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摘要：火电厂烟气脱硝技术作为一项新型技术，不仅能够提升火电厂的经济效益，还能有效地提升火电厂的环保效益和社会效益，具有较高的实用价值。目前其会受到很多因素的影响，因此在应用中需要采取有效的方法进行优化，从而提升电厂的生产效益。基于此本文分析了影响火电厂烟气脱硝效率的主要因素。
关键词：火电厂；烟气脱硝效率；影响因素
引言
随着科学技术的不断进步，市场对于电力的需求量也在不断增加，这就导致了燃煤火电机组装机容量不断增加，在这种情况下，氮氧化物的排放量也在逐年增加，从而对局部地区造成严重的环境污染问题。面对这种情况，国家也加大了对燃煤电厂脱硝产业的重视和监督力度，进一步地研究变得非常有必要。
1、火电厂烟气脱硝工艺特点分析
1.1、烟气线路
烟气脱硝反应器位于锅炉省煤器出口烟气管线下游位置，氨气在与空气充分混合均匀后通过分布导阀与烟气共同进入烟气脱硝反应器入口。烟气经过烟气脱硝反应处理后由空气预热器进行热回收处理，然后再进入静电除尘器反应环节当中。
1.2、烟气脱硝反应器
烟气脱硝反应器采用固定床平行通道形式，系统正常运行状态下使用两层通道，同时预留一层作为未来触媒，仅在脱硝效率<需要值时投入运用，其目的是在短期内增加烟气脱硝的工作效率，以延长有效触媒寿命。烟气脱硝反应器为自立钢结构型式，反应器机壳外部用绝缘层包裹，负责支撑所有负荷重量，在此基础之上提供风管气密。
1.3、氨供应
在火电厂烟气脱硝系统中，氨气需根据压力修正系数以及温度参数进行调整修正。反应系统中控制器可应用氨气流量对所需氨气进行严格控制，以将摩尔比维持在稳定范围内。同时，氨气供应管线上设置有氨气紧急关断装置，该装置能够在以下3种工况下关断阀门，以确保烟气脱硝系统操作的安全性，避免触媒发生损害:其一是进口烟气温度过低的工况，其二是进口烟气温度过高的工况，其三是氨气对空气稀释比过高的工况。
1.4、氨气储槽
在火电厂烟气脱硝系统中，共设置有3个液氨储槽，其中1个液氨槽即能够实现对一套SCR烟气脱硝机组脱硝反应7d内所需氨气的供应。在液氨储槽中安装超流阀、逆止阀、以及安全阀等装置，其目的是确保液氨储槽能够在发生泄漏时得到及时地保护。同时，氨气储槽内还安装有温度计、液位计等计量装置，及时将相关检侧信号传输至DCS控制系统当中，以便在氨气储槽温度、压力异常状态下及时做出保护动作。
2、SCR烟气脱硝基本原理
选择性催化还原脱硝是在一定温度和催化剂的作用下，还原剂“有选择性”地把烟气中的NOX反应成无毒、无污染的N2和H2O。
工业应用的还原剂主要是氨，其次是尿素。以氨为还原剂的烟气脱硝基本反应方程式为:
上面第一个反应是主要的，因为烟气中几乎90%的NOX是以NO的形式存在。如果没有催化剂作用，上述反应只在980℃左右的温度进行。通过选择合适的催化剂，反应温度可降低到适合火电厂实际使用的310～430℃温度范围。目前市场上普遍使用的SCR催化剂是以TiO2为载体，V2O5为主要活性成分，WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成分。除上述基本反应外，在条件发生变化时还可能发生以下副反应:
发生NH3分解和NH3氧化成NO的反应一般要求温度在350℃以上，450℃以上反应将更加激烈。反应温度在300℃以下时会发生NH3氧化成N2以及NH3与SO3反应生成NH4HSO4的副反应。
3、火电厂烟气脱硝效率影响因素及优化
3.1、反应温度的影响
