隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重了，城市的空氣質(zhì)量也在逐漸降低，氮氧化物是酸雨的主要成分之一。很多專家也針對(duì)此做了一些研究，那么應(yīng)該如何消除NOX呢？本文是一篇化工類論文發(fā)表范文，主要論述了燃煤電廠氮氧化物NOX脫除技術(shù)方法探討和應(yīng)用。
　　摘要：氮氧化物是造成酸雨污染、城市空氣污染的重要原因。由燃煤所產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)是我國(guó)大氣污染的主要來(lái)源之一，其中約60%的燃煤被火電站和大中型燃煤鍋爐消耗，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，燃煤鍋爐耗煤占煤炭消費(fèi)量比例也將逐步增長(zhǎng)。目前我國(guó)電廠和工業(yè)鍋爐氮氧化物排放量已超過(guò)700萬(wàn)噸/年(增長(zhǎng)速度超過(guò)8%)，今后一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)期仍將呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。近年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，大中城市空氣中NOX污染情況也在逐步發(fā)展。要想消除NOX，除了在鍋爐燃燒中采用分級(jí)燃燒，降低燃燒區(qū)域氧濃度和降低火焰溫度來(lái)降低NOx，也可采用煙氣處理技術(shù)降低NOx含量。

　　Abstract： Nitrogen oxides are an important cause of acid rain pollution and urban air pollution. Nitrogen oxides (NOX) generated by coal-burning is a major source of air pollution in China， where about 60% of the coal is consumed by thermal power plants and large and medium-sized coal-fired boiler. Along with economic development， the consumption proportion of coal fired by boilers accounted for coal consumption will gradually increase. At present， the NOx emissions of power plants and industrial boilers in China has reached more than 7 million tons/year (growth rate is more than 8%)， and in the future it will show a longer period of sustained growth trend. Statistics in recent years show that， NOX air pollution is also gradually developing in large and middle cities. To eliminate NOX， in addition to the use of staged combustion in the boiler combustion， to reduce the oxygen concentration of the combustion zone and lower flame temperature， the flue gas treatment technology can also be used to reduce NOx content.

　　關(guān)鍵詞： 煙氣脫硝,SCR脫硝技術(shù),SNCR脫硝技術(shù),組合法SNCR/SCR,脫硝系統(tǒng)

　　Key words： flue gas denitration;SCR denitration technology;SNCR denitration technology;SNCR/SCR combination method;denitration system

　　中圖分類號(hào)：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311(2015)12-0064-03

　　0 引言

　　隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，我國(guó)作為世界煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)的大國(guó)，其中60%的燃煤被火電站和大中型燃煤鍋爐消耗，而燃煤產(chǎn)生的氮氧化物(NOX)又是大氣污染的主要來(lái)源之一。為了滿足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，燃煤鍋爐耗煤占煤炭消費(fèi)量比例也將逐步提升，在這種情況下，勢(shì)必加劇大氣的污染。為了有效遏制大氣污染，國(guó)家環(huán)保部連續(xù)出臺(tái)了以大氣法為核心的20多部政策、法規(guī)等文件，力度之大，前所未有，例如《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2003)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同時(shí)期的火電廠建設(shè)項(xiàng)目規(guī)定了氮氧化物排放控制要求，同時(shí)規(guī)定第3時(shí)段火力發(fā)電鍋爐須預(yù)留煙氣脫除氮氧化物裝置空間。國(guó)家也正在修改制定排污收費(fèi)法規(guī)，在出臺(tái)的《排污收費(fèi)管理辦法》中，對(duì)NOX也將實(shí)現(xiàn)零起點(diǎn)收費(fèi)。鑒于此，作為排放氮氧化物的源頭，各燃煤電廠需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，使其煙氣指標(biāo)滿足排放要求。對(duì)于燃煤電廠來(lái)說(shuō)，為了徹底解決氮氧化物，必須開(kāi)發(fā)相應(yīng)的NOX脫除技術(shù)對(duì)排放的氣體進(jìn)行處理，確保煙氣中的NOX排放滿足環(huán)保要求。

