火電廠煙氣脫硝技術(shù)探討

摘 要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國的火電行業(yè)也在快速發(fā)展。但隨之產(chǎn)生的是空氣污染問題的愈演愈烈，火電廠在燃煤過程中排放的二氧化硫及氮氧化物不僅導(dǎo)致霧霾天氣越來越普遍，還成為主要的大氣污染源，威脅著人們的生存和發(fā)展。所以控制火電廠的廢氣排放量迫在眉睫，文章就主要針對(duì)火電廠的煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)行了探討，主要介紹了脫硝技術(shù)的幾種方法和它們的優(yōu)缺點(diǎn)，以便我們更好地改善空氣質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：火電廠；煙氣脫硝；技術(shù)研究

前言

最近兩年，霧霾等污染性天氣越來越嚴(yán)重，已經(jīng)影響了人們正常的生產(chǎn)生活，威脅人們的生命健康，它的發(fā)生與火電廠排放的煙氣中含有的二氧化硫和氮氧化物脫不開關(guān)系，社會(huì)生活中出現(xiàn)的問題促進(jìn)了煙氣脫硝技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，煙氣脫硝主要有選擇性催化劑還原法，選擇性非催化還原法及聯(lián)合法，作者就這三個(gè)方面進(jìn)行了論述，通過分析它們的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，使人們對(duì)煙氣脫硝技術(shù)有一個(gè)較為詳盡的認(rèn)識(shí)，也讓人們更加深入的知道空氣問題產(chǎn)生的原因和解決方法。

1 選擇性催化劑還原法介紹

1.1 選擇性催化劑還原法的內(nèi)容

選擇性催化劑還原法主要是利用催化劑的作用，用尿素或者是氨氣把煙氣中的氮氧化物還原成氮?dú)夂退Ｈ缋媚蛩刈鲞€原劑時(shí)通常采用熱解或水解的方法將尿素溶液熱解為氣體，然后在噴入反應(yīng)室煙道中。依據(jù)脫硝反應(yīng)器相對(duì)于電除塵的安裝位置，可將選擇性催化劑還原法分為高含塵和低含塵兩類，采用低含塵工藝必須滿足催化劑活性對(duì)反應(yīng)溫度的要求，需要安裝蒸汽加熱器和煙氣換熱器，系統(tǒng)復(fù)雜，成本過高，所以我們一般使用高含塵工藝，它煙氣溫度高，可以滿足催化劑活性要求，這個(gè)工藝主要包括：煙氣系統(tǒng)、還原劑供應(yīng)系統(tǒng)、廢氣排放系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等等。在選擇性催化還原系統(tǒng)中，一般由氨的儲(chǔ)存系統(tǒng)、氨和空氣的混合系統(tǒng)、氨噴入系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)及檢測控制器系統(tǒng)等組成，對(duì)于火電廠來說，反應(yīng)器一般安裝在鍋爐省煤器與空預(yù)器之間，此處為高粉塵高溫布置，此區(qū)間的煙溫有利于脫硝還原反應(yīng)，氨噴射器則安裝在省煤器與反應(yīng)器之間的適當(dāng)位置，催化劑安放在一個(gè)固體反應(yīng)器的箱內(nèi)，通常垂直布置，煙氣由上向下流動(dòng)。此煙氣脫硝方法首先由美國的公司發(fā)現(xiàn)并于1957年申請專利。后來日本在環(huán)保政策的推動(dòng)下發(fā)明了現(xiàn)如今被廣泛使用的催化劑，并分別于1977年和1979年在燃油和燃煤鍋爐上成功投入商業(yè)運(yùn)用，到目前為止技術(shù)已經(jīng)比較嫻熟，而在我國，利用選擇性催化劑還原法進(jìn)行煙氣脫硝的工作才剛剛起步，技術(shù)手段還有待提高，未來的發(fā)展空間很大。

1.2 選擇性催化劑還原法的優(yōu)缺點(diǎn)

