煙氣脫硝技術方案的對比及其介紹

NOx 生成機(ji)理(li)主(zhu)要(yao)有(you)燃(ran)料型(xing)、熱力(li)型(xing)及快(kuai)速(su)型(xing)三(san)種。燃(ran)料型(xing) NOx 約(yue)占總 NOx的 80-90%；其次是熱力(li)型(xing)，主(zhu)要(yao)是由于爐內(nei)局部高溫造成，也可采用適當措施加時(shi)控制；快(kuai)速(su)型(xing) NOx 生成量(liang)很(hen)少。

（1）燃(ran)料型 NOx
燃(ran)(ran)料(liao)(liao)型 NOx 是由(you)化學地(di)結合(he)在燃(ran)(ran)料(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雜(za)環(huan)氮(dan)(dan)化物熱分解(jie)，并與氧(yang)化合(he)而生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) NOx，其(qi)生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)量(liang)與燃(ran)(ran)料(liao)(liao)中(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)有很大關系，當燃(ran)(ran)燒(shao)中(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)超過 0.1％時(shi)，結合(he)在燃(ran)(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)轉化為(wei) NOx 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)占主要地(di)位(wei)，如煤(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)氮(dan)(dan)量(liang)一般(ban)為(wei) 0.5～2.5％；燃(ran)(ran)料(liao)(liao) NOx 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)(cheng)可占生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)總(zong)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de) 60％以上，燃(ran)(ran)料(liao)(liao)氮(dan)(dan)轉化為(wei) NOx 量(liang)主要取決(jue)于空氣過剩(sheng)系數，空氣過剩(sheng)系數降低(di)，NOx 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)量(liang)也降低(di)，這是因為(wei)在缺氧(yang)狀態下，燃(ran)(ran)料(liao)(liao)中(zhong)揮發出來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)與碳(tan)、氫競爭不足的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)，由(you)于氮(dan)(dan)缺乏競爭能力，而減少了 NOx 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)(cheng)。

（2）熱力型 NOx
熱力(li)型NOx的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)機(ji)理是高(gao)(gao)溫(wen)(wen)下空(kong)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)N2氧化形成(cheng)NO，其主成(cheng)速度(du)(du)與燃(ran)燒(shao)(shao)溫(wen)(wen)度(du)(du)有很(hen)大關系(xi)，當燃(ran)燒(shao)(shao)溫(wen)(wen)度(du)(du)低(di)于(yu)(yu) 1400℃時(shi)(shi)(shi)(shi)熱力(li)NOx生(sheng)成(cheng)速度(du)(du)較慢，當溫(wen)(wen)度(du)(du)高(gao)(gao)于(yu)(yu)1400℃反應明顯加快，根據阿累尼烏斯定(ding)律，反應速度(du)(du)按指數規律增(zeng)(zeng)加。這說(shuo)明，在實際爐內(nei)(nei)溫(wen)(wen)度(du)(du)分(fen)別不均勻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下，局部高(gao)(gao)溫(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地(di)方會生(sheng)成(cheng)很(hen)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)NOx，并(bing)會對(dui)整個(ge)爐內(nei)(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)NOx生(sheng)成(cheng)量(liang)(liang)(liang)(liang)起決定(ding)性影響。熱力(li)NOx的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)量(liang)(liang)(liang)(liang)則與空(kong)氣(qi)過剩系(xi)數有很(hen)大關系(xi)，氧濃(nong)度(du)(du)增(zeng)(zeng)加，NOx生(sheng)成(cheng)量(liang)(liang)(liang)(liang)也增(zeng)(zeng)加。當出現 15％的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過量(liang)(liang)(liang)(liang)空(kong)氣(qi)時(shi)(shi)(shi)(shi)，NOx生(sheng)成(cheng)量(liang)(liang)(liang)(liang)達到(dao)最大，當過量(liang)(liang)(liang)(liang)空(kong)氣(qi)超(chao)過 15％時(shi)(shi)(shi)(shi)，由于(yu)(yu)燃(ran)料被稀釋，燃(ran)燒(shao)(shao)溫(wen)(wen)度(du)(du)下降(jiang)，反而(er)會導(dao)致NOx生(sheng)成(cheng)減少。熱力(li)NOx的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)還(huan)(huan)與煙(yan)氣(qi)在高(gao)(gao)溫(wen)(wen)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)停(ting)留時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)有關，停(ting)留時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)越長(chang)，NOx越多(duo)，這是因為(wei)在爐膛(tang)燃(ran)燒(shao)(shao)溫(wen)(wen)度(du)(du)下，NOx的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)反應還(huan)(huan)未達到(dao)平衡，因而(er)NOx的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)量(liang)(liang)(liang)(liang)將隨煙(yan)氣(qi)在高(gao)(gao)溫(wen)(wen)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)停(ting)留時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)增(zeng)(zeng)長(chang)而(er)增(zeng)(zeng)加。

