探討燃煤鍋爐煙氣脫硝技術

摘 要：文章針對燃煤鍋爐煙氣的基本特點，分析探討煙氣脫硝的主要工藝方法，同時針對其特點重點對選擇性的非催化還原技和選擇性催化還原技術實施研究與對比，低溫型煙氣脫硝技術為煙氣脫硝未來發展的趨勢。

關鍵詞：燃煤鍋爐；煙氣脫硝；技術

隨著經濟的不斷發展，人們日益對環境的破壞，環境污染早已成為一個社會問題。特別是氮氧化物對大氣的污染，是全世界人們關注的環境污染的焦點問題。有數據統計發現，現階段我國67%氮氧化物排放量都是來自于煤炭的燃燒，另外有一半以上是發電和供暖鍋爐燃燒所誘發的，相關數據統計可以發現，當前我國的氮氧化物排放量已超過我國上世紀九十年代氮氧化物排放量的兩倍，而且該數字還在每年遞增。按照現在的氮氧化物排放增長速度來看，到2020年我國的氮氧化物的排放量可能會直接超越美國而成為氮氧化物排放量最大的國家。而按照我國相關要求，氮氧化物的排放量必須要有減而無增，所以對氮氧化物排放量的控制也刻不容緩。

一、煙氣脫硝技術分析

所謂煙氣脫硝技術在我國的發展實際上非常遲，煙氣脫硝的概念還是上世紀八十年代才得以被國人認識，該技術當時主要是用在電廠鍋爐煙氣脫硝中，對煙氣實施脫硝處理的基本方法實際上有很多，通常可以分為濕法、干法以及半干法脫硝。而在這三種技術中，干法又可以根據脫硝原理分為選擇性催化還原法（即SCR）以及非催化還原法（即SNCR）、電子束照法、光催化法和碳熱還原法；另外濕法可根據脫硝性質分為水吸收法、堿吸收法以及洛合吸收法、水吸收法、半干法可按照原理分為吸收法、催化氧化法以及活性碳吸收法。

二、煙氣脫硝技術的基本特點

上文中已經提到，所謂煙氣脫硝技術其基本特點有下面三個：即濕法脫硝、干法脫硝以及半干法脫硝。濕法脫硝由于其脫硝的效率其他兩種方法而言較低，同時操作也較為繁瑣，對吸收劑的要求以及消耗均非常高，另外運行的費用也極高，直接會誘發二次污染，所以在條件運行的情況下一般不使用此方法。干法脫硝的脫硝效率非常高，脫硝速度快，其工藝流程較為簡單，容易對要求實施控制，另外操作較為穩定，設備的運行可靠。而半干法脫硝則對吸收劑的來源有一定的要求，另外工藝也較為復雜，脫硝成本要遠遠大于干法脫硝，另外設備的運行也存在不穩定情況。

三、常用脫硝技術

實際上對于濕法、干法以及半干法煙氣脫硝技術而言，干法的使用非常普遍，這主要是因為干法脫硝的工藝流程相對其他兩種方法的工藝流程更加簡單，同時脫硝的效率非常高，脫硝過程中不需要供水同時脫硝完成之后不需要實施廢水處理工作。就當前干法脫硝來說，方法也有很多，現階段已實際使用的有十多種，另外使用最廣泛的脫硝手段就是選擇性非催化還原方法以及選擇性催化還原法，即（SNCR以及SCR）

（一）非催化還原脫硝技術。所謂非催化還原脫硝技術，就是把NH3和氮氧化物實施混合，同時實施高溫加熱出來，這樣就能夠使其出現化學反應，借助NH3的還原性可以把氮氧化物還原成水與N2。該方法的基本脫硝原理是：4NH3+4NO+O2化學反應生成4N2+6H2O，4NH3+2NO+O2化學反應生成3N2+6H2O，在這些化學反應中，實際上就是非催化脫硝的基本脫硝技術。

1.燃煤鍋爐的非催化還原脫硝方法。實際上非催化還原脫硝技術在鍋爐的使用中非常早，基本原理是把氨或者尿素當成還原劑直接將其噴入爐膛1000攝氏度的區域中，將爐膛當成非催化還原脫硝反應容器，借助高溫最大限度的還原氮氧化物。

