論超低排放改造后對NOx排放的影響

王蓓蓓

摘 要 眾所周知，NOx作為大氣的主要污染物之一，嚴重影響著我們地球的生態環境和人類的生活環境。作為以煤為燃燒介質的煤電廠，NOx的排放量則成為了不可不避免的話題，如何對煤電廠的煙氣排放系統進行改造用以最大程度地降低NOx的排放具有重大的研究意義。

關鍵詞 NOx；脫硝；SCR

中圖分類號 TM6 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）162-0160-01

1 NOx的危害

NOx的危害主要表現在以下5個方面：1）對農作物的生長會造成損害，嚴重時會致其死亡；2）是當前嚴重的酸雨、酸霧等自然災害的元兇；3）會對大氣中的吸收紫外線的臭氧層造成危害；4）人或者動物吸收后會對神經系統造成損傷；5）能夠跟碳氫化合物形成化學反應最終導致光化學煙霧的生成。

2 現有的煤電脫硝技術

煤除了含有大量的碳和硫之外，還含有一定量的氮。當煤在高溫爐膛中和空氣接觸發生燃燒時，這些氮就會和空氣中的氧氣發生反映產生NOx，產生的NOx如果隨著煙氣一起通過煙囪排向大氣，將對我們的環境造成不可估量的污染。為了盡量減少因NOx的排放而造成的環境污染，各煤電廠都采取了一定的技術措施。下面就針對脫硝技術進行一個簡單的介紹。

脫硝技術可分為低NOx燃燒技術和選擇性催化劑還原（SCR）工藝技術。低NOx燃燒技術可由燃燒優化、空氣分級燃燒技術、低氮燃燒器來實現，其主要目的就是減少煤燃燒過程中NOx的生成量、降低省煤器出口煙氣中的NOx含量。SCR脫硝技術則是使省煤器出口煙氣中的NOx與還原劑NH3在反應器中發生反應，進而達到降低排放煙氣中NOx含量的目的。

SCR法脫硝的基本原理可分析如下：

SCR脫硝的技術其主要的化學反應有兩個過程，即4NO+4HN3+O2=4N2+6H2O，2NO2+4NH3+O2=4N2+6H2O。通過稀釋風機將還原性的氣體NH3以及空氣混合氣體吹入到SCR反應器內，同時與來自省煤器的的煙氣相互混合，在合適的溫度以及相關催化劑的作用下，將煙氣中混有的NOx變成N2以及H2O。

采用SCR技術脫硝有很多優勢，首先是其反應所需的溫度不高，在300℃～450℃就好；其次，其效率很高，一般脫硝能夠達到80%的水平；再則，設備運行可靠、平穩、安全；最后，就是不會產生二次污染，環保性能良好。

雖然SCR工藝技術可以達到我們降低NOx排放量的一般要求，但是當前的環保局勢不容樂觀，所以我們需要對自己有更高的要求。一個新的技術新的名詞就這么應運而生——超低排放。

3 超低排放

什么叫超低排放？一般情況下我們將在煤質適宜時，利用技術手段將煤電機組中煙塵的排放量低于10mg/m3，二氧化硫的排放量低于35mg/m3，氮氧化合物的排放量低于50mg/m3的稱之為超低排放機組。

那么，如何才能使我們平時100mg/m3的NOx排放量降低到超低排放標準的50mg/m3呢？

SCR反應器中的煙氣溫度一般設計要求為320℃～420℃之間，如果機組負荷不高，就會導致進入SCR反應器中煙溫很難維持在320℃以上，從而使得脫硝工作難以進行。但是又由于環保需求，煙氣脫硝必須一直處于運行狀態。那么，提高日平均脫硝效率，降低NOx排放量的關鍵就得在低負荷時提高進入到SCR反應器中的煙氣溫度。

加省煤器煙氣旁路技術和分級省煤器技術都是能在保證電廠經濟性的前提下提高煙氣溫度的有效技術措施。

1）省煤器煙氣旁路技術指的是增加一個旁路，將部分煙氣直接進入到SCR反應裝置中，減少進入省煤器用于加熱水的煙氣量，也使得SCR反應區內的煙氣溫度得以提升。同時在旁路系統中，還裝設了一個煙氣擋板用語控制進入SCR反應區中的煙氣量，通過調節擋板的開度，從而使得煙氣的溫度得到有效的控制。

2）級省煤器技術主要是減少原省煤器的換熱面，進而減少進入SCR反應區前的煙氣熱損失， 提高進入SCR 反應區的煙氣溫度。同時在SCR后增加二級省煤器，對給水進一步進行加熱。

除了利用增加省煤器煙氣旁路技術和分級省煤器技術來降低NOx排放量，還有一種不需要對系統進行大面積改造的方式——增加SCR反應器催化劑。下面就以浙能樂清電廠#1機為例，對次方式進行一個簡單的介紹。

浙能樂清電廠#1機脫硝裝置SCR系統與主體工程同步設計、安裝、運行，本工程采用選擇性還原SCR工藝，以液氨作為還原劑的脫硝工藝方案。催化劑層數按2+1設置，系統不設置煙氣旁路和省煤器旁路。

一臺鍋爐配置兩臺SCR反應器，煙氣通過省煤器對水進行加熱后，通過SCR脫硝裝置，之后在進入到空氣預熱器。反應器內設計有三層催化劑支撐結構，前期安裝上兩層，待其活性下降到一定程度后再安裝第三層。在每一層催化劑模塊上都有配置聲波吹灰器，避免因催化劑堆積而影響脫硝的效果。該SCR反應器使用初期，使用上兩層催化劑。根據一定時期的運行數據分析可知，兩層催化劑正常運行可使煙道出口的NOx含量降至mg/ m3，滿足環保對脫硝的一般要求。為了使出口NOx含量達到超低排放要求，浙能樂清電廠#1機嘗試著在原有2層催化劑的基礎上增加了第三層催化劑。經過運行監測，得出了以下數據。

由表1可知，增加催化劑方式對降低NOx排放量有著明顯的效果。

4 結論

隨著現代工業的發展，工業生產特別是煤電燃燒中NOx的排放量越來越受到了大家的關注。如果要嚴格控制NOx的排放標準，那么就必須采用SCR技術來對煙氣進行脫硝處理，從而降低NOx的排放。在我國，脫硝技術雖然處于剛起步階段，但是控制NOx排放是全球性的任務，通過先進技術，在保證經濟性的前提下，改造現有系統，使煙氣中NOx的排放量達到超低排放標準，甚至是超超低排放標準成為了每一位煤電研究人員和工作人員堅持不懈的研究課題。