煙氣脫硝超低排放技術的現狀和發展趨勢

陳新建

中節環立為(武漢)能源技術有限公司

煙氣脫硝超低排放技術的現狀和發展趨勢

陳新建

中節環立為(武漢)能源技術有限公司

據不完全統計，截至2015年8月底，中國實現超低排放的煤電機組規模已超過5000萬千瓦，截至2015年年末，大唐、浙能等超低排放機組規模均超過1000萬千瓦，華能日照電廠、黃臺電廠、上安電廠，國電投平頂山電廠等陸續實現全廠機組超低排放。五大發電集團均表示，將在2017年、2018年基本完成或全面完成規模以上機組的超低排放改造工作。但隨著霧霾天氣的日益加重及國民對環保要求的越來越高，如何進一步減少和消除NOx的危害，脫硝的處理技術逐漸受到高度重視和頻繁采用，文章論述了煙氣脫硝技術研究現狀和新技術的開發，并結合國內實際情況對煙氣脫硝技術發展方向提出了建議。

煙氣；脫硝技術；現狀；發展趨勢

1 導言

防止環境污染的重要性，已作為世界范圍的問題而被尖銳地提了出來。隨著現代工業生產的發展和生活水平的提高，大氣污染成了人們十分關注的問題。二氧化硫是大氣的重要污染源之一，其污染危害甚大，故七十年代中，研究煙氣脫硫技術被許多國家列為防治大氣污染的重點，相繼建成了一些工業規模的實用的處理裝置，與此同時，對大氣污染中的另一個大問題，即氮氧化物NOX的污染問題，人們也開始了防治技術的研究和開發。

2 火電廠實施脫硝超凈排放的原因

2006年之前，氮氧化物排放未被列入我國主要污染物統計指標，且在《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011)實施之前，排放標準一直較為寬松，最嚴格標準僅為450mg/Nm3。但2011年7月29日頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011)已收緊氮氧化物排放標準，該標準要求從2012年1月1日開始，所有新建火電機組氮氧化物污染物排放標準為100mg/Nm3;從2014年7月1日開始，現有火電機組氮氧化物污染物排放標準為100mg/Nm3(特殊規定的執行200mg/Nm3的標準)。

3 煙氣脫硝技術研究現狀

3.1 高溫高塵SCR系統

SCR反應器布置在省煤器下游、空預器和除塵裝置的上游，反應過程中一般采用金屬氧化物催化劑。該法的優點是所需反應溫度較低、脫硝效率高，可達85%以上，還原后的主要產物是無毒的N2，不會造成二次污染。高分散的粉塵微粒容易覆蓋在催化劑表面使蜂窩狀催化劑堵塞，使其活性下降，投資與運行費用較高。為克服以上缺點，多采用豎直放置的SCR反應器，煙氣自上而下通過多層催化劑床層，可提高氣相與固相的接觸面積，在反應器中布置吹灰裝置可移除催化劑表面上沉積的顆粒。同時在SCR反應器的底部裝有集塵箱，收集從煙道中脫除下來的飛灰，并同電廠的飛灰處理系統相連接，定期除灰。

3.2 高溫低塵SCR系統

該系統是將除塵器布置在SCR系統前面，以防止煙氣中飛灰對催化劑的污染和對反應器的磨損和堵塞。同時，與高溫高塵SCR系統相比，具有低成本、催化劑壽命長的優點。其缺點是可能需增加省煤器旁路的尺寸，以保證溫度維持在SCR系統所需的最佳溫度區間范圍之內。

3.3 循環流化床脫硫+SCR脫硝工藝

循環流化床工藝主要由吸收劑制備與供應、吸收塔、物料再循環、工藝水、布袋除塵器以及副產物外排等構成。由鍋爐排出的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進入。吸收塔底部為一個文丘里裝置，煙氣流經文丘里管后速度加快，與細的吸收劑粉末互相混合，使顆粒之間、氣體與顆粒之間產生劇烈摩擦，形成流化床，在噴入均勻水霧、降低煙溫的條件下，吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應生成CaSO3和CaSO4。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出，進入再循環除塵器處理后被排放。

