火力发电厂烟气脱硝工程施工技术研究

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摘 要：火力发电厂烟气脱硝技术对于发电厂十分重要。我们应除了继续摸索燃烧控制方面的现有技术和探索其它新方法之外，还要继续建立对SCR烟气脱硝技术的研究。本文简述了烟气脱硝技术的必要性以及脱硝技术的内容，对选择性催化还原法（SCR）的施工技术进行了研究分析。
关键词：火力发电厂;脱硝技术;工艺;SCR法
文章编号：1674-3520（2014）-11-00-01
一、烟气脱硝技术的必要性
火力发电厂一般都采用煤炭来进行工作，这些煤炭生成的火焰中含有很多的氮氧化物，而且很多火电厂本身的总装机容量有限，所以氮氧化物的排放量也将逐渐上升。具体来讲，氮氧化物的生成机理可分为三种：首先是热力型氮氧化物，这种类型的氮氧化物生成量与燃烧温度的关系很大，如果温度比较高，热力型氮氧化物的生成量可以达到20%;其次是燃料型氮氧化物，这种氮氧化物主要产生于高参数锅炉，它的生成量可以高达总生成量的60%;最后则是快速性氮氧化物，它是在煤气燃烧的过程中生成的，总的来讲，煤炭中含氮量越大，那么其产生的氮氧化物也就越多。
二、脱硝技术的内容
（一）燃烧前的脱硝技术。燃烧前脱硝技术即在煤燃烧前对其进行脱氮处理或选用含氮量比低的燃料来替代煤，从源头上控制化物的产生量，为后续排放减轻压力。但这种方法就现在的研发状况来说，处理成本比较高，技术难度大且不成熟，所以这种方法只能在书面上，没有大的实际操作价值。
（二）燃烧中氮氧化物控制技术。低氮氧化物燃烧技术即是通过改变燃烧的条件来降低燃料燃烧过程产生的各种技术措施，现阶段主要包括降低着火区域浓度和降低燃烧温度两种技术。在目前的技术水平下，若采用低燃烧技术最多可使的生成量降低60%左右，但若想更大程度的降低烟气中的，还需要采用烟气脱硝技术对排放量进行控制。
（三）燃烧后烟气脱硝技术。燃烧后脱硝技术也就是我们现在所说的硝烟脱硝法，是指通过各种物理、化学过程使烟气中的还原为氮气和其他物质，或者将中不溶于水的NO氧化为易溶于水的，然后通过碱吸收剂吸收，还有一种是直接通过溶液吸收。这种方法也是当前脱硝技术中比较有效，而且技术含量相对成熟的方法。
三、选择性催化还原法（SCR）的施工技术
（一）催化剂的选择。催化剂是SCR脱硝工艺中的关键因素。用于SCR法脱硝的催化剂常有波纹板式、蜂窝式和平板式，这三种类型的催化剂都有成功运行的实例，选择催化剂的原则是尽可能选择最小的最低的压降、催化剂体积。对于具体的工程，要从燃料的特性（特别是碱性金属钠、钾以及钙、砷等的含量）、锅炉类型、烟气特性、系统要求的性能以及灰份特性等方面进行综合考虑，选择适合于本工程的催化剂孔径、催化剂类型、活性成分以及壁厚的催化剂。
（二）还原剂的选择。在SCR系统中的还原剂是氨，通常有三个来源：液氨，尿素或氨水。液氨法是将液氨在蒸发器中加热成氨气，然后与稀释风机的空气混合成符合反映要求的混合气体后送入烟气系统;尿素法首先将尿素经搅拌器完全溶解，随后溶液进入水解槽，在水解槽中尿素溶液首先通过热交换器加热到反应温度，然后与水反应成氨和二氧化碳;氨水法，是氨水通过加热蒸发，形成氨气和水蒸汽。由于氨水的投资费用和运行费用均较高，且存在一定程度的安全隐患，因此现在氨水作为还原剂的设备比较少，多数系统选用尿素或者液氨作为还原剂，目前这使用两种还原剂的技术都比较成熟，两者都有比较可靠的技术和方法保障安全性，且两者成本相差也不大。
（三）反应器位置的布置。一般来讲，反应器的位置可通过高尘区安装和低沉区安装来进行确定。其中前者在安装过程中要注意因为其所处位置飞灰含量非常高，所以它对催化剂的防磨损度和放堵塞度要求也是很高的。同样，在低尘区安装反应器时因为其所处温度较低，所以催化剂反应活性需要换热器等装置来进行辅助，这样相对来讲需要增加投资，这点也是需要好好筹划的。
（四）SCR旁路的设置。当机组冷启动时很有可能造成催化剂受损，锅炉低负荷时会减少对催化剂的损耗，方便SCR故障时检修，同时机组在不脱硝时能够节约引风机的电耗，这些都需装设SCR旁路。但设置SCR反应器旁路烟道后，由于增加了挡板，造成投资较高，系统也变得比较复杂，甚至长期不用旁路烟道时会造成旁路挡板前积灰严重，开启时容易卡涩，而挡板开启时易造成大量灰尘进入空预器，造成空预器的堵灰而影响其正常工作。对于脱硝装置必须投运，环保要求高，锅炉的冷启动次数不频繁保持在每年冷启动在5～8次之内，则无需设置旁路。
（五）SCR反应器灰斗的设置。SCR反应器经过一定时间的工作后内可能形成一定的积灰，为保证SCR内催化剂的催化活性效果，在SCR内配置的吹灰器能够将积灰吹入空气预热器中。但逃逸的氨在230℃时与SO反应容易形成硫酸氢铵，因硫酸氢铵具有粘性，将会粘附在空气预热器内会形成堵灰从而对反应器有腐蚀作用。SCR灰斗的设置可以减少进入空气预热器内的灰分，从而防止堵灰的形成，使空气预热器能够安全的运行。
（六）催化剂床层的设计。典型的燃煤锅炉SCR法脱硝催化剂床层一般是按2+1层布置的方式，即初始安装2层，当脱硝效率达不到要求时再加装备用层，直到脱硝的效率不能满足要求时更换第一层，如此依次更换第二、三层等，这样可以有效提高催化剂的利用率。对于具体的脱硝工程，催化剂床层的布置方式还应根据系统阻力要求、现场的实际空间等因素确定。
四、结束语
近年来烟气中氮氧化物的排放与控制越来越引起人们重视，尤其是作为排放量比较大的火力发电厂。现阶段对燃煤产生的控制的技术包括三种：燃烧前对煤脱氮、燃烧中采用低氮氧化物燃烧的方法、燃烧后使用烟气脱硝技术。而其中易于实现处理的即为燃烧后使用烟气脱硝技术，其主要运用SCR法进行处理，取得了比较良好的效果。
参考文献：
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