摘要：燃煤电厂是目前我国电力资源的主要供应者，为国民经济发展提供重要支撑。燃煤电厂在发电的同时也产生巨大的污染，其中包括颗粒污染和气态污染两个重要方面，气态污染物又可以分为二氧化硫和氮氧化物。因此，必须对相关的污染物进行处理，以保证环境的清洁。本文以氮氧化物的治理为切入点，介绍氮氧化物的脱除技术及发展趋势。以期更好地促进脱硝技术的发展。
关键词：氮氧化物；烟气治理；脱硝SCR
1引言
随着经济和社会不断发展，人们对环境保护认识日益深刻。我国的大气污染仍然以煤烟型为主，主要污染是SO2和烟尘，酸雨问题依然较严重，电厂的烟道气中氮氧化物含量较高，超过了排放标准，不能直接排放，因此要对电厂的烟道气进行脱脱硝处理，，因此本文结合氮氧化物的脱除技术对燃煤电厂的烟气治理情况进行分析介绍，以期更好地促进烟气的洁净排放顺利完成。
2氮氧化物脱除概述
我国的一次能源中有70%-80%的能源是由煤炭提供，尤其是电力资源。目前，我国电网中的电力资源绝大部分是通过燃煤电厂提供，煤炭在燃烧过程中产生大量的污染物。氮氧化物（NOx）是在煤炭燃烧中产生的，相关的研究已经证实NOx对环境具有较大的影响，不仅和酸雨、光化学烟雾有关，同时也是诱导温室效应和光化学反应的主要物质。据相关数据统计显示，燃烧1t的煤炭可以产生约20-30kg的氮氧化物。因此，采取相关的措施减少电厂NOx的排放量对于改善环境具有重要的影响。减少氮氧化物的排放的主要途径可以分为两大方面：其一改善燃煤结构，燃烧优质煤，从源头降低NOx生成。其二，通过烟气脱硝装置吸收或者还原烟气中的NOx。
烟气脱硝方法是目前国际上使用较多的用于减少环境中NOx的方法。具有很高的脱硝率，符合环保指标排放要求。
3我国氮氧化物废气的治理技术现状
目前，常使用的氮氧化物处理技术（脱硝工艺）分为选择性催化还原技术和选择性非催化还原技术。本单位采用SCR技术对烟气中的氮氧化物进行处理。SCR烟气脱硝技术就是利用还原剂选择性地将烟气中的NOx反应生成对环境无害的无机小分子物质氮气和水。具体的工作原理如图1表示。
图1 SCR烟气脱硝工作原理
SCR烟气脱硝技术中应用的还原剂一般为碳氢化合物，应用较多的是氨气，氨气作为还原剂的条件下，主要发生的反应如下：
由于燃煤烟气中的NOx主要为NO，因此SCR烟气脱硝反应中主要发生上述的第一个反应。在没有催化剂的条件下，NOx和NH3也可以发生化学反应，不过只能在相对较窄的温度范围内进行，一般在930℃左右。通过选择合适的催化剂，有效的降低反应温度，提升反应的效率，在使用催化剂的条件下，上述反应可以在电厂的合适温度范围内反应（300℃-400℃）。SCR烟气脱硫过程除了存在上述反应过程，还会发生以下副反应。
上述副反应的存在会对SCR技术的脱硝效率产生一定的影响，降低催化剂的选择性和收率。
选择性非催化还原脱硝方法是不利用催化剂，直接将还原剂喷入高温的烟气中进行还原反应，从而将NOx脱除。温度对于选择性非催化还原脱硝方法的选择性影响较大，一般情况下，该方法的适宜温度为800-1100℃，方法的脱除效率为30%-40%左右。还原剂一般选用尿素和NH3。主要的反应如下：
4 脱硝过程的效率影响因素
（1）反应温度的影响
反应温度对于催化剂的效率和活性都存在联系，催化剂的效率和活性随温度的变化规律一致，即均在200℃-400℃之间随温度增加而增加，在200-300温度范围区间的增长速度最快，活性和效率均在400℃时达到最大值。而温度大于400℃时，活性和效率均降低。
（2）氨氮摩尔比的影响
氨氮摩尔比是评价SCR工艺经济性的技术指标。在相同的脱硝效率下，氨氮摩尔比越大，其经济性越低。图2是脱硝效率与氨氮摩尔比的关系，图中看出，随着氨氮摩尔比的增加，脱硝效率先增加而后降低，最大值处在氨氮摩尔比为1.05的位置。至于氨气的逃逸率，在氨氮摩尔比小于1时，逃逸率的变化幅度较小，氨氮摩尔比大于1时，逃逸率的变化呈现抛物线函数增加。因此，一般情况下，氨氮的摩尔比一般设置在0.9-1.05的范围内。
图2 脱硝效率与氨氮摩尔比的关系
（3）NOx浓度的影响
氨气含量不变的情况下，烟气脱硝效率随着NOx浓度的升高而降低。氨气含量不变，氮氧化物含量增加使得氮氧化物的摩尔比下降，导致最终的效率下降。
（4）空速的影响
空速是化学反应的动力学指标，关乎催化剂的处理能力。空速即单位时间内处理的气体体积量与催化剂装填体积的比例。脱硝效率随着空速的增加而逐渐降低。空速增加，反应物在反应器中的保留时间较短，反应不充分，导致效率下降。
另外，水蒸气的存在对于脱硝效率也存在限制作用。由于水蒸气具有碱性，会对催化剂的酸性活性位造成影响，从而影响脱硝效率。
5氮氧化物废气治理技术的发展趋势
氮氧化物废气的处理技术未来的发展将与脱硫、除尘技术进行系统化，形成有机体，从而实现废气的一体化治理技术。
随着烟气脱硫脱硝技术研究的不断深入，其理论会更加具有说服力，对工业化的贡献会更大。现如今，国内外对脱硫脱硝的研究仍然主要关注干法，未来研究者会更加关注对湿法的研究，注重减少风险、节约资金、避免浪费。
目前，脱硫脱硝技术的关注热点为脱硫脱硝除尘一体化技术，主要存在的技术有CuO吸附法脱硫脱硝技术、脉冲电晕法脱硫脱硝技术、炭基催化脱硫脱硝法。其中CuO吸附法脱硫脱硝技术是相对成熟的烟气处理技术，但同时该技术和传统技术的相关性较强，其吸收剂的稳定性相对较差，工艺温度相对较高，因此该技术的推广和使用受到一定的限制。脉冲电晕法脱硫脱硝技术在目前电厂烟气处理中得到一定的应用，但其存在一定的应用劣势，即该技术的应用需要满足的条件是比较高的。炭基催化脱硫脱硝法是新型的处理工艺方法，具有较好的优势。脱硫脱硝过程中的稳定性得到较高的提升，操作过程也较为简便，不存在极为复杂的处理工艺，对于处理环境的要求也不高。另外，其应用成本相对较低，具有很好的推广和应用前景。
6结语
燃煤电厂在我国国民经济发展中具有重要的支撑地位，由于燃煤电厂发电过程中产生较多对于环境存在危害的污染物，因此需要对其烟气进行处理。为保证和促进电厂的环保工作，必须对相关污染物的处理技术进行分析研究。通过本文对脱硝技术的分析，可以更好地促进相关技术的应用。
参考文献：
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[2] 唐放邦.探讨火电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘的技术[J].科技展望，2017，27（8）.
论文作者:纪嫄
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/1
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