脱硝工艺论文 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
燃煤电厂脱硝工艺的研究题目能信电厂工业上工艺的研究
姓名朱晓磊
岗位能信电厂环保与工程部项目主管
完成时间 2014 年9月
目录
燃煤电厂脱硝工艺的研究
摘要
烟气脱硝装置是电厂四大环保设备之一（四大环保设备一般指为烟气除尘、烟气脱硫、烟气脱硝、水处理）。由于电厂排出的烟气量很大，所以除尘、脱硫、脱硝均为大型设备。文章介绍了燃煤锅炉各种脱硝技术,分析了其优缺点和适用范围,给出了选用的指导意见。
关键词：锅炉脱硝催化剂
1 绪论
氮氧化物
到2000年和2010年，我国的NOx排放量将分别达到1561万吨和2194万
吨，其中近70%来自于煤炭的直接燃烧，以燃煤为主的电力生产是NOx排放的主要来源，用于发电的煤炭约占煤炭消费量的%。
NOx的危害，NOx对人体的致毒作用；NOx对植物的损害作用；NOx在大气中积累，造成环境酸化，是形成酸雨、酸雾的重要原因；NOx与碳氢化合物形成光化学烟雾，造成二次污染；N
2
O造成高层大气污染，参与臭氧层的破坏。
目前国内外应用的最为成熟和广泛的烟气脱硝技术主要有两种：一是选择性催化还原技术(简称SCR)；二是选择性非催化还原技术(简称SNCR)。
脱硝技术分类
关于NO
x
的控制方法有几十种之多，归纳起来，这些方法不外乎从燃料的生命周期的三个阶段入手，即燃烧前、燃烧中和燃烧后。当前，燃烧前脱硝的
研究很少，几乎所有的研究都集中在燃烧中和燃烧后的NO
x
控制。所以在把燃
烧中NO
x 的所有控制措施统称为一次措施，把燃烧后的NO
x
控制措施称为二次措
施，又称为烟气脱硝技术。
目前普遍采用的燃烧中NO
x 控制技术即为低NO
x
燃烧技术，主要有低NO
x
燃
烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。
应用在燃煤电站锅炉上的成熟烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction，简称SCR）、选择性非催化还原技术（Selective Non-Catalytic Reduction，简称SNCR）以及SNCR/SCR混合烟气脱硝技术。
2 烟气脱硝技术介绍
SCR烟气脱硝技术原理
选择性催化还原（SCR）技术是目前应用最多而且最有成效的烟气脱硝技
术。SCR技术是在金属催化剂作用下，以NH3作为还原剂，将NO
x 还原成N
2
和
H 2O。NH
3
不和烟气中的残余的O
2
反应，而如果采用H
2
、CO、CH
4
等还原剂，它们
在还原NO
x 的同时会与O
2
作用，因此称这种方法为“选择性”。工作原理如图
3-6所示，主要反应方程式为：
4NH3+4NO+O2─>4N2+6H2O (1)
8NH3+6NO2─>7N2+12H2O (2)
当烟气中有氧气时，反应第一式优先进行，因此，氨消耗量与NO还原量有一对一的关系。
在锅炉的烟气中，NO2一般约占总的NOX浓度的5%，NO2参与的反应如下：
2NO
2+4NH
3
+O
2
→3N
2
+6H
2
O (3)
6NO
2+8NH
3
→7N
2
+12H
2
O (4)
上面两个反应表明还原NO
2
比还原NO需要更多的氨。
在绝大多数锅炉的烟气中，NO
2仅占NO
X
总量的一小部分，因此NO
2
的影响
并不显着。
催化剂
SCR工作原理图
选择适当的催化剂上述反应可以在300℃~400℃的温度范围内有效进行。
在NH
3/NO＝1的条件下，可以得到80%～90%的NO
x
脱除率。SCR系统NO
X
脱除效
率通常很高，喷入到烟气中的氨几乎完全和NO
X
反应。有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说，对于新的催化剂，氨逃逸量很低。但是，随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸量就会增加，为了维
持需要的NO
X 脱除率，就必须增加反应器中NH
3
/NO
X
摩尔比。当不能保证预先设
定的脱硝效率和（或）氨逃逸量的性能标准时，就必须在反应器内添加或更换
新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能。从新催化剂开始使用到被更换这段时间称为催化剂寿命。
目前，世界各国采用的SCR系统有数百套之多，技术成熟运行可靠，NO
x
脱除率高。我国已有多个电厂配套脱硝系统采用的就是SCR烟气脱硝技术。
SCR工艺原则性系统图如图1-1所示，装于炉后与空气预热器之间的烟道。主要包括三部分，即空气系统、供氨系统及催化反应器。烟气与来自氨/空
气混合器的氨在催化剂的作用下反应，NO
x 转化为N
2
和H
2
O，处理后的烟气进入
空气预热器。
图1-1SCR工艺原则性系统图
SCR系统在锅炉烟道中的布置方式一般有两种不同的安装位置，即热段/高灰布置和冷段布置。由于高温高尘布置时，烟气温度满足脱硝化学反应的要求，不需要额外设备，国外工程多采用这种布置方式。所以本工程拟采用火电厂常规的高飞灰区布置方式，即将SCR布置在省煤器与空预器之间。
SCR技术对锅炉烟气NO
x
控制效果十分显着，占地面积小、技术成熟、易于
操作，可作为我国燃煤电厂控制NO
x
污染的主要手段之一。同时SCR技术消耗
NH
3
和催化剂，也存在运行费用高，设备投资大的缺点。
SNCR烟气脱硝技术
选择性催化还原脱除NO
x
的运行成本主要受催化剂寿命的影响，一种不需要催化剂的选择性还原过程或许更加诱人，这就是选择性非催化还原技术。该
技术是用NH
3、尿素等还原剂喷入炉内与NO
x
进行选择性反应，不用催化剂，因
此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850~1100℃的区域，该还
原剂（尿素）迅速热分解成NH3并与烟气中的NO
x 进行SNCR反应生成N
2
，该方
法是以炉膛为反应器。
研究发现，在炉膛850~1100℃这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用
下，NH
3或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NO
x
，基本上不与烟气中
的O
2作用，据此发展了SNCR法。在850~1100℃范围内，NH
3
或尿素还原NO
x
的
主要反应为：
NH
3
为还原剂
4NH
3+ 4NO +O
2
→4N
2
+ 6H
2
O
