吳曉烽

（上海同濟(jì)華康環(huán)境科技有限公司 上海 200092）

NOX是大氣中主要污染物之一，也是目前大氣污染治理的一大難題[1]。我國NOX的排放主要來源于火力發(fā)電、工業(yè)和交通運(yùn)輸部門，三者之和約占到全部排放總量的90%。其中，燃煤電廠已經(jīng)成為我國NOX排放的最大來源，占到全國排放總量的35%以上[2]。國家十二五規(guī)劃繼續(xù)加大了對主要污染物的排放控制，在《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2011）中將NOX標(biāo)準(zhǔn)提升至100mg/m3[3]。

燃煤電廠控制NOX生成與排放的技術(shù)主要是在鍋爐燃燒中采用低氮燃燒器（LBN）、空氣分級(jí)燃燒（OFA）、燃料分級(jí)燃燒、煙氣再循環(huán)等技術(shù)[4]，但是這些技術(shù)單獨(dú)使用通常無法滿足嚴(yán)格的NOX排放標(biāo)準(zhǔn)，因此需要對燃燒后生成NOX排放量進(jìn)行脫硝處理，即把已生成的NOX還原為N2從而脫除煙氣中的NOX，目前燃煤電廠主要是SCR、SNCR和SNCR-SCR混合技術(shù)。由于3種技術(shù)在脫硝效率、穩(wěn)定可靠性、投資成本等方面不同，所以需要進(jìn)行工藝比較分析。

1 燃燒后煙氣脫硝技術(shù)

1.1 SCR 技術(shù)

SCR技術(shù)是利用還原劑汽化后（還原劑通常為液氨、氨水或尿素）和催化劑（釩、鈦等金屬氧化物）在溫度330～450℃時(shí)將NOX還原成N2,其脫除效率可達(dá)到70%～90%。由于NH3具有選擇性，只與NOX發(fā)生反應(yīng)，不易與O2反應(yīng)，所以稱為選擇性催化還原技術(shù)。

其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

SCR技術(shù)的核心裝置是脫硝反應(yīng)器。在燃煤電廠鍋爐中，考慮到煙氣中的含塵量較高和煙氣溫度范圍，一般將反應(yīng)器連接在省煤器之后，采用垂直氣流布置方式。

在SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，反應(yīng)器的布置、催化劑的選擇、還原劑與NOX的混合程度將直接影響到反應(yīng)器出口氨逃逸大小。

1.2 SNCR技術(shù)

SNCR技術(shù)又稱選擇性非催化還原技術(shù)。它是把含有NHx基的還原劑噴入爐膛溫度為800～1200℃這一狹窄的溫度范圍內(nèi)，在沒有催化劑的情況下，還原劑迅速與煙氣中的NOX反應(yīng)生成N2和H2O，而且在此溫度范圍內(nèi)部不易與O2發(fā)生反應(yīng)。通常，粉煤爐設(shè)計(jì)合理的SNCR工藝能達(dá)到30%～50%的脫硝效率[5]，循環(huán)流化床鍋爐SNCR系統(tǒng)的效率可以大于50%[6]。當(dāng)反應(yīng)溫度在950℃左右時(shí)，其反應(yīng)式為：

當(dāng)溫度過高時(shí)，NH3則容易氧化成NO，抵消了NH3的脫除效果，反應(yīng)式如下：

溫度過低時(shí)反應(yīng)速度減慢且反應(yīng)不完全容易造成NH3泄漏，所以溫度的控制至關(guān)重要。此技術(shù)不需要催化劑，但脫硝效率較SCR低，同時(shí)高溫噴射對鍋爐受熱面的安全有一定影響。