　　1 氮氧化物脫除技術(shù)介紹

　　1.1 燃燒技術(shù) 燃燒技術(shù)的特點(diǎn)是通過(guò)改進(jìn)鍋爐運(yùn)行方式或控制燃燒過(guò)程來(lái)達(dá)到減少燃燒過(guò)程中NOX的排放量。對(duì)于燃煤鍋爐，雖然采用改進(jìn)燃燒技術(shù)能夠在一定程度上減少NOX的排放，但是整體的效果還是差強(qiáng)人意，要想一進(jìn)步降低NOX的排放，使其符合環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該對(duì)燃燒后的煙氣進(jìn)行脫硝處理。

　　1.2 脫除氮氧化物凈化技術(shù) 要想達(dá)到煙氣NOX排放標(biāo)準(zhǔn)，僅僅依靠爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還應(yīng)該進(jìn)行煙氣凈化脫硝處理�，F(xiàn)階段通行的煙氣脫硝工藝主要有三類，即干法、濕法和半干法。其中干法包括選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)、電子束聯(lián)合脫硫脫硝法;濕法有臭氧氧化吸收法;半干法有活性炭聯(lián)合脫硫脫硝法等。就目前來(lái)說(shuō)，干法脫硝的應(yīng)用最為廣泛。其原因是：NOX的化學(xué)活性沒(méi)有SO2高，很難被水溶液吸收;NOX經(jīng)還原后成為無(wú)毒的N2和H2O，很好處理脫硝的副產(chǎn)品;NH3對(duì)煙氣中的NO可選擇性吸收，是良好的還原劑。與干法相比，濕法存在以下缺點(diǎn)：裝置復(fù)雜且龐大;排水要處理，內(nèi)襯材料腐蝕，副產(chǎn)品處理較難，電耗大，特別是臭氧法。 　　1.2.1 選擇催化還原法(SCR) SCR技術(shù)原理為：在催化劑作用下，向溫度約280～420℃的煙氣中噴入氨，將NOX還原成N2和H2O。其主要反應(yīng)如下：

　　4N0+4NH3+O2 → 4N2+6H20

　　6NO+4NH3 → 5N2+6H20

　　6NO2+8NH3 → 7N2+12H20

　　2NO2+4NH3+O2 → 3N2+6H20

　　SCR脫硝技術(shù)有三種布置方式：①高溫高塵式，SCR位于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間;②高溫低塵式，SCR位于高溫電除塵器(ESP)之后;③低溫低塵式，SCR位于煙氣脫硫裝置(FGD)之后。這三種布置方式?jīng)Q定SCR的運(yùn)行工況條件有所不同，互有利弊。后兩種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是催化劑不受飛灰的影響。若SCR反應(yīng)器置于FGD系統(tǒng)之后，SO3等氣態(tài)毒物不會(huì)影響到催化劑的反應(yīng)，但是由于煙溫太低，需采取必要的措施提高溫度到符合催化還原反應(yīng)的要求。

　　1.2.2 選擇性非催化還原法(SNCR) SCNR脫硝技術(shù)是把爐膛作為反應(yīng)器，將NH3或氨基還原劑直接噴入爐膛溫度900～1100度的區(qū)域，后者迅速熱分解成NH3，NH3與煙氣中的NOX反應(yīng)生成N2。該方法不用催化劑，反應(yīng)溫度較高，不僅需要消耗大量的還原劑，脫硝效率也較低。但是該方法比SCR簡(jiǎn)單，很適合于現(xiàn)有鍋爐的加裝改造。典型的SNCR工藝布置由還原劑貯槽、還原劑多層噴入裝置和與之配套的控制儀表組成，但所需要的還原劑量比SCR工藝的多。而且控制SNCR體系中氨的逸出相當(dāng)困難，但通過(guò)在出口設(shè)置NH3檢測(cè)儀可以得到改善。

