选择性催化还原技术在托电公司的应用

陈伟强

摘要：本文介绍了燃煤机组脱硝改造后烟气中氮氧化物的几种常见的中和方法，着重介绍了选择性催化还原技术测量原理，以及在托电公司应用过程中产生的问题及处理方案。

Application of selective catalytic reduction technology in Tuoketuo Power Genneration CO.LTD

(Inner Monglia Datang International Tuoketuo Power Generation Co.Ltd.,Tuoketuo 010206,China)

Abstract：This paper introduces several common neutralization methods of nitrogen oxides in flue gas after denitrification and transformation of coal-fired power units, and emphatically introduces the measurement principle of selective catalytic reduction technology, and the application process problems and solutions of the Tuoketuo Power Genneration CO.LTD

关键词：节能减排，氮氧化物（NOx）,烟气脱硝，SNCR，SCR

0引言

煤炭是一种重要的能源资源, 当今世界上电力产量的60%是利用煤炭资源生产的。氮氧化物是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的，NOx包括NO、N02、N2O、N203、N204、N205等。氮氧化物的危害性表现在：对人体健康的直接危害；参与形成区域细粒子污染和灰霾的重要原因，使大气能见度降低；使酸雨污染由硫酸型向硫酸和硝酸复合型转变。

NOx排放的增长加剧了区域酸雨的恶化趋势，同时其跨国界的“长距离输送”，增加了我国NOx排放的国际压力。以火电行业为重点，开展工业氮氧化物污染防治，在京津冀、长三角和珠三角地区，新建火电厂必须同步建设脱硝装置，2015年年底前，现役机组全部完成脱硝改造，研究扶持政策，提高氮氧化物污染防治技术水平。

目前，烟气脱硝方法主要有气相反应法、液体吸收法、吸附法、液膜法、微生物法、选择性催化还原法（SCR）、非选择性催化还原法（SNCR）以及在二者基础上发展起来的SNCR/SCR联合烟气脱硝技术。本文主要阐述火电厂脱硝技术和脱硫脱硝一体化的发展趋势,以及在托电公司的应用情况。以减少燃煤电厂氮氧化物NOx 的排放。有助于推动我国火电厂脱硝和脱硫脱硝一体化技术的应用。

1 燃煤电站主流烟气脱硝技术的对比

气相反应法包括3 类: 2.1电子束照射法和脉冲电晕等离子体法, 是利用高能电子产生自由基将NO 氧化为NO2 , 再与H2O 和H3 作用生成NH4N O3化肥并加以回收的方法。2.2选择性催化还原法、选择性非催化性还原法和炽热碳还原法, 是在催化或非催化条件下, 用NH3、C 等还原剂将NOx 还原为无害N2 的方法。2.3低温常压等离子体分解法, 利用超高压窄脉冲电晕放电产生的高能活性粒子撞击N Ox 分子, 使其化学链断裂分解为O2 和N2的方法.

液体吸收NOx 的方法较多, 应用较为广泛。NOx 可以用水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸等吸收。但是, 由于NOx 及难溶于水或碱溶液, 因而湿法脱硝效率一般比较低。

吸附法脱除NOx ：常用的吸附剂有分子筛、活性炭、天然沸石、硅胶及泥煤等, 其中有些吸收剂如硅胶、分子筛、活性炭等, 兼有催化的性能,能将废气中的NO 催化氧化成NO2 , 然后可用水或碱吸收而得以回收。吸附法脱硝效率高, 能吸收NOx , 但是因吸附量小, 吸附剂用量多, 设备庞大, 再生频繁等原因, 应用不广泛。

液膜法净化烟气是美国能源部能源技术中心开发的一种脱硝技术。国外如美国、加拿大、日本等国对液膜法进行了大量的研究。液膜为含水液体, 原则上对NOx 有吸附作用的液体都可以作为液膜。

微生物法烟气脱硝原理：其原理是适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下, 利用NOx 作为氮源, 将NOx 还原成最基本的无害的N2 , 而脱氮菌本身获得生长繁殖。其中NO2 先溶于水中形成NO3 及NO2 再被生物还原为N2 , 而NO 则是被吸附在微生物表面后直接被微生物还原为N2 。

