探讨燃煤锅炉烟气脱硝技术

摘 要：文章针对燃煤锅炉烟气的基本特点，分析探讨烟气脱硝的主要工艺方法，同时针对其特点重点对选择性的非催化还原技和选择性催化还原技术实施研究与对比，低温型烟气脱硝技术为烟气脱硝未来发展的趋势。

关键词：燃煤锅炉；烟气脱硝；技术

随着经济的不断发展，人们日益对环境的破坏，环境污染早已成为一个社会问题。特别是氮氧化物对大气的污染，是全世界人们关注的环境污染的焦点问题。有数据统计发现，现阶段我国67%氮氧化物排放量都是来自于煤炭的燃烧，另外有一半以上是发电和供暖锅炉燃烧所诱发的，相关数据统计可以发现，当前我国的氮氧化物排放量已超过我国上世纪九十年代氮氧化物排放量的两倍，而且该数字还在每年递增。按照现在的氮氧化物排放增长速度来看，到2020年我国的氮氧化物的排放量可能会直接超越美国而成为氮氧化物排放量最大的国家。而按照我国相关要求，氮氧化物的排放量必须要有减而无增，所以对氮氧化物排放量的控制也刻不容缓。

一、烟气脱硝技术分析

所谓烟气脱硝技术在我国的发展实际上非常迟，烟气脱硝的概念还是上世纪八十年代才得以被国人认识，该技术当时主要是用在电厂锅炉烟气脱硝中，对烟气实施脱硝处理的基本方法实际上有很多，通常可以分为湿法、干法以及半干法脱硝。而在这三种技术中，干法又可以根据脱硝原理分为选择性催化还原法（即SCR）以及非催化还原法（即SNCR）、电子束照法、光催化法和碳热还原法；另外湿法可根据脱硝性质分为水吸收法、碱吸收法以及洛合吸收法、水吸收法、半干法可按照原理分为吸收法、催化氧化法以及活性碳吸收法。

二、烟气脱硝技术的基本特点

上文中已经提到，所谓烟气脱硝技术其基本特点有下面三个：即湿法脱硝、干法脱硝以及半干法脱硝。湿法脱硝由于其脱硝的效率其他两种方法而言较低，同时操作也较为繁琐，对吸收剂的要求以及消耗均非常高，另外运行的费用也极高，直接会诱发二次污染，所以在条件运行的情况下一般不使用此方法。干法脱硝的脱硝效率非常高，脱硝速度快，其工艺流程较为简单，容易对要求实施控制，另外操作较为稳定，设备的运行可靠。而半干法脱硝则对吸收剂的来源有一定的要求，另外工艺也较为复杂，脱硝成本要远远大于干法脱硝，另外设备的运行也存在不稳定情况。

三、常用脱硝技术

实际上对于湿法、干法以及半干法烟气脱硝技术而言，干法的使用非常普遍，这主要是因为干法脱硝的工艺流程相对其他两种方法的工艺流程更加简单，同时脱硝的效率非常高，脱硝过程中不需要供水同时脱硝完成之后不需要实施废水处理工作。就当前干法脱硝来说，方法也有很多，现阶段已实际使用的有十多种，另外使用最广泛的脱硝手段就是选择性非催化还原方法以及选择性催化还原法，即（SNCR以及SCR）

（一）非催化还原脱硝技术。所谓非催化还原脱硝技术，就是把NH3和氮氧化物实施混合，同时实施高温加热出来，这样就能够使其出现化学反应，借助NH3的还原性可以把氮氧化物还原成水与N2。该方法的基本脱硝原理是：4NH3+4NO+O2化学反应生成4N2+6H2O，4NH3+2NO+O2化学反应生成3N2+6H2O，在这些化学反应中，实际上就是非催化脱硝的基本脱硝技术。

1.燃煤锅炉的非催化还原脱硝方法。实际上非催化还原脱硝技术在锅炉的使用中非常早，基本原理是把氨或者尿素当成还原剂直接将其喷入炉膛1000摄氏度的区域中，将炉膛当成非催化还原脱硝反应容器，借助高温最大限度的还原氮氧化物。

2.非催化还原脱硝技术设备组成分析。该还原技术工艺流程较为简单，主要由还原剂贮槽、配套控制仪表以及还原剂多层喷入设备组合而成。

（二）催化还原脱硝技术。催化还原烟气脱硝技术实际上是在某种特定的条件下，同时在催化剂的作用下，氮氧化物被NH3还原成能够对大气没有污染的水分子与N2。其脱硝的反应机理是：NO+NO2+2NH3化学反应成为2N2+3H2O

1.催化剂。需要特别注意的是，催化剂SCR为选择性催化还原剂的脱硝工艺核心技术，其依据烟气的温度、灰尘的磨损程度、流速以及含尘量等，选择使用完全不同性能的催化剂，而催化剂又为活性物质和载体组成，部分还加入成型剂与造孔物质，这样根据要求制作成所需要的孔结构与形状。一般经常使用的选择性催化还原剂可以应用TiO2为主要载体的MoO3和V2O5等金属质氧化物。其反应的温度通常可以达到280摄氏度-450摄氏度。而载体的形状也各不相同，有网状、片状、波纹式以及蜂窝式、柱状、秋状等。全新的催化剂效率相对传统催化剂要高的很多，特别是MnOX-CoOX（CeOX）/TiO2等全新低温蜂窝催化剂，这样就可以把选择性催化还原法烟气脱硝的温度降到小于120摄氏度。

2.燃煤锅炉选择性催化还原法脱硝方法。正常情况下，电厂和工业锅炉安装选择性催化还原法的脱硝装置有下面几个方法：首先是高温高尘式，一般选择性催化还原法设置在锅炉烟气出口和空气预热器二者之间；其次，高温低尘式方式，即选择性催化还原法设置于高温电除尘器后；最后是低温低尘式，即选择性催化还原法设置于省煤器尾部烟道的出口后部，依据以上三种完全不同的装置方法，其选择性催化还原法的运行工作条件也要具体问题具体分析。高温高尘式装置，反应温度相对较高，催化剂的活性好，不过因为催化剂处在浓尘中，容易诱发堵塞以及中毒等现象，最大限度的缩短催化剂的使用寿命；高温低尘式装置，对于节约能源以及降低消耗、维护操作等非常不利，其操作等相对较为繁琐；低温低尘式装置，不但没有飞灰堵塞，同时使用全新低温催化剂不会消耗动力，能够有效降低污染。

3.选择性催化还原法设备的组成。其脱硝装置由仪表控制系统、氨存储供应系统以及选择性催化还原法反应器等组成。

四、选择性催化还原法与选择性非催化还原法对比

选择性非催化还原法和催化剂有所不同，其脱硝的效率相对较低，通常不会超过60%，同时还原剂的消耗往往也非常大，需要有着较高NH3/NOX比值。在反应过程中，往往需要很多的外部条件，比如反应温度要达到一定值，因此在催化过程中需要很好的掌握同时控制反应区温度，如果反应区温度太低，则脱硝的转化率也不高，温度如果太高，那么就会诱发NH3的氧化，出现多余NOX。

五、结语

总而言之，两种不同的烟气脱硝技术均有着不同的特点，其中低温型选择性催化还原法以低温、低成本以及高寿命等优点，这些优点也正式低温选择性催化还原法能够领先于别的烟气脱硝技术的原因，符合现阶段我国可持续发展战略目标。所以，通过分析研究不難发现，低温型选择性催化还原法烟气脱硝技术为深远发展的烟气净化技术，符合我国的发展战略目标与我国国情，其能够有效运用于燃煤锅炉烟气脱硝中。

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