关键词：电站；锅炉烟气；氮氧化物；脱硝技术
引言：文章从电站锅炉烟气脱硝的重要意义分析入手，论述了电站锅炉烟气脱硝技术的应用。期望通过本文的研究能够对电站锅炉烟气脱硝效率的提升有所帮助。
1SCR技术
1.1SCR系统布置方式
高灰尘布置的反应器位于锅炉省煤器与空气预热器之间，投资运行费用低。催化剂耐高温能力有限，烟气温度过高会缩短催化剂使用寿命，未经处理的烟气中含有大量灰尘，催化剂长期运行于高尘环境会出现中毒现象，灰尘颗粒造成催化剂的堵塞等问题。为减少催化剂的磨损，SCR系统催化剂采用竖直布置，使用蜂窝状催化剂开孔较大，其几何表面积比低飞灰段布置所用催化剂小。高灰布置是经济有效的布置方式。低灰布置反应器位于高温静电除尘器后，次方法的优点是烟气中飞灰含量大幅减少，不易发生催化剂磨损。缺点是需要使用耐高温除尘器，我国电厂没有高温除尘布置形式。低温低灰布置反应器位于除尘器与脱硫系统后，不会造成催化剂堵塞。脱硫系统可大幅降低烟气中的SO2浓度，可以使用高活性催化剂减少催化剂的消耗量。
1.2SCR脱硝系统流程
SCR脱硝系统是火电厂发电新增的烟气处理环节，老电厂最初不具备脱硝系统，改造脱硝系统首先要解决脱硝系统布置问题，燃气轮机的SCR脱硝系统布置不同，某电厂SCR脱硝系统按照高温飞灰方式布置。高温飞灰布置是目前火电厂最常见的SCR脱硝系统布置工艺，SCR脱硝反应器处于省煤器与空气预热器中间位置，在喷氨栅格部位与经稀释后的氨气相遇，烟气经空气预热器与引风机进入到脱硫系统。液氨是物色的液体，易溶于水，具有一定的腐蚀性，液氨储存系统必须具备极高的可靠性。其构成包括两个液氨卧式储存罐，氨气吹扫系统等。工业生产中氨气制备方法主要有液氨法、尿素法。尿素法安全性高于液氨法，液氨法经济性优于氨水法。电厂采用也案发氨气制备系统，构成主要包括三台蒸气加热水浴式液氨蒸发罐及相应管道。SCR脱硝反应系统是脱硝系统中的关键系统，主要包括稀释风机、两套喷氨格栅、一套吹灰系统。SCR脱硝工艺中发生的反应是催化还原反应，烟气中的NOx与NH3催化剂作用下反应生成无害的N2与H2O。降低烟气中NOx浓度。
1.3SCR反应器设计优化
SCR系统设计中，反应器设计直接影响SCR系统运行特性，反应器设计不佳时，SCR工艺系统运行特性也不理想。反应器设计中主要解决速度分布、飞灰颗粒分布问题。在SCR技术商业化后模拟实验技术被系统工艺商用来模拟SCR反应器内部流场特性，一般将实验台按实际反应器的1/20-1/10缩小，通过对流场优化可以在AIG入口速度分布，最小系统降压，最下化飞灰颗粒在反应器内沉积。所有涉及流体流通、分子运输等现象问题，可借助CFD得到解决。采用计算机数值模拟计算是国内研究者普遍采用的手段，国外很多SCR系统工艺商运用CFD技术对反应器进行数值模拟。对SCR反应器进行数值模拟可以得到与冷态实验相同标准的流动特性、经济的预测烟气温度分布及飞灰颗粒浓度分布等。数值模拟的灵活性较好，其结果的保存引用较容易，数值模拟的入口边界条件可灵活地改变，随着SCR装置需求量增大，其安装时间日益减少，大多数系统工艺商结合使用两种手段设计改进SCR反应器。
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2烟气脱硝系统氨逃逸问题
