论超低排放改造后对NOx排放的影响

王蓓蓓

摘 要 众所周知，NOx作为大气的主要污染物之一，严重影响着我们地球的生态环境和人类的生活环境。作为以煤为燃烧介质的煤电厂，NOx的排放量则成为了不可不避免的话题，如何对煤电厂的烟气排放系统进行改造用以最大程度地降低NOx的排放具有重大的研究意义。

关键词 NOx；脱硝；SCR

中图分类号 TM6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）162-0160-01

1 NOx的危害

NOx的危害主要表现在以下5个方面：1）对农作物的生长会造成损害，严重时会致其死亡；2）是当前严重的酸雨、酸雾等自然灾害的元凶；3）会对大气中的吸收紫外线的臭氧层造成危害；4）人或者动物吸收后会对神经系统造成损伤；5）能够跟碳氢化合物形成化学反应最终导致光化学烟雾的生成。

2 现有的煤电脱硝技术

煤除了含有大量的碳和硫之外，还含有一定量的氮。当煤在高温炉膛中和空气接触发生燃烧时，这些氮就会和空气中的氧气发生反映产生NOx，产生的NOx如果随着烟气一起通过烟囱排向大气，将对我们的环境造成不可估量的污染。为了尽量减少因NOx的排放而造成的环境污染，各煤电厂都采取了一定的技术措施。下面就针对脱硝技术进行一个简单的介绍。

脱硝技术可分为低NOx燃烧技术和选择性催化剂还原（SCR）工艺技术。低NOx燃烧技术可由燃烧优化、空气分级燃烧技术、低氮燃烧器来实现，其主要目的就是减少煤燃烧过程中NOx的生成量、降低省煤器出口烟气中的NOx含量。SCR脱硝技术则是使省煤器出口烟气中的NOx与还原剂NH3在反应器中发生反应，进而达到降低排放烟气中NOx含量的目的。

SCR法脱硝的基本原理可分析如下：

SCR脱硝的技术其主要的化学反应有两个过程，即4NO+4HN3+O2=4N2+6H2O，2NO2+4NH3+O2=4N2+6H2O。通过稀释风机将还原性的气体NH3以及空气混合气体吹入到SCR反应器内，同时与来自省煤器的的烟气相互混合，在合适的温度以及相关催化剂的作用下，将烟气中混有的NOx变成N2以及H2O。

采用SCR技术脱硝有很多优势，首先是其反应所需的温度不高，在300℃～450℃就好；其次，其效率很高，一般脱硝能够达到80%的水平；再则，设备运行可靠、平稳、安全；最后，就是不会产生二次污染，环保性能良好。

虽然SCR工艺技术可以达到我们降低NOx排放量的一般要求，但是当前的环保局势不容乐观，所以我们需要对自己有更高的要求。一个新的技术新的名词就这么应运而生——超低排放。

3 超低排放

什么叫超低排放？一般情况下我们将在煤质适宜时，利用技术手段将煤电机组中烟尘的排放量低于10mg/m3，二氧化硫的排放量低于35mg/m3，氮氧化合物的排放量低于50mg/m3的称之为超低排放机组。

那么，如何才能使我们平时100mg/m3的NOx排放量降低到超低排放标准的50mg/m3呢？

SCR反应器中的烟气温度一般设计要求为320℃～420℃之间，如果机组负荷不高，就会导致进入SCR反应器中烟温很难维持在320℃以上，从而使得脱硝工作难以进行。但是又由于环保需求，烟气脱硝必须一直处于运行状态。那么，提高日平均脱硝效率，降低NOx排放量的关键就得在低负荷时提高进入到SCR反应器中的烟气温度。

加省煤器烟气旁路技术和分级省煤器技术都是能在保证电厂经济性的前提下提高烟气温度的有效技术措施。

1）省煤器烟气旁路技术指的是增加一个旁路，将部分烟气直接进入到SCR反应装置中，减少进入省煤器用于加热水的烟气量，也使得SCR反应区内的烟气温度得以提升。同时在旁路系统中，还装设了一个烟气挡板用语控制进入SCR反应区中的烟气量，通过调节挡板的开度，从而使得烟气的温度得到有效的控制。

2）级省煤器技术主要是减少原省煤器的换热面，进而减少进入SCR反应区前的烟气热损失， 提高进入SCR 反应区的烟气温度。同时在SCR后增加二级省煤器，对给水进一步进行加热。

除了利用增加省煤器烟气旁路技术和分级省煤器技术来降低NOx排放量，还有一种不需要对系统进行大面积改造的方式——增加SCR反应器催化剂。下面就以浙能乐清电厂#1机为例，对次方式进行一个简单的介绍。

浙能乐清电厂#1机脱硝装置SCR系统与主体工程同步设计、安装、运行，本工程采用选择性还原SCR工艺，以液氨作为还原剂的脱硝工艺方案。催化剂层数按2+1设置，系统不设置烟气旁路和省煤器旁路。

一台锅炉配置两台SCR反应器，烟气通过省煤器对水进行加热后，通过SCR脱硝装置，之后在进入到空气预热器。反应器内设计有三层催化剂支撑结构，前期安装上两层，待其活性下降到一定程度后再安装第三层。在每一层催化剂模块上都有配置声波吹灰器，避免因催化剂堆积而影响脱硝的效果。该SCR反应器使用初期，使用上两层催化剂。根据一定时期的运行数据分析可知，两层催化剂正常运行可使烟道出口的NOx含量降至mg/ m3，满足环保对脱硝的一般要求。为了使出口NOx含量达到超低排放要求，浙能乐清电厂#1机尝试着在原有2层催化剂的基础上增加了第三层催化剂。经过运行监测，得出了以下数据。

由表1可知，增加催化剂方式对降低NOx排放量有着明显的效果。

4 结论

随着现代工业的发展，工业生产特别是煤电燃烧中NOx的排放量越来越受到了大家的关注。如果要严格控制NOx的排放标准，那么就必须采用SCR技术来对烟气进行脱硝处理，从而降低NOx的排放。在我国，脱硝技术虽然处于刚起步阶段，但是控制NOx排放是全球性的任务，通过先进技术，在保证经济性的前提下，改造现有系统，使烟气中NOx的排放量达到超低排放标准，甚至是超超低排放标准成为了每一位煤电研究人员和工作人员坚持不懈的研究课题。