2.非催化還原脫硝技術設備組成分析。該還原技術工藝流程較為簡單，主要由還原劑貯槽、配套控制儀表以及還原劑多層噴入設備組合而成。

（二）催化還原脫硝技術。催化還原煙氣脫硝技術實際上是在某種特定的條件下，同時在催化劑的作用下，氮氧化物被NH3還原成能夠對大氣沒有污染的水分子與N2。其脫硝的反應機理是：NO+NO2+2NH3化學反應成為2N2+3H2O

1.催化劑。需要特別注意的是，催化劑SCR為選擇性催化還原劑的脫硝工藝核心技術，其依據煙氣的溫度、灰塵的磨損程度、流速以及含塵量等，選擇使用完全不同性能的催化劑，而催化劑又為活性物質和載體組成，部分還加入成型劑與造孔物質，這樣根據要求制作成所需要的孔結構與形狀。一般經常使用的選擇性催化還原劑可以應用TiO2為主要載體的MoO3和V2O5等金屬質氧化物。其反應的溫度通常可以達到280攝氏度-450攝氏度。而載體的形狀也各不相同，有網狀、片狀、波紋式以及蜂窩式、柱狀、秋狀等。全新的催化劑效率相對傳統催化劑要高的很多，特別是MnOX-CoOX（CeOX）/TiO2等全新低溫蜂窩催化劑，這樣就可以把選擇性催化還原法煙氣脫硝的溫度降到小于120攝氏度。

2.燃煤鍋爐選擇性催化還原法脫硝方法。正常情況下，電廠和工業鍋爐安裝選擇性催化還原法的脫硝裝置有下面幾個方法：首先是高溫高塵式，一般選擇性催化還原法設置在鍋爐煙氣出口和空氣預熱器二者之間；其次，高溫低塵式方式，即選擇性催化還原法設置于高溫電除塵器后；最后是低溫低塵式，即選擇性催化還原法設置于省煤器尾部煙道的出口后部，依據以上三種完全不同的裝置方法，其選擇性催化還原法的運行工作條件也要具體問題具體分析。高溫高塵式裝置，反應溫度相對較高，催化劑的活性好，不過因為催化劑處在濃塵中，容易誘發堵塞以及中毒等現象，最大限度的縮短催化劑的使用壽命；高溫低塵式裝置，對于節約能源以及降低消耗、維護操作等非常不利，其操作等相對較為繁瑣；低溫低塵式裝置，不但沒有飛灰堵塞，同時使用全新低溫催化劑不會消耗動力，能夠有效降低污染。

3.選擇性催化還原法設備的組成。其脫硝裝置由儀表控制系統、氨存儲供應系統以及選擇性催化還原法反應器等組成。

四、選擇性催化還原法與選擇性非催化還原法對比

選擇性非催化還原法和催化劑有所不同，其脫硝的效率相對較低，通常不會超過60%，同時還原劑的消耗往往也非常大，需要有著較高NH3/NOX比值。在反應過程中，往往需要很多的外部條件，比如反應溫度要達到一定值，因此在催化過程中需要很好的掌握同時控制反應區溫度，如果反應區溫度太低，則脫硝的轉化率也不高，溫度如果太高，那么就會誘發NH3的氧化，出現多余NOX。

五、結語

總而言之，兩種不同的煙氣脫硝技術均有著不同的特點，其中低溫型選擇性催化還原法以低溫、低成本以及高壽命等優點，這些優點也正式低溫選擇性催化還原法能夠領先于別的煙氣脫硝技術的原因，符合現階段我國可持續發展戰略目標。所以，通過分析研究不難發現，低溫型選擇性催化還原法煙氣脫硝技術為深遠發展的煙氣凈化技術，符合我國的發展戰略目標與我國國情，其能夠有效運用于燃煤鍋爐煙氣脫硝中。

參考文獻：

[1] 曾昭良，宋曉.湖南煙氣脫硝技術獲重大突破[J]. 發明與創新（綜合版）. 2013，12（05）：95955.

[2] 宋衛娜.淺談混合法煙氣脫硝技術的應用及存在的問題[J]. 中國科技信息. 2013，10（17）：156-157.

[3] 陳曉峰，郭道清，蘇翔.燃煤電廠煙氣脫硝技術現狀探討分析[J]. 科協論壇（下半月）. 2014，10（04）：236-237.

[4] 李利，何占飛，杜鵑.SCR煙氣脫硝技術工藝設計和運行控制要點[J]. 黑龍江科技信息. 2013，14（24）：5-6.