山东智和信能源科技有限公司 山东济南 250000
摘要：燃煤电厂锅炉脱硝可降低NOx排放，减少污染物对大气的污染，对环境保护及电厂的可持续发展具有重要意义，因此，无论国家还是燃煤电厂对锅炉脱硝技术较为重视，尤其燃煤电厂根据锅炉脱硝实际情况，积极寻找改造措施，为提高电厂锅炉脱硝质量奠定坚实基础。
关键词：NOx；SCＲ；燃烧器、脱硝
引言：燃煤电厂脱硝改造已成为目前环保领域节能减排任务的重心之一，为达到高效脱硝的目的，本文通过燃烧器及催化剂等主要设备的选型与改造的阐述，分析脱硝机理，比较脱硝效果，并对改造后产生的问题进行分析，通过实例研究从而探索出适宜燃煤电厂脱硝改造的方法。
1电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术特点及现状
1.1电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术特点
近年来，较多的电厂锅炉企业在发展中，均加强对脱硫脱硝及烟气除尘技术的使用。分析脱硫脱硝及烟气除尘技术的特点，能够发现其具有较多的优势。第一，脱硫脱硝及烟气除尘技术工艺简单，耗费的人工劳动力较少。我国现有的脱硫脱硝及烟气除尘技术，其工艺流程较为简单，能够实现全程自动化控制。在此基础上，需要电厂锅炉工作人员所做的工作不断减少。其只需要在脱硫脱硝及烟气除尘技术应用期间，对脱硫脱硝环境的酸碱值和温度等进行观测。第二，脱硫脱硝及烟气除尘技术的运行成本相对较低。由于该技术具有工艺简单的特点，在工作过程中其所耗费的人工劳动力较少，因此能够减少在此环节中的人工劳动力，从而节省人力资源和人力成本。第三，脱硫脱硝及烟气除尘技术适应性较强。该技术能够适用于规模不一的电厂或是锅炉，不会对燃烧装置产生不良的影响，也不会造成对环境的二次污染。
1.2电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术现状
现阶段，人们对生态环境保护的意识日益提高。市场经济体制环境下，国家也逐渐加强对环境保护的重视。借助先进的科学技术，脱硫脱硝及烟气除尘技术被研发出来，并广泛地应用到各类电厂锅炉企业发展中。据不完全数据统计显示，目前已经有90%的电厂锅炉企业在发展中，应用了脱硫脱硝及烟气除尘技术。通过对该技术工艺的分析，明确该技术主要采用了SCR技术，完成脱硫、脱硝和除尘，实现对污染物排放的有效控制。在脱硫脱硝及烟气除尘技术应用于电厂锅炉中，多数电厂锅炉技术人员都能够通过对系统设计的调试，完成最基本的脱硫脱硝需求。虽然截至目前，我国的脱硫脱硝及烟气除尘技术仍处于探索中，但是借助国外先进的脱硫脱硝技术经验，结合我国的实际科研技术，最终也将会实现对脱硫脱硝及烟气除尘技术的创新发展。
2燃煤电厂锅炉脱硝
2.1SNCR法脱硝
SNCR法是选择性非催化还原法的缩写，工作原理为：将尿素、液氨等还原剂喷入温度为850~1100℃范围的炉中，尿素受热分解与燃气中的NOx发生反应，生产水与氮气，实现脱硝的目的。该脱硝方法系统包括锅炉内喷射反应系统，以及还原剂存储、稀释供给系统，其依据的反应原理为：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2OSNCR
脱硝方法不应用催化剂，具有较低的投资成本。同时，应用的装置较为简单，降低了在基建方面的投入成本。较为适合应用在减排指标要求较低的改造项目中。
2.2SCR法脱硝
SCR法即为选择性催化还原法，工作原理为：采用尿素或液氨还原剂在钛基等催化剂作用下，在280~400℃烟气温度中与烟气中的NOx有选择的发生反应生产水和氮气，降低NOx的排放。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此脱硝系统包括较多子系统如电气控制系统、还原剂制备系统、脱硝反应器以及烟气系统等，发生的反应由有氧与无氧之分，其中有氧发生以下反应：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O无氧发生的反应有：
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2OSCR
法脱硝效果与催化剂有直接关系，实际操作过程中选择与设计催化剂时应充分考虑烟气组分以及条件，尤其应充分考虑催化剂体积、NH3逃逸率以及NOx脱除率。根据形式可将催化剂分为波纹板式、蜂窝式以及板式。SCR法脱硝技术较为成熟，系统具有较高安全性，脱硝效率显著，在集中供热锅炉、热电联产炉以及燃煤发电锅炉具有较高应用率。