随着我国电力工业的发展，NOx产生的污染问题引起了人们的关注，新建发电机组要求安装选择性催化还原烟气脱硝装置，未安装SCR烟气脱硝装置的投产机组逐步改造安装SCR烟气脱硝装置。SCR烟气脱硝原理是烟气喷入氨将NOx催化还原成Nx与H2O，喷入的氨气与烟气不能完全均匀混合，烟气中的水蒸气与逃逸氨在一定条件下反应生成硫酸氢铵，在液态下是腐蚀性物质，硫酸氢铵初始生成温度是SO3与氨浓度的函数，对典型的低碳煤硫酸氢氨初始生成温度为200～220℃。大型燃煤发电机组多采用容克式空气预热器进行加热，低温段传热元件表面粘结，导致空预器出现压降上升等现象。空预器压损率是运行一段时间后的压损与开始投运压损比。由于硫酸氢铵导致空预器堵塞，空预器压损上升慢，同喷氨优化实验可调整脱硝系统氨分布，对其机组的节能运行具有重要意义。
3脱硝新技术的应用
国内大部分电站燃煤锅炉应用的基本都是常规的脱硝技术工艺，下面提出一种吸附脱硝技术，这是一种新型的脱硝方法，可以使用的吸附剂有活性炭和活性氧化铝。①活性炭吸附。借助活性炭的特性，对烟气中的氮氧化物进行有效吸附，从而达到脱硝的目的。该技术的工艺流程较为简单，大体上可分为三个步骤，分别为吸附、解吸及回收。烟气中的氮氧化物与活性炭接触后，会生成氮气与水，由此便可达到脱硝的目的。应用实践表明，活性炭吸附的脱硝效率能够达到80%以上。该技术具有工艺流程简单、前期投资小等优势。②氧化铝吸附。锅炉燃烧后产生的烟气经过流化床时，氮氧化物会被氧化铝吸收，当吸附剂饱和后，会被送入到再生器内，经加热使吸附剂中的氮氧化物施放出来，然后再将其重新送入到锅炉内进行烟气循环，这样炉膛内氮氧化物的浓度便会始终保持在稳定状态，从而形成平衡，氮氧化物的生成则会受到有效抑制，由此便可达到脱硝的效果。
4脱硝技术应用中的注意事项
电站锅炉在应用脱硝技术去除烟气的氮氧化物时，应当对影响脱硝效果的因素予以注意。具体包括温度、滞留时间等。①温度。锅炉烟气中氮氧化物的还原反应必须在一定的温度下才能完成。由于SCR技术在反应中加入了催化剂，所以反应温度保持在300-400℃即可；而SNCR技术在反应中，没有催化剂的作用，因此，反应温度需要达到850-1100℃，才能使脱硝效果达到最佳。②滞留时间。这里所指的滞留时间即反应物在反应器中停留的时间，还原剂会在这段时间内与锅炉中产生的烟气进行混合，并通过分解等步骤，使氮氧化物从烟气中有效脱除。如果电站应用的是SCR技术进行烟气脱硝，滞留时间应当控制在0.19-0.86s之间；若采用的是SNCR技术，滞留时间可以控制在0.001-10s之间。
结束语：综上所述，电站锅炉在烟气脱硝时，应当对相关的技术进行合理选用，同时，为了达到最佳的脱硝效果，应当对影响脱硝效率的因素加以注意，采取有效的方法和措施进行处理。在未来一段时间，应加大对烟气脱硝技术的研究力度，除对现有的技术进行优化改进之外，还应加快开发一些新的技术，从而使其更好地为电站锅炉烟气脱硝服务。
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论文作者:蔡景春
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第17期
论文发表时间:2020/3/4
标签：烟气论文; 系统论文; 反应器论文; 锅炉论文; 催化剂论文; 技术论文; 电站论文; 《科学与技术》2019年第17期论文;