選擇性催化劑還原法不僅在世界范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛具有普遍性，而且它也具有脫硝效率高，脫硝更加徹底和二次污染小的優(yōu)勢。但同時(shí)它也有很多缺點(diǎn)，如飛灰在高溫?zé)煔饬魉傧屡鲎泊呋瘎┍砻?，?huì)使其磨損。煙氣中含有大量的化學(xué)氣體也會(huì)引起催化劑的中毒。硫酸鹽具有的粘結(jié)性和腐蝕性使空預(yù)器堵塞腐蝕。灰中氨味較大會(huì)影響灰的品質(zhì)從而影響其出售。實(shí)踐證明這種方法雖然好，但也存在著不容忽視的問題，所以我們在具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)它的各個(gè)環(huán)節(jié)加以重視，才能取得更好的脫硝效果。但即便如此選擇性催化劑還原法仍然是一項(xiàng)比較有前途的技術(shù)，催化劑的成本近年來已經(jīng)有所降低，使用壽命卻在不斷延長，未來發(fā)展前景很好。

2 選擇性非催化還原法介紹

2.1 選擇性非催化還原法的內(nèi)容

選擇性催化劑還原法運(yùn)行成本在很大程度上受催化劑壽命的影響，因此選擇性非催化還原法應(yīng)運(yùn)而生，最初由美國的一家公司發(fā)明，于1974年在日本成功投入應(yīng)用后，在美國普遍流行起來。這種方法不使用催化劑，而是使用還原劑，即選擇性非催化還原法是在沒有催化劑的時(shí)候普遍使用的一種方法，高溫狀態(tài)下噴入劑令其分解為氨氣，氨氣會(huì)與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)并產(chǎn)生氮?dú)?。此方法?duì)于溫度條件十分敏感，爐膛上噴入點(diǎn)的選擇，也就是所謂的溫度窗口的選擇，是其效率高低的關(guān)鍵，理想溫度范圍是850℃～1100℃，并隨反應(yīng)器類型的變化而有所不同。當(dāng)反應(yīng)溫度低于溫度窗口時(shí)，會(huì)使化學(xué)反應(yīng)不充分，還原效率較低，也易造成空氣預(yù)熱器的堵塞。當(dāng)反應(yīng)溫度高于溫度窗口時(shí)，氧化反應(yīng)會(huì)起主導(dǎo)作用。因此如何選取適合的溫度條件成為此技術(shù)成功應(yīng)用的關(guān)鍵。其典型的系統(tǒng)由還原劑儲(chǔ)槽、多層還原劑噴入裝置以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，操作簡單，比較適合對(duì)現(xiàn)役機(jī)組的改造。此方法的主要影響因素有溫度的高低、還原劑在最佳溫度窗口停留的時(shí)間，時(shí)間越長，脫硝效率越高、所使用的還原劑類型，因?yàn)椴僮鬟^程中會(huì)有氨的泄露，所以還原劑用量要大。為了提高脫硝效率必須在設(shè)計(jì)階段考慮一下幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：燃燒類型、鍋爐負(fù)荷、爐膛結(jié)構(gòu)、受熱面布置、NO濃度、爐膛溫度分布、爐膛氣流分布以及CO濃度等。

2.2 選擇性非催化還原法的優(yōu)缺點(diǎn)

雖然選擇性非催化還原法具有脫硝效率低的缺點(diǎn)，但是它的優(yōu)勢方面更加明顯。由于它不需要改變現(xiàn)有鍋爐的設(shè)備設(shè)置，而只需要在現(xiàn)有的燃煤鍋爐上增加氨和利尿素槽噴射裝置及其噴射口即可，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡便，不使用催化劑，對(duì)鍋爐的正常運(yùn)行影響小，并且它只需要較小的氨或利尿素槽，可放置在鍋爐鋼架之上而不需要額外的占用其他地方，因此它具有系統(tǒng)簡單投資小，運(yùn)行阻力小，系統(tǒng)占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。但仍然不可否認(rèn)的是它的脫硝效率遠(yuǎn)低于選擇性催化劑反應(yīng)，具體采用哪種方法，還應(yīng)具體情況具體分析。

