脫硝工藝NOx控制技術煙氣脫氮

脫硝工藝NOx控制技術煙氣脫氮

燃煤鍋爐生成的NOx主要由NO、NO2及微量N2O組成，其中NO含量超過90%，NO2約占5~10%，N2O只有1%左右。NOx理論上有三條生成途徑：

燃料型NOx，燃料中的氮化物在煤粉火焰前端被氧化而成，所占NOx比例超過80~90%；

熱力型NOx，助燃空氣中的N2在燃燒后期1300℃以上的溫度下被氧化而成；

瞬態型NOx，由分子氮在火焰前沿的早期階段生成，所占NOx比例很小。

爐膛噴射還原劑的選擇性非催化還原煙氣脫硝（簡稱SNCR）和爐后煙道噴射還原劑的選擇性催化還原煙氣脫硝（簡稱SCR）,這些技術成熟可靠，可單獨或組合使用。

SCR技術早于上世紀70年代用于電站鍋爐的NOx控制，其原理是把還原劑氨氣噴入鍋爐下游300~400℃的煙道內，在催化劑作用下，將煙氣中NOx還原成無害的N2和H2O：

SCR是一種成熟的深度煙氣氮氧化物后處理技術，無論是新建機組還是在役機組改造，絕大部分煤粉鍋爐都可以安裝SCR裝置。具有如下特點：脫硝效率可以高達95%，NOx排放濃度可控制到50mg/Nm3以下，是其他任he一項脫硝技術都無法單獨達到的; 催化劑在與煙氣接觸過程中，受到氣態化學物質毒害、飛灰堵塞與沖蝕磨損等因素的影響，其活性逐漸降D，通常3~4年增加或更換一層催化劑。

氨氣與氮氧化物的反應在催化劑中進行，催化劑通常布置在一個豎直向下的反應器內，通道內的煙氣流速控制在5~7m/s，為此，需在鍋爐煙道上增設一個龐大的反應器。受制于鍋爐煙氣參數、飛灰特性及空間布置等因素的影響，根據反應器的布置位置，SCR工藝可分為高灰型、低灰型和尾部型等：高灰型SCR是主流布置，工作環境相對惡劣，催化劑活性惰化較快，但煙氣溫度合適（300~400℃）；低灰型SCR與尾部型SCR的選擇，主要是為了凈化催化劑運行的煙氣條件或者是受到布置空間的限制，由于需將煙氣加熱到300℃以上，只適合于特定環境。目前，國內約有400~500臺機組安裝了SCR裝置，均采用高灰型布置工藝。

SCR系統通常分為氨區公用系統和反應器系統兩部分，二者分開布置。其中，采用液氨制備還原劑時，如考慮an全防火距離，液氨儲存與供應區域占地面積約3000～3500m2，如采用尿素制備還原劑，公用系統占地面積約400m2。

無論是新建機組還是在役機組改造，絕大部分煤粉鍋爐都可以安裝SCR裝置。SCR是一項成熟的技術，脫硝效率穩定。但是，催化劑和還原劑的使用，使它成為昂貴的脫硝技術。根據多個國內項目的評估，使用SCR，發電成本將增加0.8～1.2分/kW.h。

 選擇性非催化還原（SNCR）煙氣脫硝:SNCR技術是將氨基還原劑（如氨氣、an水、尿素）溶解稀釋到10%以下，利用機械式噴槍將還原劑溶液霧化成液滴噴入爐膛，熱解生成氣態NH3，在950~1050℃溫度區域（通常為鍋爐對流換熱區）和沒有催化劑的條件下，NH3與NOx進行選擇性非催化還原反應，將NOx還原成N2與H2O。

SNCR工藝比較簡潔，具有如下特點：現代SNCR技術可控制NOx排放降D20~50%，脫硝效率隨機組容量增加而降D。對于300MW以上容量機組，脫硝效率基本控制在40%以下。根據國外的工程經驗，該技術的脫硝效率約為25%～50%，受鍋爐結構尺寸影響很大，多用作低NOx燃燒技術的補充處理手段。在大型鍋爐上運行業績較少,并且這種脫硝系統的效率很難滿足目前環保部門對脫硝系統的脫硝效率要求; SNCR裝置不增加煙氣系統阻力，也不產生新的SO3，氨逃逸濃度控制通常控制在5~10ppm以內（SCR是3ppm）;合適的反應溫度窗口狹窄，為適應鍋爐負荷的波動、提高氨在反應區的混合程度與利用率，通常在爐膛出口屏式過熱器下方設置多層噴槍;霧化液滴蒸發與熱解過程需要吸收熱量，這會造成鍋爐效率降D約0.1~0.5個百分點;噴氨量的選擇要適當，少則無法達到預期的脫除NOx的效guo，過大將在尾部受熱產生硫酸銨，從而堵塞并腐蝕空氣預熱器，因此要求尾部煙氣中允許的氨的泄漏量應小于5ppm，在這一條件限制下，非催化煙氣噴氨脫硝法的NOx降D率為30%～70%。

SNCR技術也是成熟的脫硝技術，相對SCR而言，脫硝效率偏低。但是，由于它的低投資和低運行成本，特別適合小容量鍋爐的使用。目前在歐洲和美國的300MW燃煤電站鍋爐上已有采用該法運行經驗，但市場占有率低。

混合型煙氣脫硝（SNCR/SCR）:混合型SNCR/SCR技術是將SNCR與煙道型SCR結合，SNCR承擔脫硝和提供NH3的雙重功能，利用煙道型SCR將上游來的NH3與NOx反應wan全，從而提高整體脫硝效率，彌補SNCR裝置效率有限的缺陷。技術特點如下：適應于場地空間有限的特定環境，脫硝效率可達到95%左右;煙道阻力約增加小于150~500Pa，主要取決于催化劑的用量和煙道形式;整體脫硝效率低于70%時，煙道型SCR不需另設噴氨AIG裝置，但需要提高煙道型SCR的脫硝效率時，還得增設單獨的氨噴射系統;早期的煙道型SCR反應器布置在水平煙道上，煙氣水平流動，流速較高。改進后的煙道型SCR垂直布置，流速降D，提高了催化劑使用壽ming。

SNCR/SCR混合型脫硝技術是近些年實行起來的技術，有其特定的應用范圍。該技術的產生和應用，同時也說明氮氧化物控制要講經濟性和實用性。