黃重德

摘要：為了構(gòu)建環(huán)境友好型社會，國家不斷提高環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)，加大了對氣體排污的治理力度。目前火電廠氮氧化物的排放控制也需加強(qiáng)。新建300MW以上機(jī)組均同步安裝脫硝裝置，原有的機(jī)組中，北京、廣州等地火電機(jī)組完成了脫硝改造，國內(nèi)別的地方紛紛響應(yīng)號召，進(jìn)行機(jī)組的脫硝改造。本文旨在對脫硝技改進(jìn)行展望，以期運(yùn)用到實(shí)際工作中。

關(guān)鍵詞：火電企業(yè) 脫硝技改 低氮燃燒 選擇性催化還原

0 引言

氮氧化物作為火電排放廢氣的主要組成物之一，嚴(yán)重破壞了我們的環(huán)境——形成硝酸型酸雨、破壞臭氧層等。隨著排污制度的進(jìn)一步執(zhí)行，對于鍋爐NOx的排放控制日趨嚴(yán)格。與此同時，專門征收的NOx排污費(fèi)已經(jīng)展開，電廠為此花費(fèi)大筆資金。因此，不管是新建火電機(jī)組還是老機(jī)組的升級改造，都要求NOx排放必須大大降低，以解決當(dāng)前火電企業(yè)面臨的窘境。

1 脫硝技術(shù)概述

火電機(jī)組在生產(chǎn)中產(chǎn)生氮氧化物的方式主要有兩種：一種是熱力型NOx，即空氣中自帶的氮鼓入鍋爐時，與氧反應(yīng)的氮氧化物；另一種是燃料型NOx，即煤炭中含有的氮化合物在高溫下反應(yīng)生成的氮氧化物。由于火電企業(yè)使用煤炭，機(jī)組在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氮氧化物絕大部分是燃料型NOx，熱力型NOx只占小部分。

根據(jù)燃煤機(jī)組在燃燒前、燃燒中、燃燒后生成的氮氧化物，控制其排放的措施可分為三類。這其中燃燒前脫氮成本過高，實(shí)際在企業(yè)中應(yīng)用很少。燃燒中脫氮和燃燒后脫氮是目前應(yīng)用較廣泛的方法。燃燒中脫氮即低氮燃燒技術(shù)，燃燒后脫氮即煙氣脫硝技術(shù)。

2 低氮燃燒技術(shù)

早在20世紀(jì)50年代國外就開始研究控制和降低燃燒過程中NOx的生成。如德國和日本等，他們比較廣泛的一種做法是，利用低氮燃燒在前期減少一半以上的NOx生成，剩余的NOx排入脫硝裝置后再進(jìn)行煙氣脫硝。這種處理技術(shù)的特點(diǎn)是工藝成熟、投資和運(yùn)行成本低?？偨Y(jié)起來，火電企業(yè)常用的低氮燃燒技術(shù)有以下幾種：

2.1 低過量空氣燃燒

燃料種類、燃燒方式和排渣方式的改變是低過量空氣燃燒抑制NOx產(chǎn)生的主要途徑。這種模式不需改動燃燒裝置的構(gòu)造，并且在降低NOx排放的同時，一定程度上提高了裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型。這種優(yōu)化燃燒、降低氮氧化物生產(chǎn)量的方式比較簡單。缺點(diǎn)是：總的降低幅度有限；并且在過量空氣系數(shù)降低過多時，可能造成氣溫特性變化、受熱面粘結(jié)渣質(zhì)及飛灰可燃物增加而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)性下降。

2.2 低氮燃燒器

低氮燃燒器主要工作原理是在鍋爐出口控制空氣進(jìn)氣量，達(dá)到分級送風(fēng)，抑制熱力型NOx的生成；并將空氣與燃料合理配比，以阻止燃料中的氮在高溫中反應(yīng)生成NOx。這種工作模式可以同時保持較高的燃燒效率。目前，大多新的鍋爐均自帶有低氮燃燒器，并隨著技術(shù)不斷進(jìn)步這種低氮燃燒器也不斷地進(jìn)行著改進(jìn)和優(yōu)化。

2.3 空氣分級燃燒

老式燃燒方式是將煤粉和空氣一次性共同送入鍋爐燃燒，它的優(yōu)點(diǎn)是煤粉能與空氣混合充分，燃燒強(qiáng)度大、溫度高，它的缺點(diǎn)也很明顯，附帶產(chǎn)生的NOx含量高。新型空氣分級燃燒技術(shù)是通過控制送入燃燒所需空氣量，逐級與煤粉混合，以控制煤粉顆粒在燃燒初期處于低氧燃燒的狀態(tài)，減少NOx生成的化學(xué)條件，達(dá)到控制氮氧化物含量的目的?？諝夥旨壢紵夹g(shù)有兩種：垂直分級、水平分級。

垂直分級模式——從主燃燒器中分離出一部分燃燒空氣，將其從燃燒器上部送入爐膛，這部分燃燒空氣即燃盡風(fēng)（OFA）。根據(jù)燃盡風(fēng)裝置安設(shè)位置的不同，又分為緊湊型OFA、分離型OFA。

