【正文】 催化劑的堵塞，必須除去煙氣中硬而直徑較大的飛灰顆粒， 在省煤器之后設(shè)有灰斗，當(dāng)鍋爐低負(fù)荷運行或檢修吹灰時收集煙道中的飛灰，始終保持煙道中的清潔狀態(tài)。 脫硝裝置后的煙道中設(shè)有測量逃逸的計量計，當(dāng)逃逸氨大于保護值時或氨氣因為某些連鎖失效造成噴霧動作跳閘，屆時氨氣流控制閥關(guān)閉。通過在不同負(fù)荷下對氨氣流的調(diào)整，找到最佳的噴氨量。摩爾比 通過現(xiàn)場測試，并記錄在氨氣流量控制系統(tǒng)的程序上。今年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，新型的噴射裝置也得到了使用。氨 /空氣噴 入 系統(tǒng)含供應(yīng)箱、噴霧管格子和噴嘴等，每一供應(yīng)箱安裝一個節(jié)流閥及節(jié)流孔板，可使氨 /空氣混合物在噴霧管格子到達均勻分布。 ④液氨存儲和供應(yīng)系統(tǒng)控制可設(shè)在機組的 DCS 上，就地同時安裝 MCC 手動。 ②利用液氨卸料壓縮機經(jīng)液氨由槽車輸入液氨儲槽內(nèi)，儲槽輸出的液氨在液氨蒸發(fā)槽內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，經(jīng)氨氣緩沖槽送到脫硝系統(tǒng)。 SCR 系統(tǒng)一般由氨的儲存系統(tǒng)、氨 與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、聲煤器旁路、 SCR 旁路、檢測控制系統(tǒng)等組成。使其與煙氣充分混合后在反應(yīng)器內(nèi)與氮氧化物反應(yīng)， SCR系統(tǒng)商業(yè)運行業(yè)績的脫硝效率為 80％～ 90％，因此，下面將重點對高灰段布置介紹燃煤電站技術(shù)及工程應(yīng)用。但由于過高的煙氣流速導(dǎo)致了嚴(yán)重的沖刷腐蝕，在空氣預(yù)熱器內(nèi)過短的反應(yīng) 停留時間也限制了該項技術(shù)的應(yīng)用。如圖 33 所示， 圖 33 尾部煙氣段布置 在工藝上，還存在著另外一種 SCR 布置方式，即空氣預(yù)熱器SCR 法目前還在試驗階段。當(dāng)催化劑在“干凈”煙氣中工作時，其工作壽命可達高灰段催化劑使用壽命的兩倍。 （ 2）低灰段布置 反應(yīng)器布置在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，這時，溫度為 300～ 400℃的煙氣先經(jīng)過電除塵器以后再進入催化劑反應(yīng)器，這樣可以防止煙氣中的飛灰對催化劑的污染和將反應(yīng)器磨損或阻塞，但煙氣中的 SO3始終存在，因此煙氣中的 NH3火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 14 和 SO3反應(yīng)生成硫 酸銨而發(fā)生阻塞的可能性仍然存在，采用這一方案的最大問題是，靜電除塵器要在 300～ 400℃下正常運行，因此很少采用。 （ 1）高灰段布置 反應(yīng)器布置在省煤器與空氣預(yù)熱器之間，這里的溫度一般在 300～ 400℃范圍，正好適合目前商業(yè)催化劑的運行溫度，但此時煙氣中所含有的全部飛灰和 SO2均通過催化劑反應(yīng)器，反應(yīng)器的工作條件是在“不干凈”的高塵煙氣中。一種量化氨逃逸的方法是測定收集飛灰中的氨濃度，是一種實際可行的方法。設(shè)計合理的 SCR 系統(tǒng)要求運行在接近理論化學(xué)當(dāng)量比時，提供足夠的催化劑量，以便維持較低的氨逃逸水平，大約 2～ 5ppm。這樣一來，煙氣中的氨會引起很多問題，包括健康影響、煙囪排煙的可見度、飛灰的出售問題和硫酸銨的生成等，因此，工程公司在進行 SCR 設(shè) 計時都會進行嚴(yán)格限制，一般要求在 5ppm 以下。典型的SCR 系統(tǒng)采用每摩爾 摩爾氨的化學(xué)當(dāng)量比，因為投資成本和運行成本取決于消耗的反應(yīng)物的量，實際的化學(xué)當(dāng)量比是由 SCR設(shè)計者決定的一個很重要的設(shè)計參數(shù)。 （ 4） 實際的化學(xué)計量比 根據(jù) SCR 反應(yīng)化學(xué)方程式，對于氨參加的還原反應(yīng)，理論上化學(xué)當(dāng)量比為 1。煙氣和氨在進入 SCR 反應(yīng)器之前進行混合，如果混合不充分，還原 NOX效率降低。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 12 （ 3）混合程度 SCR 工程設(shè)計的關(guān)鍵是達到還原劑與 NOX的最佳的湍流混合。 空間速度大，煙氣在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間短，則反應(yīng)有可能不完全，這樣氨的逃逸量就大，同時煙氣對催化劑骨架的沖刷也大。停留時間通常與空間速度相關(guān)， 空間速度是 SCR 的一個關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)，它是煙氣（標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的濕煙氣）在催化劑容積內(nèi)的停留時間尺度，即停留時間的倒數(shù)。停留時間長，通常 NOX脫除率高。對于給定的催化劑配方，甚至不同的催化劑廠家所需的催化劑量和溫度區(qū)間都有可能有所不同，因此，催化劑的選擇對于 SCR 系統(tǒng)的運行和性能都是至關(guān)重要的。當(dāng)煙氣溫度接近最佳值時，反應(yīng)速率上升，更少的催化劑量就能實現(xiàn)相同 NOX的脫除率，催化劑量的減少導(dǎo)致了 SCR 系統(tǒng)資本成本的大幅降低。 （ 1） 反應(yīng)溫度 在 SCR 系統(tǒng)中，最適宜的溫度取決于過程中使用的催化劑類型和煙氣成分。對于具體應(yīng)用，催化劑的特性包括反應(yīng)溫度范圍、煙氣流速、煙氣特性、催化活性和選擇性以及催化劑的運行壽命，另外，設(shè)計還有考慮催化劑的成本，包括處置成本。有時也采用水平布置。 在 SCR 工藝中，催化劑安放在 一個像固體反應(yīng)器的箱體內(nèi)，煙氣穿過反應(yīng)器流過催化劑表面 。在不添加催化劑的條件下，較理想的上述 NOX 還原反應(yīng)溫度為 850～1000℃，但是，這一溫度范圍“很狹窄”。主要的化學(xué)方程式是 4NO+4NH3+O2→ 4N2+6H2O （ 21） 6NO+4NH3→ 5N2+6H2O （ 22） 6NO2+8NH3→ 7N2+12H2O （ 23） 2NO2+4NH3+O2→ 3N2+6H2O （ 24） 圖 2－ 1 SCR 反應(yīng)機理 目前工程中常用的 SCR催化劑主要成分是 V2O5WO3/TiO2系列，可能的反應(yīng)過程是： （ 1） NH3吸附到催化劑表面； （ 2） NO 吸附到催化劑表面； （ 3） NO 上氧原子與 NH3反應(yīng)； （ 4） N 原子和 N 原子形成 N2分子； （ 5） N2分子的脫去。隨著運行經(jīng)驗的增加、操作條件的優(yōu)化、催化劑及其載體的改進， SCR 技術(shù)日趨成熟并開始受到普遍的歡迎。綜合比較， SCR 法由于還原 反應(yīng)溫度要求低，可安裝在 鍋爐尾部，具有對爐膛影響小，脫硝效率高（ 用于電站鍋爐是脫硝效率可達 85％以上）， 氨逃逸率低等優(yōu)點。還原劑常用氨或尿素，還原劑迅速熱分解，和煙氣中的 NOX反應(yīng)，迅速生成 N2和 H2O。根據(jù) NOX還原作用與還原劑的關(guān)系可以分為非選擇性催化還原（ NonSelective Catalytic Reduction）和選擇性催化還原（ Selective Catalytic Reduction）兩種。根據(jù)高能電子的來源，該法可分為 兩大類：電子束法（ EBDC）和脈沖電暈法（ PPCP）。按吸收劑的種類可分為氧化吸收法、還原吸收法、絡(luò)合吸收法等。 