化工人必備干貨—煙氣脫硝技術(shù)方案的對(duì)比及其介紹

　　1．NOx的生成機(jī)理

　　NOx生成機(jī)理主要有燃料型、熱力型及快速型三種。燃料型NOx約占總NOx的80-90%；其次是熱力型，主要是由于爐內(nèi)局部高溫造成，也可采用適當(dāng)措施加時(shí)控制；快速型NOx生成量很少。

　?。?）燃料型NOx

　　燃料型NOx是由化學(xué)地結(jié)合在燃料中的雜環(huán)氮化物熱分解，并與氧化合而生成的NOx，其生成量與燃料中氮的含量有很大關(guān)系，當(dāng)燃燒中氮的含量超過0.1％時(shí)，結(jié)合在燃料的氮轉(zhuǎn)化為NOx的量占主要地位，如煤的含氮量一般為0.5～2.5％；燃料NOx的形成可占生成總量的60％以上，燃料氮轉(zhuǎn)化為NOx量主要取決于空氣過剩系數(shù)，空氣過剩系數(shù)降低，NOx的生成量也降低，這是因?yàn)樵谌毖鯛顟B(tài)下，燃料中揮發(fā)出來的氮與碳、氫競(jìng)爭(zhēng)不足的氧，由于氮缺乏競(jìng)爭(zhēng)能力，而減少了NOx的形成。

　?。?）熱力型NOx

　　熱力型NOx的生成機(jī)理是高溫下空氣的N2氧化形成NO，其主成速度與燃燒溫度有很大關(guān)系，當(dāng)燃燒溫度低于1400℃時(shí)熱力NOx生成速度較慢，當(dāng)溫度高于1400℃反應(yīng)明顯加快，根據(jù)阿累尼烏斯定律，反應(yīng)速度按指數(shù)規(guī)律增加。這說明，在實(shí)際爐內(nèi)溫度分別不均勻的情況下，局部高溫的地方會(huì)生成很多的NOx，并會(huì)對(duì)整個(gè)爐內(nèi)的NOx生成量起決定性影響。熱力NOx的生成量則與空氣過剩系數(shù)有很大關(guān)系，氧濃度增加，NOx生成量也增加。當(dāng)出現(xiàn)15％的過量空氣時(shí)，NOx生成量達(dá)到最大，當(dāng)過量空氣超過15％時(shí)，由于燃料被稀釋，燃燒溫度下降，反而會(huì)導(dǎo)致NOx生成減少。熱力NOx的生成還與煙氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間有關(guān)，停留時(shí)間越長(zhǎng)，NOx越多，這是因?yàn)樵跔t膛燃燒溫度下，NOx的生成反應(yīng)還未達(dá)到平衡，因而NOx的生成量將隨煙氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間增長(zhǎng)而增加。

　?。?）快速型NOx

　　快速NOx是1971年Fenimore根據(jù)碳?xì)淙剂项A(yù)混火焰的軸向NOx分布實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出的，是燃料在燃燒過程中碳?xì)浠衔锓纸獾闹虚g產(chǎn)物N2反應(yīng)生成的氮氧化合物，其生成速度極快，主要在火焰面上形成，且生成量較小，一般在5％以下，其主要反應(yīng)如下：在溫度低于2000K（1727℃）時(shí)，NOx主成主要通過CH-N2反應(yīng)，在不含氮的碳?xì)淙剂系蜏厝紵龝r(shí)，需重點(diǎn)考慮快速NOx的生成。

　　煙氣脫硝主要工藝

　　在煙氣凈化技術(shù)上控制NOx排放，目前主要方法有選擇性非催化還原SNCR、選擇性催化還原SCR、低氮燃燒技術(shù)和電子束照射法、臭氧氧化法、吸附法、氧化吸收法等。其中，選擇性非催化還原SNCR、選擇性催化還原SCR，低氮燃燒，臭氧氧化法等技術(shù)已商業(yè)化。

　　脫硝工藝選擇原則

　　煙氣脫硝技術(shù)繁多，對(duì)于脫硝工藝的選擇，一般遵循以下一個(gè)原則：

　　(1)NOx排放濃度、排放量均能滿足國家、當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　(2)技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠，有良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)。

　　(3)脫硝劑有可靠穩(wěn)定的來源，貯存輸送方便、安全，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。

　　(4)能源消耗少，資源消耗少，運(yùn)行費(fèi)用低。

　　(5)脫硝過程不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。

　　(6)工藝系統(tǒng)對(duì)煤種適應(yīng)性強(qiáng)，能夠適應(yīng)燃煤含氮量在一定范圍內(nèi)的變化。

　　(7)脫硝裝置工藝簡(jiǎn)單，布置合理，占地面積小，對(duì)電廠原有各系統(tǒng)影響小。

　　(8)脫硝的主要裝置和設(shè)備為國產(chǎn)化或能逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

　　電子束法、吸附法、在國內(nèi)的應(yīng)用業(yè)績(jī)很少，SNCR、SCR、和低氮燃燒，目前國內(nèi)主流的電廠應(yīng)用較多的脫銷方法，臭氧氧化法為國外輸入的新型脫硝工藝，目前已在多家石化企業(yè)投入運(yùn)行。

　　下表詳細(xì)比較了SNCR、SCR、臭氧氧化法和低氮燃燒這四種較為常見的煙氣脫硝方法。

　　低氮燃燒技術(shù)初投資少，運(yùn)行成本幾乎為零，改造施工周期短，不需要對(duì)鍋爐做較大的改動(dòng)，對(duì)鍋爐運(yùn)行影響較小，但脫硝效率較低，只采用單一低氮燃燒技術(shù)難以保證達(dá)標(biāo)排放，需與其他爐后脫硝配合實(shí)施。

　　SCR投資和運(yùn)行費(fèi)用較高；需要對(duì)鍋爐尾部受熱面做一定改造，增加引風(fēng)機(jī)壓頭1000Pa左右，對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響大，動(dòng)改量大，改造難度大，系統(tǒng)復(fù)雜；除脫硝劑運(yùn)行耗費(fèi)外，還需考慮催化劑更換費(fèi)用。但其技術(shù)成熟，脫硝效率高，，最高可達(dá)90%，目前大多數(shù)大型煤粉發(fā)電鍋爐均采用SCR脫硝。

　　SNCR脫硝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，動(dòng)改量少，但脫硝效率較低，且對(duì)反應(yīng)溫度要求較高，難以適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化，對(duì)于煤粉鍋爐脫硝效率很難保證，難以保證達(dá)標(biāo)排放。

　　臭氧氧化法為新型技術(shù)，國外使用較多，目前在國內(nèi)應(yīng)用呈上升趨勢(shì)，已在中石化、中石油、中國化工等多家企業(yè)中使用，具有改造方便、運(yùn)行靈活、不需對(duì)鍋爐改造、不影響鍋爐運(yùn)行等特點(diǎn)，與銨法脫硫配合還可提高化肥產(chǎn)量及品質(zhì)，但運(yùn)行電耗高，受氧氣源制約，尚無國內(nèi)燃煤電廠應(yīng)用業(yè)績(jī)。