1.3 SNCR-SCR混合技術(shù)

SNCR-SCR混合技術(shù)并非是SCR工藝與SNCR工藝的簡單組合，它是結(jié)合了SCR技術(shù)高效、SNCR技術(shù)投資省的特點(diǎn)而發(fā)展起來的一種新型工藝。該工藝具有兩個(gè)反應(yīng)區(qū)，通過布置在鍋爐爐墻上的噴射系統(tǒng)，首先將還原劑噴入第一個(gè)反應(yīng)區(qū)—鍋爐爐膛，在高溫下還原劑與煙氣中NOX發(fā)生非催化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)初步脫硝，然后未反應(yīng)完的還原劑進(jìn)入混合工藝的第二個(gè)反應(yīng)區(qū)—SCR反應(yīng)器，進(jìn)一步脫硝。

SNCR-SCR混合技術(shù)可以利用前段SNCR系統(tǒng)逃逸的還原劑供給后段SCR系統(tǒng)之用，最終可使脫硝效率提升至80%以上。

2 SCR、SNCR及SNCR-SCR脫硝技術(shù)的工藝比較分析

SCR、SNCR及SNCR-SCR脫硝技術(shù)工藝比較見表1（見下頁）。

由表1可以看出，現(xiàn)階段SCR技術(shù)成熟、市場占有率高、運(yùn)行可靠、穩(wěn)定性高，適用于NOx脫除率較高的情況；SNCR技術(shù)無需增加SCR反應(yīng)器，新建、改建工程少，成本較低，但是脫除效率不高，適用于NOx出口濃度較低情況或作為SNCR-SCR技術(shù)前段預(yù)留?；旌蟂NCR-SCR技術(shù)結(jié)合SNCR和SCR的有利特點(diǎn)，利用SNCR反應(yīng)后逃逸的氨量供給SCR反應(yīng)用，解決了SNCR的氨逃逸問題，省去了SCR的AIG噴氨系統(tǒng)，同時(shí)也減少了SCR催化劑的用量，縮小了反應(yīng)器尺寸，與省煤器的連接更加緊湊，從而壓降更小，效率更高，但是由于目前國內(nèi)市場SNCR-SCR技術(shù)尚未成熟，穩(wěn)定性有待提高，尤其進(jìn)入SCR系統(tǒng)前的煙氣混合控制將影響到最終脫硝效率。

3 結(jié)語

3.1 新建機(jī)組采用SCR技術(shù)，穩(wěn)定可靠，可達(dá)到較高的脫硝效率，然而投資和運(yùn)行成本高。

3.2 改建機(jī)組宜采用SNCR-SCR混合技術(shù)，以降低投資和運(yùn)行成本，但是該系統(tǒng)所需控制關(guān)鍵因素多，穩(wěn)定性較SCR技術(shù)低。

表1 SCR、SNCR及SNCR-SCR脫硝技術(shù)工藝比較

3.3 目前大部分機(jī)組單獨(dú)使用SNCR系統(tǒng)無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，可作為SNCR-SCR混合技術(shù)前期投入部分，在項(xiàng)目實(shí)施過程中分期增添設(shè)備和催化劑。

[1]侯建鵬,朱云濤,唐燕萍.煙氣脫硝技術(shù)的研究[J].電力環(huán)境保護(hù),2007,23(3):24-27.

[2]呂同波,李建瀏,胡永鋒.SCR法煙氣脫硝技術(shù)在燃?xì)忮仩t上的工程應(yīng)用[J].節(jié)能技術(shù),2009,27(153):65-68.

[3]GB 13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]項(xiàng)昆.3種煙氣脫硝工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析[J].熱力發(fā)電,2011,40(6):1-4.

[5]段傳和,夏懷祥.燃煤電站SCR煙氣脫硝工程技術(shù)[M].北京：中國電力出版社,2011.

[6]段傳和,夏懷祥.選擇性非催化還原法（SNCR）煙氣脫硝[M].北京：中國電力出版社,2012.

[7]吳碧君，劉曉勤,王述剛,等.煙氣脫硝工藝及其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理[J].電力環(huán)境保護(hù),2006,22(2):29-31.