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摘要：氮氧化物的污染危害是一个不容忽视的问题。目前，我国电厂排放烟气的治理已逐步走向正轨，新建的燃煤电厂基本都安装效率较高的脱硫装置。本文作者结合实际工作经验，对电厂烟气脱硝技术进行了分析研究，探讨了具体的技术要点。
关键词：电厂烟气；脱硝技术；研究
中图分类号：TU834文献标识码： A
1 脱硝技术概述
采用改进工艺和设备、改进燃烧以减少或抑制NOx生成量的低NOx燃烧技术和尾部排气脱硝技术。通常把通过改变燃烧条件来降低燃料燃烧过程中产生的NOx的各种技术措施统称为低氮氧化物（NOx）燃烧技术，与尾部排气脱硝技术相比，低NOx燃烧技术相对简单，但该方法脱硝效率有限，且往往会降低热效率，使得不完全燃烧热损失增加。目前，采用各种低NOx燃烧技术一般可以使NOx的质量分数降低20% ～60%，但若要使烟气中NOx的质量分数有更大程度的降低，还须采用烟气脱硝技术和研究新的低NOx燃烧技术（如水煤浆燃烧、沸腾燃烧等）。烟气脱硝技术是指通过各种物理、化学过程使烟气中的NOx还原为氮气（N）和其他物质，或者将NOx中不溶于水的NO氧化为易溶于水的NO2，然后通过碱吸收剂吸收（或是直接通过溶液吸收）。按反应体系的状态，烟气脱硝技术大致分为干法和湿法2类：干法主要包括选择性催化还原法（CSCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、电子束照射法（EB）等，湿法主要包括酸吸收法和碱吸收法等。
2 烟气脱硝技术
2.1 选择性催化还原法（SCR）
目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR 2种。此2种法都是利用氨对
NOx的还原功能，在催化剂的作用下将NOx（主要是NO）还原为对大气没有多少影响的N2和水，还原剂为NH3。在尿素法SCR中，先利用一种设备将尿素转化为氨之后输送至SCR触媒反应器，转换的方法是将尿素注入分解室中，此分解室提供尿素分解所需之混合时间、驻留时间及温度，由此室分解出来的氨基产物即成为SCR的还原剂，通过触媒实施化学反应后生成氨及水。在整个工艺的设计中，通常是先使氨蒸发，然后和稀释空气或烟气混合，最后通过分配格栅喷入SCR反应器上游的烟气中。在SCR脱硝工艺中，影响脱硝效率的主要因素为反应温度、反应时间、催化剂性能、NH3与NOx的摩尔比等。SCR系统NOx脱除效率通常很高，添加到烟气中的氨几乎完全和NOx反应，部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说，对于新的催化剂，氨逃逸很少，但随着催化剂失活、SCR脱硝过程副反应或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸会增加。一般在设计时保证氨的逃逸率在0.003‰～0.005‰。SCR反应器在锅炉烟道中一般有3种不同的安装位置，即热 高灰布置、热段/低灰布置和冷段布置。
2.1.1 热段/高灰布置。反应器布置在空气预热器前温度为350℃左右的位置，此时烟气中所含有的全部飞灰和NOx均通过催化剂反应器，反应器工作在“不干净”的高尘烟气中。由于这种布置方案的烟气温度在300～400℃的范围内，适合于多数催化剂的反应温度，因而它被广泛采用。
2.1.2 热段/低灰布置。反应器布置在静电除尘器和空气预热器之间，温度为300～400℃ 的烟气先经过电除尘器以后再进入催化剂反应器，这样可以防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和将反应器磨损或堵塞，但烟气中的SO3始终存在，因此，烟气中的NH3和SO3反应生成硫酸氨而发生堵塞的可能性仍然存在。