SCR选择性催化还原法：还原剂（NH3）在催化剂的作用下，将烟气中NOx还原为氮气和水。“选择性”指氨有选择地将 NOx 进行还原的反应。SCR装置一般布置在锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间，催化反应温度在320℃～400℃

选择性非催化还原法( SNCR)：SNCR原理是在炉内喷射氨、尿素等化学还原剂使之与烟气中的NOx反应，将其转化成氮(N2)及水(H2O) 。有效反应温度范围900℃～1100℃之间。

由于SNCR反应的温度范围较窄，

锅炉变负荷时脱硝效率降低。

混合SNCR - SCR 工艺具有两个反应区，通过布置在锅炉炉墙上的喷射系统，首先将还原剂喷入第一个反应区－炉膛，在高温下还原剂与烟气中NOx发生非催化还原反应，实现初步脱氮。然后未反应完的还原剂进入混合工艺的第二个反应区－反应器，进一步脱氮。混合SNCR - SCR 工艺最主要的改进是省去了SCR 设置在烟道里的复杂AIG（氨喷射）系统，并减少了催化剂的用量。

2 选择性催化还原法（SCR）系统工艺流程

系统主要组成: SCR反应器及催化剂、烟道系统、氨储存供应系统、氨喷射及混合系统(AIG)、控制系统、电气部分。

氨区主要设备组成：卸料压缩机、储氨罐氨、蒸发槽、氨气缓冲罐、氨稀释槽、废水池、管道及阀门等附件。稀释风与氨气的混合作用:将氨稀释到浓度为5％；使氨气分布更加均匀；增加动能，提高氨气的扩散能力。稀释风从送风机出口选取降低造价,现场布置简单。喷氨系统保证氨和烟气的均匀混合。NH3/NOx沿烟道截面均匀的分布。反应器布置方式：一般采用2＋1或3＋1布置；

备用层：将新催化剂安装在预留催化剂位置，以减少催化剂更换量，并充分利用尚未完全失效的旧催化剂，从而减少催化剂更换费用，提高脱硝效率。SCR控制系统主要控制喷氨量控制( 脱硝效率、氨逃逸率）、脱硝通风控制（包括稀释风系统）、氨蒸发器水温控制和缓冲罐压力控制、反应器入口烟气温度控制、吹灰系统控制、烟气挡板系统控制。

3 选择性催化还原法（SCR）系统在托电公司的应用

SCR技术对锅炉烟气NOX控制效果十分显著，占地面积小，技术成熟，易于操作，目前已成为世界上应用最多、最为成熟且最有成效的一种烟气脱硝技术。

内蒙古大唐国际托克托发电公司积极响应国家减排政策，已经实现所有10台机组全部投入脱硝，享受脱硝电价政策。

托电公司所有的机组的脱硝系统采用的都是选择性催化还原法(SCR),催化还原剂采用的是液氨，托电公司有专门的氨区； SCR系统特点：结构简单，运行方便；运动设备少，可靠性高；无副产品；脱硝效率高,80－90%；使用广泛。

每台机组在脱硝出口烟道都安装了两套氨逃逸在线检测仪表，所有机组的氨逃逸仪表都是采用的Neo LaserGas II激光分析仪。

Neo LaserGas II的氨逃逸仪表检测较为准确，能够客观反应烟气中氨浓度，设备调试维护方便。当然该仪表也有其本身的缺点，该仪表受锅炉吹灰影响较大，当锅炉吹灰时，氨逃逸仪表通光率小导致仪表输出长时间保持和波动，图4为托电#12机组脱硝系统A、B侧氨逃逸月趋势图，从图中可以看出总体来说氨逃逸仪表还是可靠准确的，在受外界影响时会产生波动。

参考文献

[1]吴碧君，王述刚，方志星，等．烟气脱硝工艺及其化学原理分析[J ] ． 热力发电 ， 2006 ， 35(11)： 59— 60 ， 64．

[2]王方群 ，杜云贵 ，刘艺 ， 等． 国 内燃煤 电厂烟 气脱硝发展现 状及 建 议[J ]． 中国环保产业． 2007： 18— 22．中国环保产业． 2007： 18— 22．

[3]李建中，曹志勇．燃煤电厂烟气脱硝技术的研究[J ]． 浙江电力． 2008 (6)： 9- 12．

作者简介：

陈伟强，(1994-)，男，网络控制部热工专业专责工 ，大学本科，联系电话：，15034799984（手机）