浅析电厂脱硝方法及其优缺点

吕仕佳++刘京玲

[摘 要]本文介绍了国内电厂脱硝常用的方法，常使用还原剂的种类，简单阐述了各种脱硝方法及脱硝还原剂的优缺点。

[关键词]脱硝；SNCR；SCR；SNCR/SCR；混合法；还原剂

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0068-01

最近十年，我国二氧化硫排放量得到了较好的控制，但与此同时，氮氧化物排放量却快速上升。氮氧化物对人、动植物有损害作用，是形成酸雨和酸雾主要原因之一，与碳氢化合物形成光化学烟雾，也能参与破坏臭氧层，所以氮氧化物的治理迫在眉睫。

从氮氧化物排放来源来看，火电是最大的排放来源，根据 2010 年环境统计年报的数据，火电氮氧化物排放占比达到 52%，火电行业减排成绩将极大地影响氮氧化物减排目标实现与否。目前脱硝技术常用有三种方法：SNCR 法、SCR 法、SNCR/SCR 的混合法，以下为三种方法简介。

1 SNCR

选择性非催化还原

还原剂在一定温度条件下选择性的与 NOx 发生还原反应， 生成N2和 H2O。

SNCR 法是把含有 NHx 基的还原剂（如液氨、氨水、尿素），喷入炉膛 850℃-1100℃的区域， 该还原剂徐苏热分解成 NH3并与烟气中的NOx 进行 SNCR 反应生成 N2和 H2O。 该方法是以炉膛为反应器，可通过锅炉改造实现。

还原剂常用的有液氨、氨水、尿素三种，以下分几个方面简述还原剂的特点：

1）技术方面：液氨的脱硝效率最高，液氨可以供纯氨气，直接参加反应，氨逃逸最低；氨水需通过蒸发器，产生的氨气参加脱硝反应，此还原剂氨逃逸在三者居中；尿素需配置成 40-60%尿素溶液，溶液输送要有防止低温结晶的措施，尿素溶液喷入脱硝系统后，尿素在高温条件下分解生成氨气，此还原剂氨逃逸最高。

2）安全方面：液氨的危险性最大 ，纯氨气在空气中的爆炸极限为15-28%，运输及存储都需要在压力容器内 ，必须有许可证 ，要求安全性很高，保证无泄漏，电气都需要有防爆措施，氨气稀释要控制混合浓度必须在安全范围内；氨水不属于危险品，氨水的挥发要有一定的报警及防范措施，浓度过高的氨气既有爆炸危险，又会对人体产生伤害；尿素既不是危险品，也不会对人体产生危害，是三者中最安全的还原剂，安全性能最高。

3）经济方面：氨水不属于危险品，运输储存比较方便，并且不需要额外的加热措施，设备简单，系统造价最低；液氨需要蒸发系统，存储区域需要有安全措施，系统造价中等；尿素安全可靠，但是需要有溶解储存系统，还需要有伴热防结晶措施，系统造价高，运行费用也高。反应温度对 SNCR 影响很大， 反应温度一般为 850℃-1100℃，当温度高于 1100℃，NH3被氧化为 NO， 反而造成 NOx的排放浓度增大；当温度低于 850℃时，反应不完全，会造成所谓的“氨穿透”，造成氨逃逸率高，腐蚀下游设备，造成新的污染。

SNCR 法与 SCR 法相比优点是不使用催化剂 ；一次性投资 ，运行费用较低，占地面积小；对煤种变化不敏感；建设周期短，施工简单；不需要更换引风机、空预器；旧设备改造少，尤其适合于改造机组，仅需要还原剂制备区和喷射装置， 投资较 SCR 法小， 但存在还原剂耗量大、NOx脱除率低，一般在 30%-50%之间；温度窗口的选择和控制比较困难，由于 SNCR 是在锅炉内部进行，脱硝效率受锅炉设计、锅炉负荷等因素的影响较大。 根据上述特点，当现有锅炉的脱硝技术改造效率较低时，SNCR 法脱硝技术经济性高，比较适合我国国情，在我国的燃煤电厂脱硝技术中占有重要地位。

2 SCR

选择性催化剂还原法在催化剂的作用下，以NH3，作为还原剂，“有选择”地与烟气中的NOx反应并生成 N2。

下图为以液氨为还原剂的SCR法流程示意图：

SCR 还原剂常用的同样为液氨、氨水、尿素：

1）液氨（或 25%氨水）为还原剂时 ，需要有液氨蒸发装置 （氨水蒸发器），氨气需要与稀释风混合，经喷氨格栅进入系统，在催化剂层反应脱硝。

2）尿素为还原剂时，将尿素溶解成 50%溶液，经过尿素制氨，将氨气与稀释风混合后，喷入系统脱硝。尿素制氨一般有两种方法，一种是水解方法，尿素溶液通过水解反应器，分解出氨气，在 140-160℃、0.4-0.6MPa 环境下发生分解反应 ，此种方法能耗低 ，产物比较纯净 ，但尿素不能完全分解，含尿素废水需做处理，且氨水蒸发过程中，对金属有腐蚀，所以蒸发容器的材质选择很重要；另一种方法是热解法，目前这方法在国内比较常见， 尿素溶液通过计量装置喷入热解炉内分解，稀释风温度要求 600℃左右，此法电消耗较大。SCR 法目前是世界上应用最多、最为成熟且最有成效的一种烟气脱硝技术，对锅炉烟气 NOx控制效果十分显著，占地面积小，技术成熟，易于操作。 同时 SCR 技术需要消耗 NH3和催化剂，存在运行费用高、设备投资大的缺点。

3 SNCR/SCR混合法

此法结合了两种的优势，将 SNCR 工艺的还原剂喷入炉膛，用SCR 工艺使逃逸出的 NH3 和未脱除的 NOx 进行催化还原反应。理论上，SNCR 法在脱除部分的 NOx 的同时也在为后面的催化剂脱除更多的 NOx 提供了所需的氨。典型的混合法装置脱硝效率能达到80%以上，同时逸出的 NH3 浓度低于10x10-6。

下图为 SNCR/SCR 混合法流程示意图

SNCR/SCR 混合法还原剂可选择尿素作为还原剂，并且无需热解系统，其特点有相对于 SCR 工程造价有所降低；脱硝效率高；催化剂用量少，回收量少；较 SCR 反应器小，具有更好的空间适用性；脱硝系统阻力小，引风机出力小；SO2/SO3转化所引起的腐蚀和 ABS 阻塞问题小；减少 SCR 催化剂对煤的敏感度； 可以安全地使用尿素作为还原剂，无需热解系统；分步实施，分期到位。其他脱硝方法还有液体吸收法、微生物吸收法、活性炭吸收法、电子束法。

脱硝方法的选择需要格局实际情况而定，锅炉结构特点、电厂所处的环境、还原剂供应方便与否等因素综合考虑，最根本是要满足经济、安全、排放达标。

参考文献

[1]火电厂烟气脱硝技术及工程应用[M].化学工业出版社，2006，12.

[2]燃煤电站烟气污染物排放控制工程丛书.《选择性非催化剂还原法（SNCR）烟气脱硝[M].选择性催化剂还原法（SCR）烟气脱硝[M].中国电力出版社，2011，12.

[作者简介] 吕仕佳（1981—），男，内蒙古人，毕业于内蒙古工业大学，学士学位，工程师，现从事火力发电厂集控运行管理工作。