（3）快速型 NOx
快速NOx是 1971 年Fenimore根據碳氫燃料預混火焰的軸向NOx分布實驗結果提出的，是燃料在燃燒過程中碳氫化合物分解的中間產物N2反應生成的氮氧化合物，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，其主要反應如下：在溫度低于 2000K（1727℃）時，NOx主成主要通過CH-N2反應，在不含氮的碳氫燃料低溫燃燒時，需重點考慮快速NOx的生成。

在煙氣凈化技術上控制 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，臭氧氧化法等技術已商業化。
 

    煙氣脫硝技術繁多，對于脫硝工藝的選擇，一般遵循以下一個原則：  
     (1) NOx排放濃度、排放量均能滿足國家、當地有關部門的環保排放標準要求。  
     (2) 技術成熟，運行可靠，有良好的運行業績。  
     (3) 脫硝劑有可靠穩定的來源，貯存輸送方便、安全，質優價廉。  
     (4) 能源消耗少，資源消耗少，運行費用低。  
     (5) 脫硝過程不對環境產生二次污染。  
     (6) 工藝系統對煤種適應性強，能夠適應燃煤含氮量在一定范圍內的變化。 
     (7) 脫硝裝置工藝簡單，布置合理，占地面積小，對電廠原有各系統影響小。
     (8) 脫硝的主(zhu)要(yao)裝(zhuang)置(zhi)和設備為國產(chan)化或(huo)能逐步實現國產(chan)化。

                                                                           電子束(shu)法、吸附法、在國(guo)內的應用業(ye)績很少，SNCR、SCR、和低氮(dan)燃燒，目前(qian)(qian)國(guo)內主流的電廠應用較多(duo)的脫(tuo)銷方法，臭氧(yang)氧(yang)化法為(wei)國(guo)外(wai)輸(shu)入(ru)的新型脫(tuo)硝工(gong)藝，目前(qian)(qian)已在多(duo)家石化企業(ye)投入(ru)運行。

下表詳細比較了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(shao)技術(shu)初投資少，運行成本幾乎為零，改造施工周期短，不需要對鍋爐做較大的改動，對鍋爐運行影響較小，但脫硝效率較低，只采用單一低氮燃燒技術難以保證達標排放，需與其他爐后脫硝配合實施。  
 

SCR投資和運行費用較高；需要對鍋爐尾部受熱面做一定改造，增加引風機壓頭 1000Pa 左右，對鍋爐運行的影響大，動改量大，改造難度大，系統復雜； 除脫硝劑運行耗費外，還需考慮催化劑更換費用。但其技術成熟，脫硝效率高，，最高可達90%，目前大多數大型煤粉發電鍋爐均采用SCR脫硝。  

SNCR脫硝系統簡單，動改量少，但脫硝效率較低，且對反應溫度要求較高，難以適應鍋爐負荷變化，對于煤粉鍋爐脫硝效率很難保證，難以保證達標排放。  

臭氧氧化法為新型(xing)技術，國(guo)外使(shi)用較(jiao)多(duo)，目前(qian)在國(guo)內應(ying)用呈上升趨(qu)勢，已在中(zhong)石化、中(zhong)石油、中(zhong)國(guo)化工等多(duo)家企(qi)業(ye)中(zhong)使(shi)用，具有改造(zao)方便、運行(xing)靈活、不(bu)需 對鍋(guo)爐改造(zao)、不(bu)影響鍋(guo)爐運行(xing)等特點，與銨法脫硫配合還(huan)可提(ti)高(gao)化肥產量及品質(zhi)， 但(dan)運行(xing)電耗高(gao)，受氧氣源制約，尚無國(guo)內燃(ran)煤(mei)電廠應(ying)用業(ye)績(ji)。