2.3NOx再燃技术
NOx再燃技术是炉内脱硝技术的一种，可有效降低NOx气体的排放。该技术依据的原理为：在空气过量系数α＞1的环境中使80%左右的燃料在主燃区进行燃烧，剩余20%左右的燃烧料由燃烧器的上部喷入产生再燃区，该区域不仅阻碍NOx生成，而且可还原NOx，进一步降低NOx的排放浓度。同时，在再燃区合适位置布置燃尽风确保再燃区中的燃料进一步燃烧完毕。NOx再燃技术具有较多优点，主要体现在以下几点：首先，燃烧期间可将NOx转化为氮气，而且脱硝成本较低。其次，该种技术设施简单，占地面积相对较小，适合应用于中小型电厂锅炉的脱硝。
3对氮氧化物控制的技术
3.1低氮燃烧技术
空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、烟气再循环技术是低氮燃烧技术的3个构成部分。空气分级燃烧技术的机理是将燃料燃烧划分为第一阶段和第二阶段，前者燃料是在缺氧环境中燃烧的，空气量占总燃烧空气量的比值为70％～75％，这会使在燃烧阶段形成的NOx的量缩减；后者是将剩下的空气输送到炉膛内，与前者所形成的烟气混合。燃料分级燃烧技术的机理是在炉膛内划分出3个区域：主燃区、再燃区和燃尽区，主燃区内放入燃料，燃料80％～85％，形成NOx的前提是空气系数需大于1；再燃区内也要投入燃料，燃料投入在15％～20％范围内即可，然后会有还原性气体生成，将NOx转变成了氨气；将空气输送到燃尽区，可充分焚烧燃料。烟气再循环技术是指将空气预热器前温度较低的烟气放出，直接输入到炉里，使燃烧时的温度下降，同时也使氧气的浓度下降，进而使形成的NOx的量减少。
3.2选择性非催化还原脱硝
工艺机理：在特定的环境中，令氨水（尿素）和烟气充分混合，在温度为800℃～1100℃时，该反应生效，在没有催化的条件下，可将NOx转变为NH3和H2O。若以NH3为还原剂，该反应式是：
4NH3＋6NO→5N2＋6H2O6NO2＋8NH3→7N2＋12H2O
还原剂的制备、计量、喷射等都是SNCR脱硝工程的组成部分。该技术的脱硝反应器是炉膛，为了更好地应用该技术，可对锅炉进行改良，因该技术具有建设所用的时间短、成本不高等特点，对锅炉的改造十分适用，经济性颇佳等。但是该技术的脱酸效率并不高，实践证明，一般锅炉（大型电厂）选择性非催化还原脱硝的NOx的还原率为25％～40％，可能导致NH3的排放率较高。
3.3选择性催化还原脱硝（SCR）
工艺机理：经催化剂作用的还原剂，与烟气当中的NOx发生化学反应，然后生成N2和H2O。目前，国内外SCR系统多采用高温催化剂，反应温度为315℃～400℃。催化剂的主要类别有平板式、蜂窝式和波纹板式。对催化剂活性有影响的物质如下：烟气里的颗粒物、碱金属、砷等物质。选择性催化还原脱硝脱硫率高达70％～90％，但一整套系统会损耗掉约1000Pa的压力，令能耗提升，运营的成本增加等。
结束语：燃煤电厂锅炉脱硝意义重大，有助于环保举措的认真落实，因此，电厂应结合采用的脱硝技术，认真分析脱硝技术的优缺点，根据生产实际对脱硝工艺、机组主设备以及辅助设备进行相关改造，提升其工作性能，实现脱硝效率及质量的提高，为电厂的可持续稳步发展奠定坚实基础。
参考文献
[1]王元清，罗睿奇，张天申，肖建春，陈星宇，贾丽芳.电厂脱硝改造中锅炉钢结构节点的加固设计分析[J].四川建筑科学研究，2014，40（04）：77-82.
[2]喜素静，王学仕，何青林，张国强.烟气脱硝技术在平煤集团电厂应用的可行性研究[J].能源环境保护，2013，27（05）：21-23.
[3]贺峰，焦林生，路娟，谢铁军.电厂烟气脱硝装置对锅炉运行的影响研究[J].科技创新与应用，2013（28）：29.
[4]郑星伟.超超临界660MW容量电厂SCR脱硝工艺应用分析[J].科技资讯，2013（16）：90.
[5]沈永明，李健.大型火电机组脱硝环保设备实现国产化[J].装备制造，2007（03）：16.
[6]王旭伟，鄢晓忠，陈彦菲，谭旦辉.国内外电厂燃煤锅炉烟气同时脱硫脱硝技术的研究进展[J].电站系统工程，2007（04）：5-7+39.
论文作者:李玫含,王雪
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/20
标签：烟气论文; 电厂论文; 技术论文; 锅炉论文; 催化剂论文; 还原剂论文; 燃料论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;