【重磅】國內(nèi)外火電廠各種煙氣脫硝技術(shù)淺析

常見的脫硝技術(shù)中，根據(jù)氮氧化物的形成機(jī)理，降氮減排的技術(shù)措施可以分為兩大類：

1從源頭治理，控制煅燒中生成NOx

技術(shù)措施

①采用低氮燃燒器

②分解爐和管道內(nèi)的分段燃燒，控制燃燒溫度

③改變配料方案，采用礦化劑，降低熟料燒成溫度

2從末端治理，控制煙氣中排放的NOx

技術(shù)措施

①分級燃燒法，國內(nèi)已有試點

②選擇性非催化還原法（SNCR），國內(nèi)已有試點

③選擇性催化還原法（SCR），目前歐洲只有三條線實驗；

④SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，國內(nèi)水泥脫硝還沒有成功經(jīng)驗

⑤生物脫硝技術(shù)（正處于研發(fā)階段）

“國內(nèi)的脫硝技術(shù)，尚屬探索示范階段，還未進(jìn)行科學(xué)總結(jié)。各種設(shè)計工藝技術(shù)路線和裝備設(shè)施是否科學(xué)合理？運(yùn)行是否可靠？脫硝效率、運(yùn)行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都將經(jīng)受實踐的檢驗。”

脫硝技術(shù)具體分類

1、燃燒前脫硝

（1）加氫脫硝

（2）洗選

2、燃燒中脫硝

（1）低溫燃燒

（2）低氧燃燒

（3）FBC燃燒技術(shù)

（4）采用低NOx燃燒器

（5）煤粉濃淡分離

（6）煙氣再循環(huán)技術(shù)

3、燃燒后脫硝

（1）選擇性非催化還原脫硝（SNCR）

（2）選擇性催化還原脫硝（SCR）

（3）活性炭吸附

（4）電子束脫硝技術(shù)

其中SNCR脫硝效率在大型燃煤機(jī)組中可達(dá) 25%～40% ，對小型機(jī)組可達(dá) 80%。由于該法受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，多用作低氮燃燒技術(shù)的補(bǔ)充處理手段。其工程造價低、布置簡易、占地面積小，適合老廠改造，新廠可以根據(jù)鍋爐設(shè)計配合使用。

SNCR脫硝工藝流程圖

而SCR是目前最成熟的煙氣脫硝技術(shù)，它是一種爐后脫硝方法，最早由日本于20世紀(jì)60~70年代后期完成商業(yè)運(yùn)行，是利用還原劑(NH3，尿素)在金屬催化劑作用下，選擇性地與 NOx 反應(yīng)生成 N2和H2O，而不是被O2氧化，故稱為“選擇性”。目前世界上流行的SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR兩種。這兩種方法都是利用氨對NOx的還原功能，在催化劑的作用下將NOx（主要是NO)還原為對大氣沒有多少影響的N2和水，還原劑為NH3。

SCR脫硝工藝流程圖

目前，在SCR中使用的催化劑大多以TiO2為載體，以V2O5或V2O5 -WO3或V2O5-MoO3為活性成分，制成蜂窩式、板式或波紋式三種類型。應(yīng)用于煙氣脫硝中的SCR催化劑可分為高溫催化劑（345℃～590℃）、中溫催化劑（260℃～380℃）和低溫催化劑（80℃～300℃），不同的催化劑適宜的反應(yīng)溫度不同。如果反應(yīng)溫度偏低，催化劑的活性會降低，導(dǎo)致脫硝效率下降，且如果催化劑持續(xù)在低溫下運(yùn)行會使催化劑發(fā)生永久性損壞；如果反應(yīng)溫度過高，NH3容易被氧化，NOx生成量增加，還會引起催化劑材料的相變，使催化劑的活性退化。目前，國內(nèi)外SCR系統(tǒng)大多采用高溫催化劑，反應(yīng)溫度區(qū)間為315℃～400℃。該方法在實際應(yīng)用中的優(yōu)缺點如下。

優(yōu)點

該法脫硝效率高，價格相對低廉，目前廣泛應(yīng)用在國內(nèi)外工程中，成為電站煙氣脫硝的主流技術(shù)。

缺點

燃料中含有硫分，燃燒過程中可生成一定量的SO3。添加催化劑后, 在有氧條件下， SO3的生成量大幅增加，并與過量的NH3 生成NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蝕性和粘性，可導(dǎo)致尾部煙道設(shè)備損壞。雖然SO3 的生成量有限，但其造成的影響不可低估。另外，催化劑中毒現(xiàn)象也不容忽視。

鍋爐企業(yè)的脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用

鍋爐企業(yè)的脫硫脫硝技術(shù)，在國內(nèi)現(xiàn)有鍋爐生產(chǎn)廠家中多以煤或煤氣作為燃燒介質(zhì)，對于燃煤鍋爐，國內(nèi)應(yīng)用最成熟的工藝是FGD法（利用吸收劑或吸附劑去除煙氣中的SO2）脫硫技術(shù)，脫硝則以選擇性催化還原法SCR技術(shù)為主。

SCR法脫硝技術(shù)是世界上最主流的去除NOx的方法，這種方法可以在現(xiàn)有的FGD工藝下加入脫硝裝置。在含氧氣氛下，還原劑有限與廢氣中NO反應(yīng)的催化過程稱為選擇性催化還原，合適的催化劑和還原劑應(yīng)具有特點如下：

特點

1）還原劑應(yīng)具有高的反應(yīng)性。

2）還原劑可選擇性的與NOx反應(yīng)，而不與煙氣中大量存在的氧化性物質(zhì)反應(yīng)。

3）還原劑必須價格低廉，以使脫除過程的低成本運(yùn)作。

4）催化劑應(yīng)大大降低NOx還原溫度。

5）催化劑應(yīng)具有高的催化活性，以利于煙氣中低濃度NOx的有效還原。

6）催化劑選擇性的與還原劑與NOx的反應(yīng)形成N2，而對還原劑與煙氣中其他氧化性物質(zhì)的反應(yīng)表現(xiàn)惰性。

7）催化劑應(yīng)具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

8）催化劑不受煙氣其他組分的毒化。

脫硫+脫硝工藝流程圖

對于鍋爐行業(yè)來說，一定要研究同時脫硫、脫硝技術(shù)，目前國內(nèi)多為單獨脫硫、脫硝技術(shù)，這種方式造成設(shè)備重復(fù)建設(shè)，能耗大，人員成本、運(yùn)行成本高，而同時脫硫、脫硝技術(shù)則可以在一定程度上避免此類問題的發(fā)生。