1、火电厂 NOx 排放控制技术研究与应用【摘 要】本文介绍了电厂 NOx 形成过程，研究了我国电厂脱氮技术，即低氮燃烧技术、选择性催化还原法（SCR）及非选择性催化还原法（SCNR） 。它们分别属于燃烧中技术和燃烧后技术低。我国目前常用的是低氮燃烧技术，及调整燃烧、更换低氮燃烧器的方法，其效率较低，投资小；而 SCR 发是目前发达国家常用的脱氮技术，它的特点是除氮率高，投资大；而 SCNR 法则是将还原物质直接通入炉膛将 NOx 还原成 N2 和 H2O的技术，其投资小，但效率也低，因此，脱氮技术结合是未来发展的方向。 【关键词】NOx；排放；脱氮；结合 一、NOx 的形成过程 NOx 是电厂中
2、燃料燃烧过程中所生成的，根据形成原理不同，主要分为热力型和燃料型两种。热力型是空气中 N2 在高温下与氧发生化合反应而产生的。它形成比较困难，需要 1500以上的氧化气氛中燃烧温度和充足的反应时间；燃料型是燃料中的氮氧化物在高温条件下分解后氧化而成，并且随着过量空气系数增大，N0x 的转化率就越高，对于燃煤锅炉来说，75%以上的是燃料型 N0x。 二、低氮燃烧技术 降低燃烧器区域的火焰峰值温度：根据 NOx 的生成机理，降低燃烧区域的火焰峰值温度，可以采取燃烧器区域的烟气再循环和降低预热空气温度两种措施。燃烧器区域的烟气再循环是将排烟中一部分低温烟气直接送入炉膛燃烧器区域，或与燃烧用的空气混合
3、后送人炉膛，使炉膛燃烧的火焰峰值温度有所降低，减少热力型 N0x 的生成。 （1）分级燃烧技术。分级燃烧技术是通过改进燃烧器的设计或炉膛的配风设计（即控制一、二、三次风的风量及分配比例） ，合理地分配和适时地送入燃烧各阶段所需的空气，使主燃烧区处在还原气氛中，抑制 NOx 生成；在主燃烧区后创造富氧燃烧区，以确保燃料的燃尽。分级燃烧技术是目前国内外燃煤粉锅炉上应用广、技术成熟的低 NO 燃烧的主流技术之一，分为燃烧器上的空气分级和炉内空气分级。近年来，在我国 300MW 以上的电站锅炉上均已经得到应用，并取得了良好的效果。 （2）烟气再循环技术。低氮燃烧技术中应用较多的还有烟气再循环法。它是指
4、在锅炉空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送回炉内，或与一次风或二次风混合后再送入炉内，这样不仅降低了炉膛内的燃烧温度，还降低了氧气浓度，进而减少了 NOx 的生成量。 三、选择性催化还原法（SCR） SCR 法是指以氨为还原剂，在一定温度和催化剂的作用下，有效的将烟气中的 NOx 还原成 N2。SCR 法的脱硝效率可达 90%以上，是目前最好的、可以广泛用于固定源 NOx 治理的技术。 1.反应原理。来自锅炉省煤器的 300420烟气进入 SCR 系统后，在烟道内与喷氨格栅喷人的氨气与空气的混合气体进行充分混合后均匀进入 SCR 反应器。在反应器内，烟气中的氮氧化物与氨在催化剂的作用下发生氧化
5、还原反应，最终生成氮气和水。流程图如图1 所示。 2.催化剂的选择。SCR 烟气脱硝技术的关键是催化剂的选择。SCR 催化剂应具有活性高、抗中毒能力强、机械强度和磨损性能好、合适的操作温度区间等特点。其种类主要分为贵金属催化剂、金属氧化物催化剂、钙钛矿型催化剂及分子筛催化剂等。贵金属催化剂的优点是：活性高、低温活性好、抗硫中毒能力和抗水蒸汽失活能力强。但其操作温度范围太窄，产物中有 N20 生成；金属催化剂是目前研究比较多的催化剂，它具有更好的热稳定性；钙钛矿型催化剂研究最多的氧化物属 ABO3 型（A代表稀土元素，B 代表过渡金属元素） 。 四、选择性非催化还原法（SNCR） 选择性非催化还
6、原法是一种不用催化剂，在 8501100的范围内还原 NOx 的方法，常用液氨或尿素CO（NH）2作为还原剂。 1.反应原理。尿素溶液储存在储罐中，由供液泵泵送。供液泵出口设有稀释水路，以调节尿素溶液浓度，稀释后还原剂雾化后分层喷入炉膛 8501100的区域后，迅速热分解成 NH3 和其他副产物，随后 NH3 与烟气中的 NOx 进行选择性反应，生成 N2 和 H2O。流程图如图 2 所示。 2.SCNR 优缺点。相对于 SCR 法脱硝技术，SNCR 法具有：系统结构简单，只需在现有的燃煤锅炉的基础上增加氨或尿素储槽、喷射装置及喷射口即可；投资小，运行中不需要昂贵的催化剂，只需要廉价的尿素或液
7、氨；占地少，只需要的较小的氨或尿素储槽，可放置于锅炉钢架之上而不需要额外占用面积。而其不足也比较明显，如温度范围比较窄，还原剂量较多，且不易控制，最重要的是其脱硝效率低，一般在 30%40%之间。 五、前景展望 我国目前采用较多的是多级空气分级燃烧以及更换高效低氮燃烧器等技术，可减少 30%40%的 NOx，但这远不能达到新国标要求的低于100mg/m3 的要求。而发到国家应用较多的是选择性催化还原氧化法，即SCR 法，在催化剂处在最佳除氮状态下，可削减 80%90%的 NOx，但催化剂容易收各种因素的影响，且投资、后期维护更换花费巨大，在我国还没有普遍应用。而选择性非催化还原技术（SNCR）
8、鉴于系统简单、投资小、占地面积小的特点，主要用于低温燃烧的中、小型循环流化床锅炉。因此，若要达到提高脱硝效率又降低成本的目的，就要研究两种或者几种技术的结合。如 SCR 法与低氮燃烧器和空气分级燃烧技术配合用在煤粉锅炉上；选择性催化还原技术（SCR）与选择性非催化还原技术（SNCR）结合用在大型电站煤粉炉或循环流化床锅炉上等，都能达到双降低的效果。该项技术还有降低的空间，这就需要我们电力人的共同努力、共同去奋斗。 参考文献 1杨宏军，朱礼想等.火电厂降低 NOx 排放的技术研究J.电力科技与环保.2011，27（6）：11 2刘慷，张强，虞宏，于洪.火电厂脱用 SCR 催化剂种类及工程应用J.电力环境保护.2009，25（4）：9 3郝吉明，王书肖，陆永琪.燃煤二氧化硫污染控制技术手册M.北京：化学工业出版社，2001