　　1.2.3 組合法(SNCR/SCR) 組合法(SNCR/SCR)是SNCR的還原劑直噴爐膛技術(shù)同SCR利用逸出氨進(jìn)行催化反應(yīng)結(jié)合起來(lái)，從而進(jìn)行兩級(jí)脫硝。它是把SNCR工藝的低費(fèi)用特點(diǎn)同SCR工藝的高脫硝率及低的氨逸出率有效結(jié)合。理論上，SNCR在脫除部分NOX的同時(shí)也為后面的SCR脫除更多的NOX提供了所需的氨。在組合工藝中，至關(guān)重要的問(wèn)題是使氨與煙氣充分混合。要控制氨的分布以適應(yīng)NOX分布的變化。但是SNCR脫硝率只有百分之三十，組合法裝置的脫硝率能達(dá)到百分之八十以上，滿足排放要求。

　　2 工程實(shí)踐――國(guó)電大同發(fā)電公司二期2×600MW機(jī)組煙氣脫硝工程介紹

　　結(jié)合國(guó)電大同發(fā)電公司二期2×600MW機(jī)組煙氣脫硝工程實(shí)際情況，簡(jiǎn)述SCR脫硝工藝降低氮氧化物(NOX)排放的技術(shù)。國(guó)電大同發(fā)電有限公司二期7#、8#(2×600MW)機(jī)組脫硝改造工程位于山西省大同市南郊區(qū)七里村。鍋爐為亞臨界燃煤鍋爐。煙氣采用靜電除塵器除灰、石灰石-石膏濕法脫硫。SCR工程由北京國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司總承包，SCR工程于2012年07月開(kāi)工，2013年11月完工。

　　2.1 SCR脫硝工藝簡(jiǎn)介 該脫硝裝置采用“高含塵布置方式”的選擇性催化還原法(SCR)，在設(shè)計(jì)煤種及校核煤種、鍋爐最大工況(B―MCR)、處理100%煙氣量條件下，脫硝效率不小于80%，催化劑層數(shù)按“2+1”布置，采用尿素?zé)峤庵瓢狈�為還原劑。本期煙氣脫硝裝置及附屬系統(tǒng)，主要包括：工藝系統(tǒng);儀表與控制系統(tǒng);電氣系統(tǒng);其他部分等。

　　2.1.1 工藝系統(tǒng) 本工程煙氣脫硝采用選擇性催化還原(SCR)脫硝工藝，一爐兩個(gè)反應(yīng)器，工藝系統(tǒng)包括：尿素溶液儲(chǔ)備及輸送系統(tǒng)(尿素溶液儲(chǔ)罐、尿素循環(huán)泵);尿素?zé)峤庀到y(tǒng)(稀釋風(fēng)機(jī)、暖風(fēng)器、電加熱器、熱解爐及相應(yīng)管道閥門);煙氣系統(tǒng)(反應(yīng)器本體、導(dǎo)流系統(tǒng)、煙道接口);吹灰系統(tǒng)(聲波吹灰器);其他由主系統(tǒng)接出的水、汽、氣等輔助系統(tǒng);尿素顆粒儲(chǔ)備及溶解系統(tǒng)與三期共用。

　�、贌煔庀到y(tǒng)：煙氣系統(tǒng)是指從鍋爐尾部低溫省煤器下部引出口至SCR反應(yīng)器本體入口、SCR反應(yīng)器本體出口至回轉(zhuǎn)式空預(yù)器入口之間的連接煙道。煙道壁厚6mm，催化劑區(qū)域流速不超過(guò)6 m/s。

　　②SCR反應(yīng)器：鍋爐配置2臺(tái)SCR反應(yīng)器。反應(yīng)器內(nèi)煙氣豎直向下流動(dòng)，反應(yīng)器入口設(shè)置氣流均布裝置。反應(yīng)器入口及出口段有導(dǎo)流板，反應(yīng)器內(nèi)部易于磨損的部位有防磨措施。