3.4 聯合脫硝脫硫技術

在煙氣脫硝脫硫技術中應用最廣泛的就是這種技術。這種方法既可以去除煙氣中的氮氧化物，又能夠去除煙氣中的一氧化硫。它的主要流程和特點是：通過石灰石-石膏煙氣脫硫系統去除SO，通過SCR去除NOx。然而，即使這項技術最終能夠達到超過90%的脫硫率和高于80%的脫硝率，但在應用過程中，容易使表面形成結垢，從而阻塞并且腐蝕正在運行的設備，不僅降低了脫硝脫硫的效率，還對設備造成了損害，提高了經濟損失。

3.5 寬負荷脫硝技術

寬負荷脫硝技術主要分為低溫催化劑和鍋爐側改造。低溫催化劑主要是通過拓寬脫硝催化劑溫度窗口，使其能夠在低負荷煙溫條件下保證脫硝效率。鍋爐側改造主要是通過對鍋爐煙風、汽水系統(含省煤器)進行改造，以提高鍋爐低負荷時SCR入口煙溫，實現正常脫硝。其中，鍋爐側改造的主要技術有：省煤器旁路(煙氣或水旁路)、省煤器分隔、給水加熱、省煤器分級等。

3.6 低溫SCR

低溫SCR也是煙氣脫硝技術的一種，此類脫硝工藝需要按照SCR的反應原理，促使化學反應中的催化劑能夠適應在低溫環境中，溫度范圍是120℃-300℃。低溫SCR技術對火電廠煙氣中的NOx，具有選擇還原的優勢，與普通SCR相比，表現出極大的優勢。低溫SCR技術的嚴重主要體現在三個方面，分析如：(1)低溫環境下催化劑的活性表現，催化劑反饋出的狀態；(2)低溫SCR技術在火電廠煙氣排放中的應用，是否受到外界環境的影響，特別是脫硝環境中的NH4NO3、(NH4)2SO4等物質，以免降低煙氣脫硝的效果；(3)低溫狀態下，煙氣脫硝、環境中潛在的水蒸氣是否影響低溫SCR的反應。

4 脫硝技術的發展和展望

新世紀的今天，全世界需要共同面臨的問題之一是環境污染，大家齊心協力共同奔向的方向也同樣是環境得到改善。我國在“十二五”會議中明確指出了氮氧化物的排放標準，表明煙氣脫硝技術的重要性，也預示著脫硝技術的發展潛力。我國比較成熟的是NOx的燃燒控制，在控制過程中減小NOx，實現煙氣脫硝，但是相比燃燒后NOx控制，仍舊潛在弊端，因此，我國將火電廠煙氣脫硝技術的定位轉向燃燒后控制，促進以SCR為代表的煙氣脫硝技術的發展，提升煙氣脫硝技術的應用水平，SCR逐漸成為火電廠煙氣脫硝技術的發展重點，具備優質的發展前景。

5 結束語

綜上所述，目前，超低排放已經取得各方共識，并且從技術上是可行的，但是其成本普遍偏高，改造難度較大、時間長，給企業帶來了相當的壓力。因此，結合中國國情，針對煙氣脫硝市場和技術，對煙氣脫硝工藝的研究，還要結合其自身的發展來衡量脫硝的效率以及成本控制等指標，選擇適當的技術，從而促使我國電力環保事業實現可持續發展。

[1]尹連慶，于倩.燃煤煙氣脫硫脫硝脫汞技術研究現狀[J].廣東化工，2016，03：58-59.

[2]唐志軍.探究燃煤電廠煙氣脫硫脫硝一體化技術發展趨勢[J].資源節約與環保，2016，02：17-18.