低溫煙氣脫硝技術在火電機組靈活性改造中的運用淺析

康 彭

（山西國金電力有限公司，山西呂梁033000）

0 引言

火電技術的不斷發展，促進了我國經濟建設水平的不斷提升，也使得自然資源利用率不斷增加，但同時也產生了大量的氫、氧、氮、氟、磷、砷、氯等氣體，這對人們賴以生存的自然環境造成了巨大的破壞，加劇了大氣污染。

隨著一系列環保法規和節能減排相關措施不斷頒布和實施，國家對燃煤電廠脫硝環節的重視以及監督力度逐漸加強，因此，有必要不斷提高科學技術水平，加大研發力度，改善和應用低溫煙氣脫硝技術，對燃燒產生的煙氣進行進一步的處理。

1 低溫等離子NTP延期脫硝技術

新型低溫等離子NTP延期脫硝技術是在傳統脫硝技術基礎之上研發出來的，是介質阻擋放電和電暈放電在脫硝技術上的實際應用。煙氣在放電的過程中產生高能電子，將空氣中的分子激發成高化學活性的自由基，并在電場中逐漸形成常見的光線形式，促使氣體發生電離，從而產生電暈放電，生成有毒、含有刺激性的二氧化氮（NO2）和遇熱易分解的亞硝酸（HNO2）以及具有強氧化性、腐蝕性的硝酸（HNO3），在之后的低溫等離子NTP延期脫硝過程中，會還原NO，使其變成H2O和N2，進而實現脫硝處理。具體化學式如下：

低溫等離子NTP延期脫硝技術在實際應用中具有可以確保排放物的濃度符合國家標準，在實際操作中不需要添加催化劑等任何化學試劑的優點。但事物都有兩面性，具有優點的同時也一定會有缺點、弊端。目前，低溫等離子NTP延期脫硝技術就具有耗能大的弊端，需要降低脫硝能耗，優化絕緣介質，從而實現該技術的進一步完善。

2 濕法氧化脫硝技術

2.1 臭氧氧化法脫硝技術

臭氧氧化脫硝技術是通過使用高壓電離技術，將空氣中部分氧氣分解并聚合成臭氧。臭氧具有強氧化性，通過與硫酸塔聯合，輔之以堿溶液吸收液對煙氣進行噴淋洗滌，將空氣內的二氧化氮等物質轉變為液體，從而完成臭氧氧化脫硝。臭氧氧化脫硝技術是經濟效益較高、脫硝效果較好的技術之一。臭氧本身是一種清潔氧化劑，在實驗反應中不會產生二次污染，減少了氮氧化合物再次生成的概率，脫硝效果良好。但在實際應用中，臭氧也具有易分解、不易儲存，需要現場制取臭氧，對能源消耗較大，運行成本較高等缺點。

2.2 濕法催化氧化聯合脫硫脫硝技術

隨著我國社會經濟快速發展，煤炭等資源的消耗量不斷加大，尤其是冬天取暖季節，產生的煤炭燃燒氣體排放量逐年增加，居高不下。空氣中存在大量的二氧化硫和二氧化氮，容易造成酸雨污染，對人們生活的自然環境和生態環境造成不同程度的破壞。

為了改善這樣的狀況，應積極使用濕法催化氧化聯合脫硫脫硝技術。該技術原理主要是在液相中添加催化劑鐵（Fe）等過渡金屬離子或乙二胺合鈷等有機物，在添加氧化劑的情況下發生強氧化反應。

濕法催化氧化聯合脫硫脫硝技術相比于低溫等離子NTP延期脫硝技術具有能量消耗少、設備物資投資小、經濟效益回報高等優點。但是由于其在使用過程中需要添加催化劑，如催化劑的成本過高，則不利于濕法催化氧化聯合脫硫脫硝技術在火電領域普及。

2.3 過氧化氫催化氧化脫硝技術

過氧化氫催化氧化脫硝技術，是指通過添加具有較強氧化能力的過氧化氫物質，使得氣體的化學鍵發生斷裂，產生大量自由基，各自參與氧化反應，產生大量的氮氧化物。

同時，過氧化氫也可作為添加劑、引發劑，通過氧化反應形成羥基。

過氧化氫催化氧化脫硝技術在實際應用中具有應用范圍廣，經濟效益和社會效益高，空氣污染小的優勢；但過氧化氫同樣具有受熱易分解、穩定性差、不易操作等缺點，這就導致該脫硝技術并沒有得到普遍應用。

3 循環氧吸收技術

循環氧化吸收技術是基于循環流化床反應器內氣體的強勁運動，通過額外添加強氧化劑亞氯酸鈉產生氧化反應，使得排放的煙氣中一氧化碳轉化成二氧化碳等，最終又與鈣基相互作用，實現脫硫脫硝的過程。

