先由美国的公司发现并于1957年申请专利。后来日本在环保政策的推动下发明了现如今被广泛使用的催化剂，并分别于1977年和1979年在燃油和燃煤锅炉上成功投入商业运用，到目前为止技术已经比较娴熟，而在我国，利用选择性催化剂还原法进行烟气脱硝的工作才刚刚起步，技术手段还有待提高，未来的发展空间很大。

1.2 选择性催化剂还原法的优缺点

选择性催化剂还原法不仅在世界范围内应用广泛具有普遍性，而且它也具有脱硝效率高，脱硝更加彻底和二次污染小的优势。但同时它也有很多缺点，如飞灰在高温烟气流速下碰撞催化剂表面，会使其磨损。烟气中含有大量的化学气体也会引起催化剂的中毒。硫酸盐具有的粘结性和腐蚀性使空预器堵塞腐蚀。灰中氨味较大会影响灰的品质从而影响其出售。实践证明这种方法虽然好，但也存在着不容忽视的问题，所以我们在具体应用时应当对它的各个环节加以重视，才能取得更好的脱硝效果。但即便如此选择性催化剂还原法仍然是一项比较有前途的技术，催化剂的成本近年来已经有所降低，使用寿命却在不断延长，未来发展前景很好。

2 选择性非催化还原法介绍

2.1 选择性非催化还原法的内容

选择性催化剂还原法运行成本在很大程度上受催化剂寿命的影响，因此选择性非催化还原法应运而生，最初由美国的一家公司发明，于1974年在日本成功投入应用后，在美国普遍流行起来。这种方法不使用催化剂，而是使用还原剂，即选择性非催化还原法是在没有催化剂的时候普遍使用的一种方法，高温状态下喷入剂令其分解为氨气，氨气会与烟气中的氮氧化物反应并产生氮气。此方法对于温度条件十分敏感，炉膛上喷入点的选择，也就是所谓的温度窗口的选择，是其效率高低的关键，理想温度范围是850℃～1100℃，并随反应器类型的变化而有所不同。当反应温度低于温度窗口时，会使化学反应不充分，还原效率较低，也易造成空气预热器的堵塞。当反应温度高于温度窗口时，氧化反应会起主导作用。因此如何选取适合的温度条件成为此技术成功应用的关键。其典型的系统由还原剂储槽、多层还原剂喷入装置以及相应的控制系统组成，操作简单，比较适合对现役机组的改造。此方法的主要影响因素有温度的高低、还原剂在最佳温度窗口停留的时间，时间越长，脱硝效率越高、所使用的还原剂类型，因为操作过程中会有氨的泄露，所以还原剂用量要大。为了提高脱硝效率必须在设计阶段考虑一下几个关键参数：燃烧类型、锅炉负荷、炉膛结构、受热面布置、NO浓度、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及CO浓度等。

2.2 选择性非催化还原法的优缺点

虽然选择性非催化还原法具有脱硝效率低的缺点，但是它的优势方面更加明显。由于它不需要改变现有锅炉的设备设置，而只需要在现有的燃煤锅炉上增加氨和利尿素槽喷射装置及其喷射口即可，系统结构比较简便，不使用催化剂，对锅炉的正常运行影响小，并且它只需要较小的氨或利尿素槽，可放置在锅炉钢架之上而不需要额外的占用其他地方，因此它具有系统简单投资小，运行阻力小，系统占地面积小等优点。但仍然不可否认的是它的脱硝效率远低于选择性催化剂反应，具体采用哪种方法，还应具体情况具体分析。

3 联合法的介绍

3.1 联合法的内容

联合脱硝技术是选择性催化剂还原法和选择性非催化还原法的结合，选择性催化还原法占地面积比较大，费用高。无催化还原法虽然脱硝效率比较低，技术要求高，但成本低，所以在20世纪90年代我国就已经对此着手研究，并成功发明了这种综合方法。这种方法主要是将还原剂直接喷射进炉膛内，在高温的状态下使一部分的氮氧化物去除掉，剩余的未反应的还原劑会进入到选择性催化还原反应器中和其余的氮氧化物完成催化反应。其实还有一种联合法，它既可以脱硝也可以脱硫，因前两种脱硝方法总是有这样或那样的不可避免的缺点，所以实际操作中总是会出现很多的问题，国内外的学者根据这一状况，开始去探究更加便捷的技术。而且硫也是火电厂烟气排放的主要废气之一，能同时消除硫和硝的技术也更加吸引了国内外专家学者的注意。这种联合法叫做同时脱硫脱硝一体化技术，它是应用一种技术在整个系统内同时脱除二氧化硫和二氧化氮的新的联合脱除技术，它可以分为两大类：炉内燃烧过程的同时脱除技术和燃烧后烟气中的同时脱除技术，其中后者是专家学者研究的重点和今后进行大规模工业化应用的重点，典型的工艺分为干法和湿法两种。

3.2 联合法的优缺点

联合法是两种脱硝技术的结合，所以说优缺点也介于两者之间。脱硝效率比选择性催化还原法的效率低，但比非催化还原法的高。成本要求和技术要求也在两者之间，所以到底实际上选择哪种方法，需要根据实际状况而定。而同时脱硫脱硝一体化技术还正在处于研究阶段，尚未得到大规模应用。但其未来的发展前景很大。

4 结束语

改善空气质量的一个重要措施就是控制二氧化硫和氮氧化物的排放量，而火电厂就是这些废气的主要排放地，所以作者在此文中详细介绍了火电厂烟气脱硝的三种方法，从中可以看出每一个方法的优缺点。也希望作者的论述能够给从事相关工作的人员一些启发，引起火电厂及其相关企业对控制废气排放的重视，促使他们对脱硝技术进行更加深入的研究，是我国在这方面的技术水平得以提高，弥补我国在这方面起步晚的劣势，赶上国际水平。以便于更好的改善空气质量，解决我国日益严重的空气污染问题。

参考文献

[1]孙墨杰，杨志山，陈杰，等.基于反硝化菌的烟气脱硝技术研究进展[J].化工进展，2014，31（6）：1179-1183.

[2]杜涛.联合脱硫脱硝技术探讨[J].科学·环境，2014，9：132.

作者简介：李鹏春（1982，7-），男，甘肃宁县人，大学本科学历，助理工程师，研究方向：火电厂有关脱硝技术。