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摘要：燃煤发电产生的NO2污染物对空气质量有重要影响，我国现阶段正在大力提倡绿色发展。因此，控制燃煤发电NO2污染具有重要的现实意义。近年来，我国在低NOx燃烧技术的研究、开发和应用方面取得了很大进展。但是，单靠低氮燃烧技术无法满足NOx的排放要求，必须通过烟气反硝化进一步降低NOx的排放。目前，我国自主研发的SCR反硝化核心技术已广泛应用于大型燃煤电厂，其反硝化效率非常高。在此基础上，重点讨论了燃煤锅炉反硝化技术的选择与应用。
关键词：燃煤发电锅炉；脱硝技术；选择；应用
1、前言
火力发电是我国一种重要的电能生产方式，对满足我国现阶段的电能需求具有重要作用。因此，保证火力发电的安全性和可持续性具有重要意义。从目前火力发电的角度来看，燃煤发电在电能生产过程中会产生大量的NO2污染物，对空气质量危害极大。因此，从绿色生产的角度来看，这种污染物需要得到控制。从火力发电的生产实践来看，先进的流化床锅炉、低氮燃烧技术和烟气脱硝装置可以有效降低NO2的排放。
2、我国火电厂脱硝技术现状分析
火电产的NO2污染已经成为了我国空气污染的重要因素，控制其污染有助于我国的空气质量改善。从目前的我国能源需求分析来看，要满足经济发展的电力供应，燃煤发电的作用显著，所以其在未来很长的一段时间内都会存在。从目前的现状分析来看，为了实施环境友好型发展，火电厂的NO2排放控制主要采取两个方面的措施：一是进行了燃烧技术的改进，有效的降低了的NO2排放量；二是在锅炉的尾部加装了烟气脱硝装置，实现了NO2污染物排放的控制。随着技术研究的深入和国家在环境整改方面的大量投入，燃煤发电当中的低氮燃煤技术利用取得了较大进步，但是从实际分析来看，单纯地利用此技术很难实现排放要求的满足，所以，需要利用烟气脱硝技术实现NO2排放量的进一步控制。
3、火电厂脱硝技术与应用
3.1采用先进的流化床燃烧技术
目前，中国燃煤发电厂采用最多的是循环流化床燃烧锅炉，采用先进的低氮燃烧技术，可降低NOx的排放量，同时把高价氮变为低价氮，降低了烟气脱硝的难度。采用流化床燃烧锅炉其特点为：
a）燃烧清洁，脱硫率可达80%～95%，NOx排放可减少50%；
b）燃料适应性强，特别适合中、低硫煤；
c）燃烧效率高，可达95%～99%；
d）负荷适应性好，负荷调节范围30%～100%。
3.2烟气脱硝技术
燃煤电厂烟气脱硝技术一般分为干法脱硝和湿法脱硝。其中，湿法烟气脱硝是指利用化学试剂将烟气中的NOx吸收转化为稳定的物质，但是存在很多问题：
a）采用化学试剂和低价氮转为高价氮的过程成本太高，不易推广；
b）生成的中间产品硝酸盐和亚硝酸盐不好处理；
c）脱硝过程中会产生大量的废水，处理难度极大；
d）净化后的烟气需要再热后才可以排放。因此，湿法脱硝技术还没有在实际发电项目得到应用，仍处理研究阶段。
干法脱硝主要包括：选择性催化还原法简称SCR、选择性非催化还原法简称SNCR、电子束脱硝和直接催化分解等。
2.2.1选择性催化还原法（SCR）脱硝
选择性催化还原法是指在催化剂的作用下，利用还原剂（如液氨、尿素）来“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其基本原理为：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O，（5-1）
6NO+4NH3→5N2+6H2O，（5-2）
6NO2+8NH3→7N2+12H2O，（5-3）
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O，（5-4）
燃煤电厂选择性催化还原系统，一般由氨的储存系统、氨和空气的混和系统、氨喷入系统、反应器系统及监测控制系统等组成，SCR反应器一般安装在锅炉省煤器与空预器之间，此处为高粉尘高温布置，此区间的烟温利于SCR脱硝还原反应，氨则喷射于省煤器与SCR反应器之间烟道内的适当位置，使其与烟气混合后通过催化剂在反应器内与NOx反应。催化剂安放在一个像固体反应器的箱体内。催化剂单元通常垂直布置，烟气由上向下流动。其特点：
a）NOx脱除效率高，脱除NOx效率可达70%～90%，排放浓度可降低至100mg/m左右；
b）二次污染小，生成物N2和H2O不会造成二次污染；