　�、鄞呋瘎�：反應(yīng)器內(nèi)催化劑層按照兩層，并預(yù)留一層布置。催化劑的型式采用蜂窩式。蜂窩式催化劑節(jié)距8.2mm，壁厚大于1.0mm。催化劑考慮了燃料中含有的任何微量元素可能導(dǎo)致的催化劑中毒。催化劑模塊有防止煙氣短路的密封系統(tǒng)，能承受運(yùn)行溫度400℃不少于5小時(shí)的考驗(yàn)，而不產(chǎn)生任何損壞。催化劑保證壽命為24000運(yùn)行小時(shí)。

　　④吹灰系統(tǒng)：本工程灰份高，設(shè)置吹灰器，采用聲波吹灰系統(tǒng)，每一層催化劑設(shè)置5臺(tái)聲波式吹灰器，吹灰器氣源引自電廠主壓縮空氣系統(tǒng)，吹掃頻率為每10分鐘吹掃10秒，每爐的兩個(gè)反應(yīng)器依次吹掃，每個(gè)反應(yīng)器從最上層開(kāi)始吹掃，每層吹灰器依次吹掃。

　�、莅钡目諝庀♂尯蛧娚湎到y(tǒng)：每臺(tái)鍋爐的兩個(gè)反應(yīng)器分別布置了兩臺(tái)離心式稀釋風(fēng)機(jī)，一用一備。有兩套氨/空氣混合系統(tǒng)。分別用于兩臺(tái)SCR反應(yīng)器的氨與空氣的混合。

　　⑥熱解爐有關(guān)系統(tǒng)：尿素溶液經(jīng)循環(huán)泵送至廠區(qū)環(huán)管，每臺(tái)爐設(shè)置一套熱解單元，包含熱解爐、電加熱器、計(jì)量分配模塊、霧化噴嘴等，尿素溶液經(jīng)計(jì)量分配模塊、霧化噴嘴等噴入熱解爐，分解為NH3、H2O、CO2，熱解所需熱量采用稀釋風(fēng)機(jī)風(fēng)量，先經(jīng)過(guò)蒸汽換熱的暖風(fēng)器，再用電加熱器加熱至滿足尿素分解的溫度。

　�、咻o助系統(tǒng)：主要由伴熱系統(tǒng)、水沖洗系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等組成。

　　2.1.2 熱工控制系統(tǒng) 脫硝系統(tǒng)的熱工控制對(duì)象主要有：鍋爐脫硝系統(tǒng)和輔助公用尿素輸送系統(tǒng)。SCR反應(yīng)裝置采用集中監(jiān)控方式，在脫硝集控室設(shè)單獨(dú)一套DCS，完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)等功能。在脫硝控制室內(nèi)，通過(guò)DCS操作員站可完成對(duì)脫硝系統(tǒng)的啟/�？刂�、正常運(yùn)行的監(jiān)視和調(diào)整以及異常與事故工況的處理和故障診斷，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)人員的操作配合。 　　2.1.3 電氣系統(tǒng)

　　①供配電系統(tǒng)：

　　1)10kV、380V供電系統(tǒng)：每臺(tái)機(jī)組脫硝稀釋風(fēng)電加熱負(fù)荷約為1800kW左右，設(shè)置一個(gè)低壓動(dòng)力中心(PC)為單母線接線形式，由1臺(tái)低壓干式變壓器供電;

　　2)事故保安電源：熱控DCS機(jī)柜及測(cè)量?jī)x表需保安電源，由主廠房事故保安段供電;

　　3)直流系統(tǒng)：脫硝系統(tǒng)無(wú)直流動(dòng)力設(shè)備，電氣二次回路采用的直流控制由主機(jī)提供。

　�、诳刂婆c保護(hù)：

　　1)控制方式：脫硝系統(tǒng)的電氣設(shè)備納入DCS系統(tǒng)，所有低壓空氣斷路器和保安電源所有設(shè)備的控制電壓采用110V DC，其余控制電壓采用220V AC;

　　2)信號(hào)與測(cè)量：脫硝系統(tǒng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)、電氣事故信號(hào)及預(yù)告信號(hào)均由脫硝DCS控制;