脱硝反应中的催化剂是V2O5/TiO2，不同的反应温度下催化剂的活性是不一样的，烟气脱硝的效率也不同，合理的反应温度才能提高火电厂的烟气脱硝率，在对烟气脱硝的反应温度进行分析时发现，当温度升高时，氮氧化物的反应速度加快，造成烟气脱硝率升高，但随着温度的逐渐升高，氨开始反应，造成烟气脱硝率降低，因此，需要找到最佳的温度，既能调高烟气脱硝的效率，又不会使氨反应，经过实验表明，催化剂V2O5/TiO2的最佳温度是310℃，因此将反应温度稳定在310℃左右效果最好，一般稳定在310～430℃之间，这样催化剂的活性和烟气脱硝的效率都比较高，能达到较好的效果。
3.2、接触时间的影响
反应气体和催化剂的接触时间不同，烟气脱硝的效率会产生很大的差别。在反应温度为最佳温度310℃时，烟气脱硝的效率会随着接触时间的增加而提高，在接触时间达到200ms时，烟气脱硝效率最高，随着接触时间继续增加，烟气脱硝的效率反而降低。主要原因是由于随着接触时间的增加，反应气体会在催化剂微孔中进行吸附和扩散，这样会加快反应的进行，但是随着接触时间的不断增长，会造成氨的氧化反应，这样就会阻碍烟气脱硝的进行，从而降低烟气脱硝率。因此，应该合理的控制反应气体和催化剂的接触时间，以实现烟气脱硝率达到最大。
3.3、NH3/NOX摩尔比的影响
NH3/NOX摩尔比是影响火电厂烟气脱硝率的提升的重要因素。其变化如图1所示。
图1 NH3/NOX摩尔比和烟气脱硝效率的关系
由图1可以看出，随着NH3/NOX摩尔比的增加，烟气脱硝的效率成正比增加，当NH3/NOX摩尔比达到1.05时，烟气脱硝效率达到最大，随着NH3/NOX摩尔比的继续增大，烟气脱硝率开始下降，这主要是由于随着NH3/NOX摩尔比的增大，氨的含量增大，这样过量的氨就会促使氨的副反应发生，在温度较低时，氨会和三氧化硫反应生成NH4HSO4，它会附着在催化剂的表面，影响催化剂的活性，进而阻止烟气脱硝反应的进行。除此之外，随着NH3/NOX摩尔比的逐渐增大，氨逃逸率也会逐渐增大，这样会造成氨气对环境的污染。因此，应该控制NH3/NOX摩尔比在0.9～1.05之间，以保证快速的烟气脱硝率和较低的氨逃逸率。
3.4、催化剂中V2O5含量的影响
催化剂的主要物质是V2O5，而V2O5载体是TiO2，通过实验表明，随着催化剂中V2O5含量的不断增加，催化剂的效率会不断增加，这样就会提高烟气脱硝的效率，但是，当V2O5的含量达到一定量之后，催化剂的催化效率就会受到影响，主要是由于V2O5在不同的红外光谱下，在载体TiO2上的分布是不相同的。当V2O5的含量在1.4～4.5%时，V2O5在载体上的分布是均匀的，但当V2O5的含量达到6.6%时，V2O5会在载体上形成结晶，这样会大大降低催化剂的活性，因此要保证催化剂的活性，并保证烟气脱硝率的提升，需要合理控制催化剂中V2O5的含量，保证催化剂发挥最大的活性。
总之，对大气产生污染的物质中，氮氧化物的危害是非常大的。氮氧化物的种类众多，如一氧化氮等，由于这些有害物质的侵害，大气的污染问题已经到了非常严重的地步，尤其是火力发电企业排放的污染物尤为严重，必须对烟气进行及时的处理，因此，采用烟气脱硝技术，处理排放烟气中的氮氧化物，不仅能够提高生产效益，还能保护区域大气环境，以达到良好的社会效益。
参考文献
[1]郝晓臣，胡萍，张燕，肖娟.火电厂烟气脱硝技术的经济效益[J].当代化工研究，2016(02):89-90.
论文作者:钱云
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/23
标签：烟气论文; 催化剂论文; 火电厂论文; 氨气论文; 温度论文; 效率论文; 反应器论文; 《基层建设》2018年第7期论文;