火电厂SCR烟气脱硝技术及脱硝效率影响因素分析

火电厂SCR烟气脱硝技术及脱硝效率影响因素分析

谢向荣

陕西能源赵石畔煤电有限公司，陕西省 榆林市

摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。火电厂作为煤炭使用的“主力军”，燃煤产生的氮氧化物(NOX)是大气的主要污染源，超量的排放不但会造成酸雨的形成，也会产生光化学烟雾，严重危害生态环境和人类健康。近年来，我国坚持走可持续发展路线，对环境质量提出了更高的要求，相继出台了一系列环保政策，明确规定了火电厂NOX的排放标准，这无疑对火电厂的烟气脱硝技术提出了更大的挑战，烟气脱硝水平亟待提高。本文就火电厂SCR烟气脱硝技术及脱硝效率影响因素展开探讨。

关键词:火电厂；SCR；烟气脱硝；脱硝效率

一 引言

火力发电虽然为社会经济发展、人们生活品质提升做出了巨大贡献，但火电厂大气污染问题却日益严峻，非常不利于城市生态环境建设和居民身体健康，更难以实现社会经济与环保效益协调发展。在抑制火电厂大气污染的过程中，烟气脱硫脱硝技术具有非常理想的应用效果，可以使火力发电厂大气污染问题得到有效控制。有必要针对这项技术的应用与发展进行更加深入细致的研究，力争使其技术优势和使用价值得到最大限度的发挥。

二 火电厂SCR烟气脱硝技术

1烟气循环流化床

烟气循环流化床技术就是在烧结烟气脱硫脱硝中使用固体硫化工艺的方法，主要通过吸收剂吸收烟气中的氮硫化合物，吸收剂主要为消石灰。消石灰与烟气发生反应，会吸收其中的一氧化氮、二氧化硫等物质，同时系统中的水分经蒸发后会生成干态脱硫产物。此时使用旋风除尘收集器对其进行下一步处理，即可完成脱硫脱硝。与其他脱硫脱硝装置相比，新型流化床具有工程投资小、运行成本小、系统简单等优势，因此在使用过程中优势明显，循环利用率高且全程无废水产生，具有较高使用价值。但是，烟气循环流化床具有不足之处，即无法对反应副产物进行有效利用，因此推广受限。

2氧化吸收法

氧化吸收法是通过创造强氧化环境改变烧结烟气物质性质，再经碱性溶液吸收物质的方法。在氧化吸收过程中，难度最大的当属一氧化氮的转化，因此技术核心为氧化剂的制备。当前，过氧化氢和高锰酸钾等氧化剂使用范围最为广泛，其中过氧化氢更是优势明显，不会产生污染，而且使用过程中无毒性物质生成。总体而言，氧化吸收法在脱硫脱硝方面效果良好，吸收率超过80%，但是该方法成本较高，因此在实际烧结烟气处理中应用范围受限。

3催化剂选择

选择适合的催化剂对SCR系统的性能至关重要。通常使用的催化剂是由钛、钒或铜等金属组成的复合氧化物，具有良好的催化活性和稳定性。

4氨水喷射

在SCR装置中，以氨水作为还原剂，通过喷射到烟气中与NOx反应。这个过程中，氨水会分解生成氨气，在催化剂的作用下与烟气中的NOx发生催化还原反应，生成无害的氮气和水。

5脱硝效率控制

SCR系统需要对脱硝效率进行有效控制，以确保达到排放标准。脱硝效率可以通过调节氨水投加量、烟气温度、催化剂选择等参数来实现。系统通过监测出口烟气中的NOx浓度来评估脱硝效果。如果需要，可以调整尿素/氨水的喷射量以提高脱硝效率。

6除尘处理

在SCR装置之后，通常还需要进行除尘处理，以去除残留的颗粒物，确保烟气排放符合环保要求。

三 脱硝效率影响因素分析

1催化剂

脱硝反应温度约达1000℃，这给电厂提供反应条件带来了较大的难度，使用催化剂可以极大地提高催化反应的效能，降低反应温度。目前火电厂大多选择活性较高的五氧化二钒(V2O5)为主要催化剂，二氧化锑(TiO2)作为载体。为了达到催化剂的反应温度，火电厂选用了高灰、高尘布置工艺，SCR反应器安装在省煤器和空预器之间，这样从省煤器出来的温度能达到催化剂的反应温度(约350℃)，无需添加加热装置。但是锅炉尾部出来的空气带有很多杂质、悬浮物以及金属元素，不但会影响催化剂的活性，也给SCR反应器带来了安全隐患。另外，由于反应温度较高会导致催化剂失活，因此要定期对催化剂进行活性检测，对假性失活的情况应及时进行恢复。相关科研人员也要加大对催化剂的开发研究，研制低温催化剂