　　3)繼電保護(hù)：低壓干式變壓器基本配置有：差動(dòng)保護(hù)、過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷、接地保護(hù)、溫度保護(hù)、斷相保護(hù)、高壓側(cè)零序報(bào)警;400V廠用系統(tǒng)及電動(dòng)機(jī)由空氣開(kāi)關(guān)脫扣器及電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器實(shí)現(xiàn)保護(hù)�；�本配置有：電流速斷保護(hù)、過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷、接地保護(hù)、過(guò)負(fù)荷、低電壓、斷相、堵轉(zhuǎn)。

　　2.1.4 煙氣脫硝參數(shù) 如表1所示。

　　2.1.5 催化劑的選型 目前用于燃煤電廠SCR 法煙氣脫硝的催化劑主要有三種類型：蜂窩式、平板式和波紋板式。蜂窩式催化劑因其單位體積的有效表面積大，且達(dá)到相同脫硝效果所需的催化劑量較少等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。大同發(fā)電公司二期SCR裝置采用江蘇龍?jiān)创呋瘎┯邢薰�司生產(chǎn)的蜂窩式催化劑，催化劑為兩層正常層和一層附加層。

　　2.1.6 還原劑的選擇 還原劑一般采用尿素、純氨或氨水。國(guó)電大同發(fā)電公司因離城市居民區(qū)很近，為考慮安全事宜，脫硝還原劑采用尿素?zé)峤夤┌薄?/p>

　　2.2 SCR脫硝系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行 本工程由北京國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保工程公司負(fù)責(zé)整套系統(tǒng)的調(diào)試，SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的調(diào)試主要包括冷態(tài)調(diào)試和熱態(tài)調(diào)試，并按尿素車間和反應(yīng)區(qū)分別進(jìn)行調(diào)試。#8機(jī)組脫硝系統(tǒng)分部調(diào)試工期為2013年4月15日-5月4日，整套啟動(dòng)調(diào)整、系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)試工期為2013年5月5日-2013年5月7日，2013年5月8日9：00-2013年5月15日9：00完成168小時(shí)連續(xù)試運(yùn)行，圓滿完成了調(diào)試任務(wù)。

　　2.3 效果 國(guó)電大同發(fā)電公司二期2×600MW機(jī)組煙氣脫硝工程投運(yùn)后，滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行168h，經(jīng)過(guò)對(duì)排放氣體進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示：脫硝效率≥80%，煙氣出口NOX排放濃度≤100mg/Nm3，各項(xiàng)參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到環(huán)保排放指標(biāo)要求。也說(shuō)明了國(guó)內(nèi)電廠以SCR脫硝為主的工藝技術(shù)是成熟和可靠的，完全滿足電廠脫硝安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　3 結(jié)論

　　現(xiàn)階段，隨著煙氣脫硫、脫硝技術(shù)的發(fā)展，許多國(guó)家都開(kāi)展了煙氣同時(shí)脫硫脫硝的技術(shù)研發(fā)，目的在于尋求比傳統(tǒng)FGD和SCR投資、運(yùn)行資費(fèi)低的SOX/NOX雙脫技術(shù)，隨著科技不斷進(jìn)步發(fā)展，為改善我們的環(huán)境，國(guó)家還需要在環(huán)保方面加大技術(shù)研發(fā)和資金投入力度，全面改造燃煤電廠鍋爐，使其煙氣中NOX的排放滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以改善環(huán)境空氣質(zhì)量。

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　　化工類論文發(fā)表期刊推薦《廣東化工》為半月刊，國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行，刊號(hào)CN44 - 1238/TQ，ISSN 1007 – 1865，是《中國(guó)核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫(kù)》全文收錄期刊、中國(guó)學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)源刊、《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤版)》收錄期刊、全國(guó)石油和化工行業(yè)優(yōu)秀期刊一等獎(jiǎng)、廣東省優(yōu)秀科學(xué)技術(shù)期刊、高中級(jí)化工職稱資格評(píng)審認(rèn)定刊物。

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