c）技术相对较成熟，应用广泛；
d）投资费用高，运行成本高。
3.2.2选择性非催化还原脱硝法（SNCR）
选择性非催化还原法是一种不用催化剂，在850℃～1100℃范围内还原NOx的方法，还原剂通常使用氨或尿素。
采用NH3作为还原剂。其原理为：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O，（5-6）
4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O，（5-7）
8NH3+6NO2→7N2+12H2O，（5-8）
采用尿素作为还原剂还原NOx，其原理为：
（NH2）2CO→2NH2+CO，（5-9）
NH2+NO→N2+H2O，（5-10）
CO+NO→N2+CO2，（5-11）
SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为25%～35%，且大多用作低氮燃烧技术后的二次处置。在燃煤电厂脱硝效率要求不是太高的情况下可使用，其特点有：
a）系统简单，不需要改变现有锅炉的设备设置，而只需在现有的燃煤锅炉的基础上增加氨或尿素储槽，氨或尿素喷射装置及其喷射口即可，系统结构比较简单；
b）系统投资小，由于系统简单以及运行中不需要昂贵的催化剂，其投资费用比SCR法低；
c）阻力小，对锅炉的正常运行影响较小；
d）系统占地面积小，需要较小的氨或尿素储槽，可放置于锅炉钢架之上而不需要额外地占地；
e）脱硝效率比SCR法低40%～50%。
3.2.3电子束脱硝技术
电子束脱硝技术是利用电子加速器产生的高能电子束辐照烟气，将烟气中的NOx转化成硝酸胺的一种技术。其脱硝原理为：在电子束辐照下，烟气中的主要成份被电离激发，产生氧化性很强的自由基，自由基将烟气中的NOx氧化，生成高价态的NOx，高价态的NOx与烟气中的水分及反应器中注入氨反应，形成NH4NO3。同时还能将烟气中的硫氧化物转化成（NH4）2NO4。其特点有：
a）能同时实现脱硫脱硝，脱硫效率可达95%以上，脱硝效率也可达70%以上，可避免二次投资；
b）属于干法脱硝技术，不产生废水，也不产生固体废弃物；
c）脱硝脱硫过程产生的副产品是有用的氮、硫肥料；
d）投资与运行费用低；
e）操作容易简捷，负荷跟踪能力强。电子束脱硝技术已在中国部分电厂被使用，并取得了良好的效果。随着技术的进一步成熟，越来越多的燃煤电厂会使用电子束脱硫、脱硝法。
3.2.4NO直接催化分解法脱硝技术
NO直接催化分解是利用催化剂将NO直接分解为N2和O2。从热力学来分析该反应在低温下可行，但从化学动力学上来分析，反应速率非常慢，所以需要采用合适的催化剂，提高分解速度，该法不需要还原剂，所以很有市场吸引力。但是技术还是不太成熟，由于NO的分解会受到O2在催化剂表面脱附的控制，因此需要在很高的温度下进行，O2对NO的分解具有抑制作用，在实际操作中还有很多问题没有得到很好的解决。
4、结语
燃煤发电在我国目前的电力生产中发挥着重要的作用，在短时间内具有不可替代性。从具体分析来看，燃煤发电会产生大量的NO2污染物，这些物质对于空气的质量影响显著，所以需要做好污染的控制。从实践应用来看，干湿法燃煤锅炉脱硝技术在污染控制方面的效果显著，所以分析燃煤锅炉脱硝技术的选择和应用现实意义突出。
参考文献：
[1]DAVID，Moyeda，周伟，等.燃煤发电锅炉脱硝技术的选择与应用[J].广东电力，2011，24（6）：92-96.
[2]程俊峰，孙禔.燃煤锅炉脱硝工艺的选择[J].湖北电力，2011，35（5）：46-48.
[3]刘景新，王明庭，崔健，等.唐山市发电锅炉脱硫脱硝现状及改进技术研究[J].节能，2016，35（2）：72-75.
[4] 杜靖宇，李少波，何雯艳，等.燃煤发电锅炉脱硝改造方法研究[J].江西建材，2016（17）：216-217.
[5] 张杰.三合一脱硝技术在中小型燃水煤浆锅炉上的应用研究[J].环境科学与管理，2016，41（8）：118-121.
论文作者:郑鹏
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/9
标签：烟气论文; 燃煤论文; 技术论文; 锅炉论文; 电子束论文; 催化剂论文; 选择性论文; 《防护工程》2019年10期论文;