循環氧化吸收技術在實際應用中具有有效減少污水排放的特點，在化學反應中脫硝反應速度快、效率高。

但是其弊端也非常明顯，在整個實驗過程中使用的化學實驗材料亞氯酸鈉價格非常昂貴，亞氯酸鈉具有快速氧化的性質，容易分解成氯氣和二氧化氯等有毒氣體，產生大氣污染，也會對實驗器材和設備造成不同程度的損壞，縮短設備的使用壽命，需要額外花費時間、精力及金錢去對設備進行維修和保養。

4 選擇性催化脫硝法（SCR煙氣脫硝技術）

在火電廠，為了提高火電機組靈活性，相關技術人員可以采用選擇性催化脫硝法（即SCR煙氣脫硝技術）對火電廠產生的煙氣進行脫硝。

以氨作為還原劑是去除NO的有效方法，通常在380 ～400 ℃的情況下進行還原，產生大量的氮氣和水分。

火電廠機組工作具有較強的復雜性，此外，不同設備對于燃料溫度、燃料質量有著不同的要求，在這樣的大背景之下，火電廠應結合生產實際情況選擇最適合的催化脫硝法。

選擇性催化脫硝法具有實驗器材結構設施簡單、運行方便、安全性高、效率高的特點，但同時，在實踐中，由于火電廠排放的氣體含有飛灰和二氧化硫等有害物質，在氨氣噴發后，在二氧化硫的作用下，飛灰容易對相關實驗器材和設備造成不同程度的磨損和影響，需要火電廠維護人員定期對相關設備進行維護和保養，以確保設備在使用中的安全性和穩定性。

在脫硝過程中，對于氨氣加入的劑量難以實現精準的把控，容易對環境造成二次污染，污染大氣環境；而且在儲存和運輸的過程中，氨氣容易發生泄漏的事故，由于其具有較強的腐蝕性，容易造成腐蝕性損害。

5 電子束煙氣脫硫脫硝法

為提高火電機組靈活性改造的效率，需要加大對科學技術的投入，可以使用電子束煙氣脫硫脫硝法，使火電機組排放的煙氣中一氧化氮和二氧化硫等物質進行反應，從而實現脫硫脫硝的過程。

其原理如下：針對從電除塵器中排出的煙氣，在冷卻塔中通過噴霧干燥工藝將其冷卻到70 ℃左右，然后在反應器內添加足量的氨氣，使用電子束對煙氣進行照射，釋放煙氣中的水，產生游離基。游離基與煙氣中的硫氧化物和氮氧化物加速氧化，產生硫酸氨和硝酸氨，通過相關手段將硫酸氨和硝酸氨從煙氣中分離出來，達到脫硫脫硝的目的。

6 選擇性非催化還原技術（SNCR脫硝技術）

選擇性非催化還原技術（即SNCR脫硝技術）與選擇性催化脫硝法（即SCR煙氣脫硝技術）不同，在選擇性非催化還原技術中，只需要添加還原劑，在高溫的環境下開展脫硝工作即可。選擇性催化脫硝技術的溫度要求是300～400 ℃，而選擇性非催化還原技術要求達到850～1 000 ℃，可充分將還原劑與煙氣中的氮氧化合物進行反應，生成氮氣和水，然后再通過采取相關措施實現脫硫脫硝。

7 SNCR+SCR聯合脫硝技術

在火電廠，為了提高火電機組靈活性改造的效率，提高煙氣脫硝工作效率和質量，應加強煙氣脫硝技術管理，將選擇性催化還原技術與選擇性非催化還原技術相結合，即采用SNCR+SCR聯合脫硝技術，提取兩種煙氣脫硝方式的優點，相互融合，以此來提高脫硝工作效率，降低脫硝成本。這看似是兩種不同的脫硝方式優點之間的結合，但其實還是有弊端的，選擇性催化脫硝技術應以催化劑的活性和溫度為依據，對催化還原技術進行選擇。

8 結語

綜上所述，人們在追求經濟快速發展的同時，可能會盲目開采自然資源，加大煤炭燃燒量，從而產生大量的有害氣體，嚴重破壞大氣環境，造成大氣污染，對人們賴以生存的自然環境產生巨大威脅，嚴重影響人們的身體健康。通過對不同形式的低溫煙氣脫硝技術進行分析，可以得出以下結論：必須不斷加強科技研發，在各火電機組改造中普及應用煙氣脫硝裝置，有效減少大氣污染，提高企業經濟效益，促進火電廠健康可持續發展。