目前，世界上較多使用的濕法有氣相氧化液相吸收法和液相氧化吸收法，較多使用的干法有選擇性催化還原法（ SCR）、選擇性非催化還原法（ SNCR）等。 （ 1）濕法（ Wet process） ,是指反應(yīng)劑為液態(tài)的工藝技術(shù)。該系統(tǒng)已在德國投入運行，結(jié)果表明在 Ca∕ S 比為 ～ 、 NH3∕ NOX 比為 ～ 時，脫硫率為 97％，脫硝率為 88％。 7H2O 作為脫硝的催化劑。該方法比較簡單， NOX排放能明顯降低。燃料過淡部分，因空氣量很大，燃燒溫度降低，使熱力型 NOX降低。無論是過濃燃燒還是過淡燃燒，燃燒時過量空氣系數(shù) a 都不等于 1，前者 a＜ 1，火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 6 后者 a＞ 1，因此該方法又稱為化學(xué)計量數(shù)配比燃燒或者偏差燃燒。因此，電站鍋爐的煙氣再循環(huán)率一般控制在 10％～ 20％。該技術(shù)的 NOX降低率隨煙氣再循環(huán)率的增加而增加，爐內(nèi)燃燒溫度越高，煙氣再循環(huán)率越高，對 NOX降低 率的影響越大。試驗證實，改變再燃區(qū)的燃料與空氣之比是控制 NOX排放量 的關(guān)鍵因素。以此 其技術(shù)關(guān)鍵是在主燃燒器形成的初始燃燒區(qū)的上方噴入二次燃料，形成富 燃料燃燒的再燃區(qū)， NOX進入本區(qū)便被還原脫氧生成氮氣。燃燒所需的其余空氣則通過燃燒器上面的燃盡風(fēng)專門噴口送入爐膛與第一級“ 貧氧燃燒”所產(chǎn)生的煙氣混和，完成整個燃燒過程，此時第二級的燃盡過程是在α＞ 1 的 條件下進行的，故 分級燃燒法。根據(jù)這一原理，把供給燃燒區(qū)空氣量的減少到全部燃燒所需用空氣量的 70％左右，使燃燒在“貧氧燃燒”條件下進行，從而既降低了燃燒區(qū)的氧濃度也降低了燃燒區(qū)的溫度水平。 空氣分級燃燒 根據(jù) NOX的生成機理，燃燒區(qū)的氧濃度對各種類型的 NOX的生成濃度均影響很大。分級燃燒就是把燃燒分階段完成，通過調(diào)整燃燒工礦來達到低 NOX生成量的一種爐內(nèi)控制技術(shù)。 因此 ， NOX 的控制途徑最常用的有兩種：一種是 采用低 NOX 燃燒技術(shù)，減少鍋爐爐膛內(nèi)煤燃燒生成的 NOX量；另一種是從煙氣中脫除 NOX，以減少向環(huán)境的排放量。燃燒中脫氮主要指各種降低NOX燃燒技術(shù)，費用較低，脫硝率不高，近期尚能 滿足當(dāng)前及今后短期的環(huán)保要求。 根據(jù) 的 NOX的形成特點，把 NOX的控制措施分成燃燒前 處理 、燃燒中 處理 和燃燒后處理三類。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 4 1 NOX的控制技術(shù) 燃煤產(chǎn)生的分為燃料型 NOX和熱力型 NOX兩種 。據(jù)測算，我國 2020 年氮氧化物的排放量為1500 萬噸，如果不加以控制，預(yù)計到 2020 年氮氧化物的排放量將達到 1765 萬噸，到 2020 年氮氧化物的排放量將達到 2639 萬噸。目前，國內(nèi)火電廠的 NOX排放占整個污染的 80％。 我國是以煤炭為主要一次能源的國家 , 以燃煤 電 為主的電源結(jié)構(gòu)在未來幾十年內(nèi)不會改變，但煤電的發(fā)展必然會帶來日益嚴(yán)重的排放污染問題。其中從 2020 年 1 月1 日開始 ,要求所有新建火電機組 NOx 排放量達到 100 毫克 /立方米。其中重點地區(qū) NOx（氮氧化物）排放量達到 200 毫克 /立方米 ,非重點地區(qū)則為 400 毫克 /立方米。 2020 年修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB13223－ 2020），則按時段和燃料特性分別規(guī)定了燃煤、燃油鍋爐的氮火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 3 氧化物排放限值，規(guī)定了火電廠氮氧化物的排放限值，見表 11所示。