2氨气优化控制系统

SCR系统具有较强的非线性、时滞性以及动态性，传统的PID单回路控制系统在投入使用的过程中优化喷氨效果不明显，无法有效地改善系统强滞后性所带来的喷氨失准造成资源浪费和二次污染的问题。研究新型控制方法，对SCR脱硝系统安全运行，提高脱硝效率并提高电厂经济效益具有重要意义。一方面，侧重于对被调量NOX进行预处理使其变化量被提前预知，有效应对系统工况的改变，降低喷氨环节的滞后；另一方面，在串级PID控制方法上增加智能前馈环节，提高机组参与调峰、调频的能力，克服延时环节影响，提高系统的控制品质。此外，须加大对新型控制方法的科研投入，更新和优化控制系统达到更好的控制效果。

3烟气温度

烟气温度是影响SCR脱硝效率的重要因素。一般来说，SCR催化剂在较高的烟气温度下能够更有效地催化氮氧化物（NOx）的还原反应。但是，如果烟气温度过高，则可能导致催化剂失活或损坏。

4氨逃逸

在SCR过程中，氨（NH3）作为还原剂与NOx反应生成氮气（N2）和水（H2O）。氨逃逸是指未被完全利用的氨进入大气中，而没有参与NOx的还原反应。氨逃逸会降低SCR脱硝效率，并对环境造成潜在的污染。

5催化剂活性

SCR催化剂的活性对脱硝效率至关重要。催化剂的活性受到多个因素影响，包括催化剂的成分、结构和表面特性等。选择合适的催化剂以及进行正确的催化剂维护和管理是提高SCR脱硝效率的关键。

6烟气流速和分布

烟气流速和分布对SCR脱硝效率也有一定影响。适当的烟气流速和分布可以保证催化剂与NOx和氨充分接触，促进还原反应的进行。

四 对我国燃煤电厂SCR脱硝技术的改进建议

1技术升级

通过引入先进的SCR脱硝设备和催化剂，提高脱硝效率和降低氨逃逸量。同时，采用更好的催化剂可以提高催化活性和耐久性。

2运行优化

进行系统调试和优化，以确保SCR脱硝装置的稳定运行。这包括调整氨水喷射位置、流量和温度，以最大程度地提高脱硝效率。

3监测与控制

安装高质量的监测设备，并建立合理的数据采集和分析系统，实时监测和控制SCR脱硝过程中的关键参数，如氨逃逸、催化剂磨损等，以便及时调整和维护。

4增强操作与维护

加强员工培训，提高操作人员对SCR脱硝设备的操作和维护水平，确保设备正常运行和及时处理故障。并建立完善的预防性维护计划，定期检查和清洁设备，以延长设备的使用寿命并提高工作效率。

5 燃煤优化

通过燃煤优化措施，如燃烧控制技术和燃烧室设计改进，减少燃煤电厂的氮氧化物（NOx）排放量，从根本上降低SCR脱硝的负担。

6技术研发与创新

鼓励科研机构、企业和政府部门加大对SCR脱硝技术的研发投入，推动技术创新，开发更高效、更环保的脱硝技术，不断提升我国燃煤电厂的脱硝水平。

五 结语

我国的SCR烟气脱硝技术虽然已经相对成熟，但对于严格的NOX排放标准，脱硝效率有待进一步提高。加大科研投入，攻克一系列难题，不仅对环境的保护有着极大的促进作用，也对电厂经济效益的提高具有重大意义。

6.参考文献

[1]张杨,杨用龙,冯前伟,等.燃煤电厂SCR烟气脱硝改造工程关键技术[J].中国电力,2015,48(4):32-35.

[2]郑观文,牛庆林.燃煤电厂SCR脱硝工艺进展与现状[J].山东化工,2016,45(12):53-55.

[3]游松林,罗洪辉,王振等.燃煤电厂SCR脱硝系统氨逃逸率控制技术研究[J].华电技术,2019,41(2):55-59.