3 聯(lián)合法的介紹

3.1 聯(lián)合法的內(nèi)容

聯(lián)合脫硝技術(shù)是選擇性催化劑還原法和選擇性非催化還原法的結(jié)合，選擇性催化還原法占地面積比較大，費(fèi)用高。無催化還原法雖然脫硝效率比較低，技術(shù)要求高，但成本低，所以在20世紀(jì)90年代我國就已經(jīng)對(duì)此著手研究，并成功發(fā)明了這種綜合方法。這種方法主要是將還原劑直接噴射進(jìn)爐膛內(nèi)，在高溫的狀態(tài)下使一部分的氮氧化物去除掉，剩余的未反應(yīng)的還原劑會(huì)進(jìn)入到選擇性催化還原反應(yīng)器中和其余的氮氧化物完成催化反應(yīng)。其實(shí)還有一種聯(lián)合法，它既可以脫硝也可以脫硫，因前兩種脫硝方法總是有這樣或那樣的不可避免的缺點(diǎn)，所以實(shí)際操作中總是會(huì)出現(xiàn)很多的問題，國內(nèi)外的學(xué)者根據(jù)這一狀況，開始去探究更加便捷的技術(shù)。而且硫也是火電廠煙氣排放的主要廢氣之一，能同時(shí)消除硫和硝的技術(shù)也更加吸引了國內(nèi)外專家學(xué)者的注意。這種聯(lián)合法叫做同時(shí)脫硫脫硝一體化技術(shù)，它是應(yīng)用一種技術(shù)在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)脫除二氧化硫和二氧化氮的新的聯(lián)合脫除技術(shù)，它可以分為兩大類：爐內(nèi)燃燒過程的同時(shí)脫除技術(shù)和燃燒后煙氣中的同時(shí)脫除技術(shù)，其中后者是專家學(xué)者研究的重點(diǎn)和今后進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的重點(diǎn)，典型的工藝分為干法和濕法兩種。

3.2 聯(lián)合法的優(yōu)缺點(diǎn)

聯(lián)合法是兩種脫硝技術(shù)的結(jié)合，所以說優(yōu)缺點(diǎn)也介于兩者之間。脫硝效率比選擇性催化還原法的效率低，但比非催化還原法的高。成本要求和技術(shù)要求也在兩者之間，所以到底實(shí)際上選擇哪種方法，需要根據(jù)實(shí)際狀況而定。而同時(shí)脫硫脫硝一體化技術(shù)還正在處于研究階段，尚未得到大規(guī)模應(yīng)用。但其未來的發(fā)展前景很大。

4 結(jié)束語

改善空氣質(zhì)量的一個(gè)重要措施就是控制二氧化硫和氮氧化物的排放量，而火電廠就是這些廢氣的主要排放地，所以作者在此文中詳細(xì)介紹了火電廠煙氣脫硝的三種方法，從中可以看出每一個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。也希望作者的論述能夠給從事相關(guān)工作的人員一些啟發(fā)，引起火電廠及其相關(guān)企業(yè)對(duì)控制廢氣排放的重視，促使他們對(duì)脫硝技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，是我國在這方面的技術(shù)水平得以提高，彌補(bǔ)我國在這方面起步晚的劣勢，趕上國際水平。以便于更好的改善空氣質(zhì)量，解決我國日益嚴(yán)重的空氣污染問題。

參考文獻(xiàn)

[1]孫墨杰，楊志山，陳杰，等.基于反硝化菌的煙氣脫硝技術(shù)研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2014，31（6）：1179-1183.

[2]杜濤.聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)探討[J].科學(xué)·環(huán)境，2014，9：132.

作者簡介：李鵬春（1982，7-），男，甘肅寧縣人，大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：火電廠有關(guān)脫硝技術(shù)。