水平分級模式——通過偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)的噴射角，讓其與一次風(fēng)形成大小不同的切圓，利用這種方式形成一定程度的空氣分級，延長了二次風(fēng)與一次風(fēng)混合的時間。

2.4 燃料分級燃燒

燃料分級燃燒是將燃料分區(qū)投入燃燒，整個燃燒被分成三個區(qū)域：主燃燒區(qū)、再燃燒區(qū)和燃盡區(qū)。主燃燒區(qū)是將主燃料投入欠氧或弱還原性環(huán)境下燃燒，這個過程產(chǎn)生較多NOx；再燃燒區(qū)是將二次燃料送入還原性環(huán)境下，把主燃燒區(qū)產(chǎn)生的NOx還原成N2，因此，再燃燒區(qū)也稱還原區(qū)。在還原區(qū)上方是燃盡區(qū)，該區(qū)域通過灌入少量空氣使再燃區(qū)投入的燃料得到完全燃燒。

2.5 煙氣再循環(huán)技術(shù)

利用燃燒后形成的煙氣本身含氧低、溫度低的特性，將其從省煤器出口處抽出部分，混入二次風(fēng)或一次風(fēng)中，噴入鍋爐適當(dāng)位置，達(dá)到降低局部溫度以形成還原性環(huán)境，從而減少NOx的含量。

為取得較好的脫硝效果，企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中，大多是將兩個或三個上述方法一同采用。

3 煙氣脫硝技術(shù)

煙氣脫硝是目前世界上發(fā)達(dá)國家普遍采用的降低氮氧化物排放的方法，煙氣脫硝能達(dá)到很高的NOx脫除效率。

3.1 選擇性催化還原技術(shù)

選擇性催化還原技術(shù)（Selective Catalytic Reduction，SCR）是在煙氣中加入氨，利用催化劑讓氨與NOx發(fā)生反應(yīng)，從而減少NOx的含量。目前該法已成為電站脫硝的主流技術(shù)，國內(nèi)大型火電機(jī)組大多采用SCR工藝。SCR技術(shù)中，根據(jù)反應(yīng)器布置的方式不同分為：高含塵工藝和低含塵工藝。

高含塵SCR工藝是在鍋爐省煤器后和空氣預(yù)熱器之前設(shè)置脫硝反應(yīng)器。優(yōu)點(diǎn)是：投資較低。缺點(diǎn)是：有時舊廠改造由于場地限制不能使用、催化劑容易堵塞以及加劇了空氣預(yù)熱器的堵塞和腐蝕（由副反應(yīng)引發(fā)）。

低含塵SCR工藝是在靜電除塵器和脫硫裝置之后設(shè)置脫硝反應(yīng)塔。該工藝在低粉塵、低酸的環(huán)境中運(yùn)行，催化劑能延長使用壽命，同時加裝燃燒器或者蒸汽加熱器，才滿足催化劑運(yùn)行溫度，故而該工藝成本較高。

3.2 選擇性非催化還原技術(shù)

選擇性非催化還原技術(shù)（Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR）是向爐膛內(nèi)注入NH3或尿素等還原劑，與NOx反應(yīng)，從而減少NOx的含量。

SNCR技術(shù)早在20世紀(jì)50年代已在日本展開了大規(guī)模應(yīng)用，是一種比較成熟的技術(shù)，具有建設(shè)周期短、投資少、脫硝效率中等的特點(diǎn)，中小型電廠的改造較適合。

3.3 混合SNCR-SCR脫硝技術(shù)

混合SNCR-SCR脫硝技術(shù)既結(jié)合了SCR的效率高效，又具有SNCR投資少的特點(diǎn)，是一種新型工藝。它具有兩個反應(yīng)區(qū)：第一個反應(yīng)區(qū)——爐膛，在高溫條件下，利用設(shè)置在鍋爐爐墻上的噴射系統(tǒng)，將還原劑噴入其中，還原劑與NOx發(fā)生非催化還原反應(yīng)，達(dá)到初步脫氮；第二個反應(yīng)區(qū)——反應(yīng)器，將之前未反應(yīng)完的還原劑進(jìn)入其中，利用混合工藝進(jìn)一步脫氮。

4 結(jié)論

在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展到當(dāng)前水平，人民呼喚一個更友好的環(huán)境?？刂莆廴驹吹呐欧?，保護(hù)環(huán)境是每個企業(yè)必須承擔(dān)的責(zé)任。根據(jù)企業(yè)自身特點(diǎn)，在火電企業(yè)選用合適的低氮燃燒技術(shù)、煙氣脫硝技術(shù)，對火電企業(yè)進(jìn)行整體的脫硝改造，可將煙氣脫硝效率控制在65%以上，符合我們當(dāng)前環(huán)保生產(chǎn)的需求，有利于企業(yè)長期的經(jīng)營發(fā)展。

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