先进再燃脱硝优化试验与机理分析

张燕榕

（中煤科工集团北京华宇工程有限公司 北京 100120）

先进再燃脱硝优化试验与机理分析

张燕榕

（中煤科工集团北京华宇工程有限公司 北京 100120）

我国是世界上的煤炭生产大国，更是煤炭使用大国。在我国电力生产过程中，以火力发电为主。在火力发电发电所用的煤炭消耗量接近全国煤炭消耗量的50%。因此，煤炭的使用量的高居不下也导致了大量的废气的污染，本文就如何减少氮氧排放物为中心对先进再燃脱硝优化试验与机理分析。

先进再燃脱硝；氮氧排放物；机理分析

近年来，我国氮氧排放物的排放总量逐年增加，对生态环境造成了十分严重的影响，且由于我国火电厂众多，使用的煤炭种类繁多，其中不乏劣质煤，劣质煤煤质多变，这也就使得氮氧排放物不断增多。我国使用的脱硝的方式包括很多种，比如SNCR，SNCR和SCR相结合等。

1 再燃脱硝特征

通过对于液化石油气和天然气的研究的再燃脱硝特性的研究以及对于相关的催化添加物和不同的实验条件下液化石油气和天然气的脱硝的影响，得出了如下结论；最适合液化石油气再燃的温度是1270 K～1373 K,而同等条件下，天然气的再燃温度比液化石油气高125 K左右。当空气系数为0.7～0.8时，两种物质的燃烧条件达到最佳值。液化石油气随再燃比的增加，脱硝效率也随之增加。当再燃温度较低时，气体脱硝效率随着再燃时间的增加而大幅度的提升。

在添加剂中，醋酸钠、碳酸钠和醋酸钙三种添加剂属于正催化剂，对于气体再燃具有促进作用。在三种添加物质中，醋酸钙对于再燃脱硝化的增强作用较为明显，碳酸钠和醋酸钠的增强作用居后。而再燃脱销时三种物质增强程度由特定的温度而决定，当燃烧时的温度达到1270 K左右，能够发挥极佳的作用。而在实验中发现氯化钠对再燃没有促进作用，硫酸铁亦然。

2 几种生物物质的燃烧特性

实验研究再燃脱硝特性时也选择了几种生物质，包括秸秆、松枝和稻壳。通过实验的数据对比发现并找到了几种物质的相关的参数，其中：当再燃温度处于1220 K左右到1320 K左右时，几种物质再燃比率为15%，空气系数值介于0.6～0.8时，生物质停留时间为1s左右。典型再燃条件下秸秆、松枝和稻壳再燃时脱脂率能分别达到65.7%、51.8%和54.6%，在初始的实验过程中可以得知，生物物质的脱硝程度随着氮氧化物的不断增多也呈现出增长的趋势。分析生物质再燃脱硝特征与燃烧特性之间的关系不难看出：燃烧温度较低时，所对应的再燃温度也随之降低低，脱硝明显，而在温度较高的条件下，再燃的发生率自然随之降低，对应的再燃脱硝的比率也随之降低。

3 SNCR脱硝技术与SCR脱硝技术

SNCR脱硝技术是将NH3、尿素等还原剂喷入锅炉炉内与NOx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，迅速热分解成NH3，与烟气中的NOx反应生成N2和水，该技术以炉膛为反应器。

SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～80%，受锅炉结构尺寸影响很大。采用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成：接收和储存还原剂；在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂；还原剂的计量输出、与水混合稀释；还原剂与烟气混合进行脱硝反应，该技术相比于其他技术而言成熟可靠，还原剂有效利用率高系统运行稳定，设备模块化，占地小，无副产品，无二次污染。

而与SNCR技术相比较，SNCR脱硝技术参加反应的还原剂除了可以使用氨以外，还可以用尿素。而SCR烟气温度比较低，尿素必须制成氨后才能喷入烟气中。两者中SNCR的优点是投资省，适用于不需要快速高效脱硫脱硝的工业炉和城市垃圾焚烧炉，可以直接使用尿素，且不存在SO2转化成SO3的问题，其缺点是脱硝效率低、运行的可靠性和稳定性不好。

4 实验结果

实验研究了SO2与添加剂之间互相作用的关系，以及SO2对先进再燃的过程和选择性非催化还原过程中一氧化氮还原的影响。实验结果表明：SO2能够增强再燃脱硝程度，但是增强作用比较微弱。二氧化硫还能够降低含氨物质的还原。醋酸钠等盐类在选择性非催化还原过程中，除了能够促进脱硝反应之外还能够固硫。

在实验过程中得知，不同的化学气体和生物物质在先进再燃脱硝下的相关特性，包括温度、添加剂、含氨物质等相关的数据对于先进再燃脱硝的影响。例如通过用醋酸钠作为添加剂时，气体的最大脱硝效率达到77%～86%，而用碳酸钠作为添加剂时，对再燃的促进作用达83%～90%。四种生物物质以碳酸钠作为添加剂时效率可达77%～85%。除了研究一些实验参数对于先进再燃条件的影响之外，还研究了协同反应的相关特性，例如在再燃区域内喷入适量的NH3能够对先进再燃起到促进作用，而喷入NH4NO3时促进作用没有NH3明显，但是上述两种物质喷入的温度也是有选择性的，NH3在1900K左右喷入时能够发挥最好的作用，而NH4NO3的温度要达到1300 K左右。是上述的两种物质对生物物质和化学物质的协同作用，都能够增加先进再燃时的脱硝效率。

5 结语

总之，我国目前的燃煤电站烟气脱硝而言，积极选择适当的技术并将其应用在日常生产中，这样不仅能减少燃煤电站烟气中氮氧排放物的排放数量，跟能正真的实现可持续发展的生态发展理念，做到正真的节能减排，实现经济效益与生态效应的双赢。

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张燕榕（1970—），女，本科，山西高平人，高工，主要从事中小型电厂的设计工作。