淺析燃煤鍋爐SCR法煙氣脫硝技術

大氣中的氮氧化物和揮發性有機物VOC達到一定濃度后，在太陽光照射下經過一系列復雜的光化學反應，就會產生以高濃度臭氧和細顆粒物為特征的光化學煙霧，形成夏季城市天空經常出現的藍色煙霧。由于我國大氣中VOC濃度較高，光化學煙霧的產生主要受氮氧化物制約，大氣氮氧化物的微小增加都會加重光化學煙霧的污染。光化學煙霧是一種二次污染，污染區主要位于污染源下風向30-50km。由于臭氧和細顆粒可以長距離傳輸，造成區域性的氧化劑污染和細顆粒污染，使區域空氣質量退化，太陽輻射減少，氣候發生變化，對生態系統造成損害，使農作物減產。由于大氣的氧化性，氮氧化物在大氣中形成硝酸和硝酸鹽細顆粒物，同硫酸和硫酸鹽細顆粒物一起，發生遠距離傳輸，從而加速了區域性酸雨的惡化。我國在近些年來一直倡導綠色無污染的生產方式，并且國家頒布了很多相關條例來限制各類工廠的排放廢氣中有害物質含量。因此我國的電力供應企業都紛紛開始地實行煙氣脫硝技術應用，但是由于我國的煙氣脫硝技術應用時間相對較短，和其他國家相比還有較大的差距，要向其他技術比較成熟的國家進行學習和借鑒。

1 SCR法的基本原理及工藝流程

鍋爐煙氣脫硝，在降低環境污染、改善大氣氣候等方面起著非常重要的作用。SCR技術對鍋爐煙氣氮氧化物控制效果十分顯著，占地面積小，技術成熟，易于操作，氨逃逸率低，脫硝效率高達90%以上，對煤種適應性強，并能適應燃煤含氮量在一定范圍內的變化，吸收劑氨來源可靠，幾乎無二次污染，可作為我國煙煤電廠控制氮氧化物污染的主要手段之一。對于SCR法煙氣脫硝工藝，如電廠地處城市遠郊或遠離城區，且液氨產地距電廠較近，在能安全、正常供應情況下，宜選擇液氨作為還原劑；處于大中城市及其郊區的電廠，宜選擇尿素作為還原劑，基于此，下面對其工作的基本原理和工藝流程進行深入分析和研究，以便能夠使相關工作人員對其有著更為詳細的認識和了解。

1.1 基本原理

SCR法以氨氣為還原物，以氨儲罐、盛放催化劑的容器以及還原劑為主要的反應裝置。煙氣中氮氧化物是重要的大氣污染物之一，其主要組成成分是一氧化氮和二氧化氮，其中一氧化氮的比例大，可達93%，因此脫硝反應通常都是以一氧化氮、氨氣還有氧氣為反應物，生成氮氣和水。除了以上主要反應以外，還會產生一些有害物質，煙氣中的二氧化硫、氨和氧氣反應生成硫酸銨等有害物質。催化劑在這些反應中可以起到提高活性、加快反應速度的作用，尤其是對于一氧化氮的還原反應有著非常明顯的作用；來自煙氣的氧氣在這些反應中起到很大的作用，整個反應都需要有氧氣*地供應才能維持反應持續進行。SCR技術中想要反映的順利進行，就必須要將SCR區域溫度控制在290～430 ℃，溫度過高過低都不可以，過低會導致反應物硫酸銨產生結晶現象，進而覆蓋在催化劑表面，降低催化劑的活性，而溫度過高則會造成催化劑高溫燒結進而失活，降低脫硝效率。

1.2 工藝流程

SCR工藝系統流程主要由貯氨、混氨、噴氨、反應塔（催化劑）系統、煙道及控制系統等組成。液氨由汽車運至液氨儲罐儲藏，無水液氨的儲存壓力取決于儲罐的溫度（例如20℃時壓力為1MPa），液氨經過蒸發器加熱為氨氣，再通過減壓閥進入氨氣緩沖罐，稀釋風機通過氨氣混合器與氨氣成一定比例混合，其作用一是稀釋氨氣，二是增加反應器處氧含量。經稀釋的氨氣通過噴氨系統中噴嘴進入到煙道格柵中，與原煙氣混合，在催化劑作用下，煙氣中的氮氧化物與氨氣發生化學反應。

