火電廠脫硝技術與應用以及脫硫脫硝一體化發展趨勢

朱博

摘 要：目前火力發電仍然是我國最主要的發電方式，同時也是造成空氣污染的主要因素之一，為了改善這種情況，火電廠會采用脫硝技術來減少煤炭在燃燒時產生的氮氧化物。本文主要從減少有害氣體的排放的角度來分析脫硝技術在火電廠運行過程中的應用，結合我國在此領域的科學技術水平研究了脫硫脫硝一體化在實際應用中的可行性，并在可持續發展的背景下探討了其發展趨勢及發展前景。

關鍵詞：火電廠；脫硝技術；脫硫脫硝一體化；發展

我國火電廠使用的能源主要為煤，煤炭在燃燒的過程中會產生大量的硫化物及氮氧化物，這些有害氣體的排放會造成我國空氣質量下降，嚴重時還會形成酸雨等環境問題。目前脫硫脫硝技術被廣泛的應用于火電廠中，這在一定程度上減輕了環境的壓力，其中脫硝技術主要有煙氣脫硝及爐內脫硝兩種，而在脫硫脫硝一體化上，受技術水平的影響還需要進一步的研究優化。

1 脫硝技術及應用

1.1 脫硝技術的應用

在煤炭脫硝過程中，可以在其燃燒的3個階段進行氮氧化物（NOx）的處理，根據脫硝效果及脫硝成本等因素的影響，在火電廠主要使用的脫硝技術為煙氣脫硝，此過程主要應用在煤炭燃燒中及燃燒后。在燃燒的過程中利用低氮氧化物燃燒技術使爐內空氣溫度處于一個相對較低的溫度，并降低爐內的空氣系數，通過煙氣循環的原理來減少NOx的生成。而在煤炭燃燒之后需要利用脫硝技術對煙氣中NOx的進行脫氮處理，在煙氣脫硝技術發展中主要是利用催化還原技術來分解煙氣中的氮氧化物，而如何進行具有選擇性的氮氧化物催化還原是目前在脫硝技術重點關注的部分。

1.2 脫硝技術的分類

（1）低NOx燃燒技術。低NOx燃燒技術是通過將燃燒條件和方式進行改變來限定NOx產生以及降低燃料中N向NOx的轉化率。改變燃燒條件的方法有3種，可降低空氣比、縮短空氣預熱、減少燃燒室熱負荷，來限定NOx的生成。改變燃燒方式的方法也包括3種，即低NOx燃燒器、二段燃燒法以及煙氣再循環法，減少低NOx的生成。

（2）煙氣脫硝技術。煙氣脫硝技術可分為濕法脫硝和干法脫硝，目前主要使用的技術有氣相反應法、液體吸收法、吸附法、液膜法等。

2 國內外脫硝技術的應用

目前SCR是發達國家主要使用的脫硝技術，這種技術可以對煙氣中的NOx進行有效的脫氮處理，同時這種技術在使用中由于催化劑活性較短及技術應用等因素使其成本較高，不過SCR仍然是現今最成熟的脫硝技術。

2.1 國外脫硝技術應用

以美國為例，國內發電所用能源依舊以煤炭為主，氮氧化物的排放量居高不下，根據美國使用的燃燒設備及燃燒技術來看，其通過低公害燃燒及三段燃燒技術來減少NOx的含量，并應用SCR對煙氣進行脫氮，利用氨作為選擇催化還原劑，在還原氮氧化物后不會產生其他化學反應生成其他化合物，是一種高效、簡便、成熟的煙氣脫硝技術。

2.2 我國脫硝技術應用

我國在脫硝技術領域的研究上起步較晚，現今并沒有形成特別完善的脫硝技術，并且在煙氣脫硝中需要使用的技術難度較大，并且成本較高，受多方面條件的制約我國脫硝技術仍需要進一步的完善。目前我國主脫硝技術主要應用SCR，根據環境發展的理念，脫硝技術雖然成本較高，但相關機構及環保組織依舊將其作為重點科研項目。

3 脫硫脫硝一體化技術應用及發展趨勢

在原有的脫硫脫硝技術中，因兩種技術無法聯用，因此需要在鍋爐房內裝置兩種處理煙氣用的設施，因此成本及占地成了煙氣處理中不可忽視的缺點，而兩種技術一體化則彌補了這部分存在的不足。在技術一體化中可以分為技術聯合使用及同時使用兩種，對于兩種技術的使用研究成果較多，以下主要選取具有代表性及針對性的幾種技術進行介紹。

3.1 聯合脫硫脫硝技術和應用

（1）SNOX技術。在現今市場中這種技術覆蓋范圍較為廣泛，因其在脫硫脫硝過程不會受鍋爐型號及使用特點的影響，并且非常高的脫硫、脫硝率使其成為非常受歡迎的一種技術，同時，其設備運行及技術使用中只需要氨氣，技術使用效果較為穩定，除去前期購買設備、能源消耗、設備儲運等產生的成本等因素，是使用效率較高的一種技術。

（2）煙氣脫硫脫硝一體化技術。利用氨氣將NOx轉化為N2和水，煙氣經脫硝、除塵后脫硫，與石灰結合轉化為石膏，經過分離得到的粉煤灰混合還能夠綜合利用。此技術的脫硫脫硝率高，有效的解決了二次污染問題。

3.2 同時脫硫脫硝技術和應用

（1）干式同時脫硫脫硝工藝。第一種，電子束照射法，此種方法是我國火電廠中主要使用的同時脫硫脫硝工藝技術，其操作簡單、方便，不會產生多余的廢棄物，較為安全；第二種，NOx/SO技術，該技術是一種再生技術，對煙氣中的SO2的凈化率可達到90%以上，不過此項技術需要大量的吸附劑，而且設備的成本、消耗相對較大；第三種，活性炭脫硫脫氮法，其主要是應用活性炭的吸附能力來進行脫硫脫硝處理，其使用非常穩定且效率較高，并且活性炭可以進行回收利用。

（2）濕式同時脫硫脫硝工藝。第一種，氯酸氧化工藝，其包括氧化吸收塔和堿式吸收塔兩部分，其脫氮率可以高達95%以上，目前此種工藝處于研發階段；第二種，濕式配合吸收工藝，采用濕式洗滌系統聯合脫硫工藝，可以脫除60%以上的NOx和90%的SO2，目前此種工藝在研發的過程中存在的能源損耗造成的成本過高影響此種工藝的研發及普及，因此還需進一步研究鏊合物的再生使用。

綜上所述，火電廠在運行的過程中需要依據生產需要及生產條件來選擇適當的脫硝技術，這種技術的應用在處理氮氧化物上有一定的成效，同時在上文中也表明了通過脫硫脫硝一體化技術可以對煤炭煙氣中產生的NOx更好提取及處理。我國在脫硫脫硝聯用及一體化上的研究較多，技術一體化在使用效率、成本等方面要優于分類進行處理的技術，從此角度來看，其有良好市場價值及推廣意義，值得深入研發。

參考文獻

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[2]王海峰.火電廠脫硝技術與應用以及脫硫脫硝一體化發展趨勢[J].科技資訊，2015，13（23）：37-38.

（作者單位：中國能源建設集團遼寧電力勘測設計院有限公司）