烟气脱硝技术.doc

我国烟气脱硝技术综述摘要：氮氧化物(NOx)是火电厂排放的主要气体污染物之一。本文介绍了国内外火电厂脱硝技术的现状与最新进展，分析了各种工艺过程的技术原理、技术特点及应用现状，为各燃煤电厂控制有害气体排放提供参考。关键字：氮氧化物 火电厂 脱硝技术1 引言氮氧化物(NOx)是锅炉排放气体中的有害物之一。NOx有6种不同形式：一氧化二氮(N2O)、氧化氮 (NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)。其中NO和NO2是重要的大气污染物。在煤燃烧过程中，生成NOx的途径有三个：（1）热力型NOx，它是空气中氮气在高温下氧化而生成的NOx；（2）燃料型NOx，它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化生成的NOx；（3）快速型NOx，它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团等反应生成的NOx。氮氧化物(NOx)引起的环境问题和人体健康危害主要有以下几个方面：（1）NOx对人体的致毒作用，危害最大的是NO2，主要影响呼吸系统，可引起支气管炎和肺气肿等疾病；（2）NOx对植物的损害；（3）NOx是形成酸雨、酸雾的主要污染物；（4）NOx与碳氢化合物可形成光化学烟雾；（5）NOx参与臭氧层的破坏。所以，在大气环境的治理方面NOx的控制和治理尤为重要。2 我国主要的脱硝技术 对于煤粉锅炉而言，最主要的污染物是粉尘、SO2、NOx，其中前两者已经有一些比较成熟的解决方法，而对于NOx污染则主要从三个方面着手：（1）采用低NOx燃烧技术，降低炉内NOx生成量；（2）炉膛喷射脱硝技术，在一定的温度条件下还原已经生成的NOx，以降低其排放量；（3）在烟道尾部加装脱硝装置，把烟气中的NOx转变成为无害的N2或有用的肥料。2.1低NOx燃烧技术 低NOx燃烧技术是指通过燃烧降低NOx的生成量的技术，其主要途径如下：（1）选用N含量较低的燃料，包括燃料脱氮。（2）降低过量空气系数，组织过浓燃烧，来降低燃料周围氧浓度，即降低过量空气燃烧。（3）在适宜的过量空气条件下，降低温度峰值，以减少热力NOx生成。（4）在氧浓度较低的情况下，增加可燃物在火焰前部和反应区中的停留时间。2.2炉膛喷射脱硝技术 炉膛喷射的脱硝法是指在炉膛上部喷射某钟物质，能够在一定的温度条件下还原已生成的NOx，以降低NOx的排放量。喷射物质可以使水、氨、尿素等，欧美发达国家常用的是氨。 向炉膛喷射氨，NH3只与烟气中的NOx发生反应，而一般不与烟气中的氧直接发生反应；另外，在不采用催化剂的条件下，NH3还原NOx的反应只能在9501050这一狭窄的温度范围内进行。 在锅炉负荷变化时，该温度范围在炉内的位置会发生变化。因此需在炉墙上开设多层氨喷射口，以使喷入炉内的氨均能混入温度为9501050的烟气内。 此外，控制合适的喷氨量是采用该法的另一重要问题。喷入的氨量太少时，不能达到降低NOx的预期效果；喷入的氨量过多，则会造成未反应的氨泄露到锅炉的尾部受热面，这不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在受热面上，而且烟气中的氨遇到SO3会生成硫酸铵，引起尾部受热面堵塞和腐蚀等问题。 非催化喷氨脱硝法，投资少，运行费用也低，能降低NOx排放浓度3070。但受到反应温度范围狭窄和喷氨量控制等限制。2.3 烟气脱硝技术 烟气脱硝，就是指对燃烧后的烟气进行处理，来降低NOx排放量的方法，分为干法和湿法。湿法烟气脱硝虽然效率高，但系统复杂，而且用水量大，并有水的污染，因此在火电厂很少被采用。干法烟气脱硝，常见的有采用催化剂来促进NOx还原反应的选择性催化进脱硝法（SCR）和用电子束照射烟气脱硫脱硝法。2.3.1 选择性催化剂脱硝法 选择性催化剂脱硝法是当前火电厂广泛采用的烟气脱硝技术，尤其是在西欧和日本。其原理是，用氨作还原剂，氨被喷射到烟气中，在通过300400的催化剂层时，NO有选择地与氨进行反应，使之还原成N2和H2O。 选择性催化剂脱硝法，脱硝装置结构简单、无副产品、运行方便、可靠性高、脱硝效率高，可以用来处理大量烟气。该法的缺点是，烟气中所含的飞灰和SO2均通过催化剂反应器，飞灰对催化剂反应器有磨损；高活性的催化剂会使烟气中的SO2氧化成SO3，烟气温度降低时，NH3与SO3反应成硫酸铵，造成堵塞催化剂反应器和空气预热器通道。2.3.2 电子束烟气脱硫脱硝法 用电子束对烟气进行照射而同时脱硫脱硝的技术，是近年来发展起来的一种干法烟气脱硫脱硝工艺。我国成都热电厂引进日本先进技术，建成了电子束烟气脱硫脱硝示范装置。 该法的工艺流程可以描述为，从电除尘器出来的烟气，在冷却塔中通过喷雾干燥工艺冷却到6570，然后送入反应器。烟气在进入反应器之前要先加入氨气，在反应器中用电子束对烟气进行照射。电子束发生装置是由电压为800kV的直流高压电发生装置和电子加速器组成。电子加速器产生的电子束通过照射孔对反应器内的烟气进行照射时，电子束的高能电子将烟气中的氧和水蒸气的分子激发，使之转化成为氧化能力很强的OH、O和HO2等游离基。这些游离基使烟气中的硫氧化物和氮氧化物很快氧化，产生了中间产物硫酸和硝酸，他们再和预先加入反应器中的氨反应产生微粒状的硫酸铵和硝酸铵。最后，烟气通过另一电除尘器副产品硫酸铵和硝酸铵从烟气中分离出来，由于烟气的温度高于露点，因此在烟气通过烟囱排放到大气之前不需要再加热。 该法的特点是，系统简单，可以高效地同时从烟气中脱硫和脱硝，脱硫效率可达95以上，脱硝效率可达85以上，脱硫脱硝反应副产品为硫酸铵和硝酸铵化肥，可用于农业生产上。3 结论及展望 低NOx燃烧技术是目前火电厂应用最广的脱硝技术，该法具有系统简单、投资少的优点，但一般情况下最多只能降低NOx排放值50。因此，当环境保护对NOx排放标准要求高时，就需要考虑其他高效脱硝技术。选择性催化剂烟气脱硝法和电子束烟气脱硫脱硝法，能达到降低NOx排放值80以上，有运行经验，无二次污染，应成为今后我国火电厂燃煤脱硝技术发展的主流