2 SCR法脫硝反應塔布置方案

2.1 高溫高飛塵煙氣段布置

由于反應塔布置在空氣預熱器和省煤器之間，這樣就可以輕松地將煙氣反應溫度控制在300～400℃，有利于大部分反應的順利進行，這樣安置還有利于節省燃料，因為煙氣的溫度早已經達到反應溫度，不需要進行二次加熱，就可獲得好的氮氧化物凈化效果。因此，這種煙氣布置方法具有初期投資低、技術成熟、能夠獲得較為的反應效果的優點，在新建電力供應企業中得到很廣泛的應用；這種反應塔的布置方法除了有上述優點之外，還具有一些不可忽視的缺點：高溫煙氣由于飛塵含量相較于其他種類煙氣較高，這就加大了煙氣和催化劑之間的摩擦力，使得催化劑顆粒表面更容易受到破壞和磨損，還會加大催化劑被飛塵以及反應物顆粒覆蓋的可能，引起催化劑表面透氣孔的阻塞，除此之外，飛塵中含有的有害物質如K、Na、Ca、Si、As等，易造成催化劑失去活力，喪失其原有的功能及作用。通過催化劑的硬化、吹灰器的安裝、催化劑的及時清理等可以降低上述情況發生的可能。

2.2 高溫低飛塵煙氣段布置

對于這種溫度較高但飛塵含量較低的煙氣適宜布置在反應塔中除塵器和空氣預熱器之間，這樣的煙氣布置方法能夠煙氣的高溫度，并且煙氣粉塵含量大大減少，可以降低飛塵對于催化劑的磨損及消耗，還會大大減少飛塵中有害物質對于催化劑的毒害作用，這些都是相較于高溫高飛塵煙氣比較優勢的地方，但是高溫低飛塵的煙氣中飛塵含量雖然降低了，但是包含了更多的硫氧化物，并且飛塵直徑及數量的減少使其更容易造成催化劑表面孔徑的堵塞，從而使催化劑表面的粉塵更難清理，換熱效率大大降低，影響脫硝反應的順利進行。因此，對于相關工作人員在進行SCR法脫硝反應塔布置時，必須做好高溫低飛塵煙氣段布置，大大提高換熱效率，進而能夠有效確保脫硝反應的順利進行。

2.3 低溫低飛塵煙氣段布置

和上述高溫高飛塵煙氣以及高溫低飛塵煙氣的布置不同，低溫低飛塵煙氣段的布置的反應塔要安裝在脫硫系統以及空氣加熱器之后，由于這種煙氣的溫度較低且飛塵含量不高，硫氧化物的含量處在一個極低的數值，催化劑不易遭到的磨損和破壞，表面的孔徑也不會輕易堵塞，了催化劑作用的正常發揮，使其的活性及壽命都得到很好的延續，因此可以選擇表面孔徑較小的催化劑作為反應的催化物質，但要注意的是一定要選擇比表面積相對較大的催化劑，另外，這樣還可以煙氣運輸更加流暢，加快了煙氣運輸的速度，提高了煙氣運輸效率，因此，使用較少的催化劑就會達到一個比較好的催化效果，從一定程度上降低了電力供應企業對于催化劑的資金投入，從而降低了企業的運營成本，為獲取更多的利益奠定了一定的基礎；除了上述優點之外，這種反應塔的布置方法還有如下缺點：由于煙氣溫度不是很高，在煙氣進入反應塔之后溫度一般都是在45～65 ℃之間，離煙氣脫硝反應需要的溫度還差很遠，需要使用價格高昂的氣體加熱器對低溫煙氣進行二次加熱，氣體加熱器的運行需要的燃料維持，對于那些新建或者是整修的火電廠來說是一筆不小的投資，想要維持設備的運行還需要很多后續資金的投入，另外，還需要的維修人員對該設備進行日常維修，雇傭這些人才又需要很多的費用，這都是新興的火電廠難以支付的龐大支出，即便能夠付出這些費用，對于火電廠未來的發展也是極為不利的。

3結語

SCR技術作為適用于我國大多數電廠的重要脫硝技術，對于煙氣脫硝有著十分重要的意義。只有合理采用SCR脫硝技術才可以將燃煤鍋爐產生的煙氣中的硝含量降低到國家標準之下，電廠氮氧化物的排放才可以得到有效制約，才會減緩周圍生態環境及大氣質量的繼續惡化，進而減少惡劣天氣給居民生活帶來的不良影響，為企業的可持續發展奠定良好的技術基礎和社會基礎。綜上所述，SCR技術在我國得到較為廣泛的應用，國家有關部門也倡導相關企業采用此種技術進行脫硝處理，還要求企業大力研發脫硝技術，提高脫硝效率，促進電廠的可持續發展，和我國的經濟發展齊頭并進，獲得更多的經濟效益和社會效益，并為我國生態環境的保護貢獻一份力量。