我國長期以來對火電廠產(chǎn)生的大氣污染物的控制主要集中在煙塵和二氧化硫上， 對氮氧化物排放的治理尚處于起步階段，對氮氧化物的總量控制也剛列入工作日程 ，控制標(biāo)準(zhǔn)如表 01 所示 。若無控制，氮氧化物排放量在 2020 年將達到 3000 萬噸，給我國大氣環(huán)境帶來巨大的威脅。據(jù)專家預(yù)測，隨著國民經(jīng)濟發(fā)展、人口增長和城市化進程的加快，中國氮氧化物排放量將繼續(xù)增長。 2020~2020 年五年間，火電廠裝機容量增長了%，煤耗量增長了 %，而 2020 年我國火電 NOx 排放量為 萬噸，只比 2020 年的 萬噸增加近了 ％，見圖 01所示。 根據(jù)燃煤電站產(chǎn)生的 NOX 可分為兩類，一是 燃料型 NOX，它是 由于燃料中的有機氮在燃燒過程中離子析出與含氧物質(zhì)反應(yīng)而形成 NOX ，二是 熱力型 NOX，它是 在高溫燃燒時，空氣中的 N2 和O2 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成的 NOx ?；痣姀S煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 1 0 前言 氮氧化物（ NOx）是主要的大氣污染物之一，火電廠排放的 NOx中絕大部分是 NO，其毒性不大，但是 NO 在大氣中可以氧化生成NO2，其毒性是 NO 的 4～ 5 倍，當(dāng)含量達到 150 10－ 6時，對人體器官產(chǎn)生強烈的刺激作用。此外， NOx 還導(dǎo)致光化學(xué)煙霧和酸雨的形成。 總體 上我國火電廠氮氧化物排放量隨著火電行業(yè)的發(fā)展呈不斷增長的趨勢。 圖 01 NOX 的排放量 2020 年我國單位發(fā)電量的氮氧化物排放水平為 克 /千瓦火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 2 時，同世界主要工業(yè)國家比較，高于美國、日本、英國、德國等發(fā)達國家 1999 年的單位發(fā)電量排放水平。 2020 年全國氮氧化物排放量達到 2020 萬噸，成為世界第一氮氧化物排放國。 國外對氮氧化物進行嚴(yán)格控制已經(jīng)有近 20 年的歷史。 表 01 火電廠燃煤鍋爐 NOX最高排放濃度（ mg/m3） 時段 第Ⅰ時段 ① 第Ⅱ時段 ② 第Ⅲ時段 ③ 實施時間 2020 年 1 月 1 日 2020 年 1 月 1 日 2020年 1 月 1日 Vdaf﹤ 10% 1500 1300 1100 10%﹤ Vdaf﹤ 20% 1100 650 650 Vdaf﹥ 20% 450 注：① 第Ⅰ時段： 1996 年 12 月 31 日前建成投產(chǎn)或通過建設(shè)項目環(huán)境影響報告書 審批的新建、擴建、改建火電廠建設(shè)項目 ② 第Ⅱ時段： 1997 年 1 月 1 日起至本標(biāo)準(zhǔn)實施前通過建設(shè)項目環(huán)境影響報告書審批的新建、擴建、改建火電廠建設(shè)項目 ③ 第Ⅲ時段：自 2020 年 1 月 1 日起，通過建設(shè)項目環(huán)境影響報告書審批的新建、擴建、改建火電廠建設(shè)項目（含在第 2 時段中通過環(huán)境影響報告書審批的新建、擴建、改建火電廠建設(shè)項目，自批準(zhǔn)之日起滿 5 年，在本標(biāo)準(zhǔn)實施前尚未開工建設(shè)的火電廠建設(shè)項目） 國務(wù)院頒發(fā)的《國家環(huán)境保護“十一五”規(guī)劃》中明確規(guī)定：“繼續(xù)開展氮氧化物控制研究，加快氮氧化物控制技術(shù)開發(fā)與示范，將氮氧 化物納入污染源監(jiān)測和統(tǒng)計范圍，為實施總量控制創(chuàng)造條件”。 2020 年環(huán)保部出臺的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) (征求意見稿 )》中，將火電廠的脫