先進再燃脫硝優化試驗與機理分析

張燕榕

（中煤科工集團北京華宇工程有限公司 北京 100120）

先進再燃脫硝優化試驗與機理分析

張燕榕

（中煤科工集團北京華宇工程有限公司 北京 100120）

我國是世界上的煤炭生產大國，更是煤炭使用大國。在我國電力生產過程中，以火力發電為主。在火力發電發電所用的煤炭消耗量接近全國煤炭消耗量的50%。因此，煤炭的使用量的高居不下也導致了大量的廢氣的污染，本文就如何減少氮氧排放物為中心對先進再燃脫硝優化試驗與機理分析。

先進再燃脫硝；氮氧排放物；機理分析

近年來，我國氮氧排放物的排放總量逐年增加，對生態環境造成了十分嚴重的影響，且由于我國火電廠眾多，使用的煤炭種類繁多，其中不乏劣質煤，劣質煤煤質多變，這也就使得氮氧排放物不斷增多。我國使用的脫硝的方式包括很多種，比如SNCR，SNCR和SCR相結合等。

1 再燃脫硝特征

通過對于液化石油氣和天然氣的研究的再燃脫硝特性的研究以及對于相關的催化添加物和不同的實驗條件下液化石油氣和天然氣的脫硝的影響，得出了如下結論；最適合液化石油氣再燃的溫度是1270 K～1373 K,而同等條件下，天然氣的再燃溫度比液化石油氣高125 K左右。當空氣系數為0.7～0.8時，兩種物質的燃燒條件達到最佳值。液化石油氣隨再燃比的增加，脫硝效率也隨之增加。當再燃溫度較低時，氣體脫硝效率隨著再燃時間的增加而大幅度的提升。

在添加劑中，醋酸鈉、碳酸鈉和醋酸鈣三種添加劑屬于正催化劑，對于氣體再燃具有促進作用。在三種添加物質中，醋酸鈣對于再燃脫硝化的增強作用較為明顯，碳酸鈉和醋酸鈉的增強作用居后。而再燃脫銷時三種物質增強程度由特定的溫度而決定，當燃燒時的溫度達到1270 K左右，能夠發揮極佳的作用。而在實驗中發現氯化鈉對再燃沒有促進作用，硫酸鐵亦然。

2 幾種生物物質的燃燒特性

實驗研究再燃脫硝特性時也選擇了幾種生物質，包括秸稈、松枝和稻殼。通過實驗的數據對比發現并找到了幾種物質的相關的參數，其中：當再燃溫度處于1220 K左右到1320 K左右時，幾種物質再燃比率為15%，空氣系數值介于0.6～0.8時，生物質停留時間為1s左右。典型再燃條件下秸稈、松枝和稻殼再燃時脫脂率能分別達到65.7%、51.8%和54.6%，在初始的實驗過程中可以得知，生物物質的脫硝程度隨著氮氧化物的不斷增多也呈現出增長的趨勢。分析生物質再燃脫硝特征與燃燒特性之間的關系不難看出：燃燒溫度較低時，所對應的再燃溫度也隨之降低低，脫硝明顯，而在溫度較高的條件下，再燃的發生率自然隨之降低，對應的再燃脫硝的比率也隨之降低。

3 SNCR脫硝技術與SCR脫硝技術

SNCR脫硝技術是將NH3、尿素等還原劑噴入鍋爐爐內與NOx進行選擇性反應，不用催化劑，因此必須在高溫區加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為850℃～1100℃的區域，迅速熱分解成NH3，與煙氣中的NOx反應生成N2和水，該技術以爐膛為反應器。

SNCR煙氣脫硝技術的脫硝效率一般為30%～80%，受鍋爐結構尺寸影響很大。采用SNCR技術，目前的趨勢是用尿素代替氨作為還原劑。SNCR系統煙氣脫硝過程是由下面四個基本過程完成：接收和儲存還原劑；在鍋爐合適位置注入稀釋后的還原劑；還原劑的計量輸出、與水混合稀釋；還原劑與煙氣混合進行脫硝反應，該技術相比于其他技術而言成熟可靠，還原劑有效利用率高系統運行穩定，設備模塊化，占地小，無副產品，無二次污染。

而與SNCR技術相比較，SNCR脫硝技術參加反應的還原劑除了可以使用氨以外，還可以用尿素。而SCR煙氣溫度比較低，尿素必須制成氨后才能噴入煙氣中。兩者中SNCR的優點是投資省，適用于不需要快速高效脫硫脫硝的工業爐和城市垃圾焚燒爐，可以直接使用尿素，且不存在SO2轉化成SO3的問題，其缺點是脫硝效率低、運行的可靠性和穩定性不好。

4 實驗結果

實驗研究了SO2與添加劑之間互相作用的關系，以及SO2對先進再燃的過程和選擇性非催化還原過程中一氧化氮還原的影響。實驗結果表明：SO2能夠增強再燃脫硝程度，但是增強作用比較微弱。二氧化硫還能夠降低含氨物質的還原。醋酸鈉等鹽類在選擇性非催化還原過程中，除了能夠促進脫硝反應之外還能夠固硫。

在實驗過程中得知，不同的化學氣體和生物物質在先進再燃脫硝下的相關特性，包括溫度、添加劑、含氨物質等相關的數據對于先進再燃脫硝的影響。例如通過用醋酸鈉作為添加劑時，氣體的最大脫硝效率達到77%～86%，而用碳酸鈉作為添加劑時，對再燃的促進作用達83%～90%。四種生物物質以碳酸鈉作為添加劑時效率可達77%～85%。除了研究一些實驗參數對于先進再燃條件的影響之外，還研究了協同反應的相關特性，例如在再燃區域內噴入適量的NH3能夠對先進再燃起到促進作用，而噴入NH4NO3時促進作用沒有NH3明顯，但是上述兩種物質噴入的溫度也是有選擇性的，NH3在1900K左右噴入時能夠發揮最好的作用，而NH4NO3的溫度要達到1300 K左右。是上述的兩種物質對生物物質和化學物質的協同作用，都能夠增加先進再燃時的脫硝效率。

5 結語

總之，我國目前的燃煤電站煙氣脫硝而言，積極選擇適當的技術并將其應用在日常生產中，這樣不僅能減少燃煤電站煙氣中氮氧排放物的排放數量，跟能正真的實現可持續發展的生態發展理念，做到正真的節能減排，實現經濟效益與生態效應的雙贏。

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張燕榕（1970—），女，本科，山西高平人，高工，主要從事中小型電廠的設計工作。