2.1.3 冷段布置。反应器布置在烟气脱硫装置（FGD）之后，催化剂将完全工作在无尘、无SO2，的“干净”烟气中，由于不存在飞灰对反应器的堵塞和腐蚀问题，也不存在催化剂的污染和中毒问题，因此可以采用高活性的催化剂，减少反应器的体积并使反应器布置紧凑。
2.2 选择性非催化还原（SNCR）技术
选择性非催化还原（SNCR）技术是在没有催化剂作用下，向800℃～ 1100℃炉膛中喷人还原剂（如氨气、氨水或者尿素等），还原剂迅速热解成NH3与烟气中NOx反应生成N2。SNCR 脱硝技术的主要影响因素为温度、还原剂类型、烟气中的氧气等。
2.2.1 温度对SNCR 脱硝技术的影响。温度对SNCR 脱硝技术起主导作用。一般认为温度范围为800℃～1100℃较为适宜，即最佳温度窗口，但随反应器类型的变化而有所不同。当温度过高时，NOx的脱除率由于氨气的热分解而降低；温度过低时，NH3的反应速率下降，化学反应进行得不够彻底，NOx脱除率也会下降，同时未参与反应的NH3增加也会造成氨气泄漏。
2.2.2 不同的还原剂对SNCR 脱硝技术的影响。氨水和尿素是SNCR 工艺中常用的还原剂。但在反应过程中，随着还原剂的不同，其最佳温度窗口也不同。从最高效率温度比较：800℃以下，氨水的脱硝效率最好；尿素则是900℃效果最好的还原剂；从最佳温度窗口比较：氨水的最佳温度窗口最宽，从700℃～ 1 000℃；尿素的较窄，除了900℃的最佳脱硝高峰以外，其他温度脱硝效果均会下降。
2.2.3 烟气中的氧气对SNCR 脱硝技术的影响。适量的氧气是SNCR 还原反应进行的一个重要因素，在没有氧气存在的条件下，NOx脱除效率很低；氧气浓度从2%增到4%，NOx脱除效率稳定在一定的水平，但随氧气浓度进一步增加，脱硝效率反而下降。因为过量的氧气会氧化NH3，使NH3泄漏减小，但增加了NOx的排放量。
2.3 SNCR.SCR脱硝技术
SNCR.SCR脱硝技术是把SNCR技术和SCR技术进行有效的组合，提高脱除NOx脱除效率的一种技术，它是结合了SCR技术脱硝效率高、SNCR技术投资省的特点而发展起来的一种工艺。SNCR技术投资较少，且运行成本较低和占地面积小，但受温度、停留时间和还原剂喷入方式条件限制较多，对氨的逃逸也需要严格控制，而且脱硝效率较低。SCR技术氨的逃逸量小，脱硝效率高，但是一次投资比较大，且运行成本高，占地面积也大。
SNCR-SCR工艺设计了两个反应区：首先通过锅炉炉墙上的喷射系统，将还原剂喷入第一个反应区— —炉膛，还原剂与烟气中NOx在炉膛的高温环境中发生非催化还原反应，进行初步脱氮：随后未反应完的还原剂进入混合工艺的第二个反应区— —反应器，进行选择性催化还原反应，实现进一步脱氮。SNCR.SCR工艺就是结合SNCR和SCR的特点，利用SNCR反应后逃逸的氨供给SCR反应，既解决了SNCR的氨逃逸问题，同时也节省了SCR催化剂的使用量，最重要的是省去了SCR的AIG喷氨系统，简化设备，节省投资，但是该技术系统比较复杂，运营管理比较繁琐，对技术要求也较高。
3 结束语
目前，我国的燃煤电厂烟气脱硝已处于工业示范阶段，对脱硝技术的选择应根据我国的实际情况，特别是经济承受能力，选用何种控制技术，应因地制宜，充分利用当地资源，做到经济上可行，技术上成熟，运行可靠。同時，加大对燃煤电厂烟气脱硝技术的研究力度。
参考文献：
[1] 苏永.火力发电厂烟气脱硝技术研究[J].热电技术，2013，（02）.
[2] 赵全中，田雁冰.火电厂烟气脱硝技术介绍[J].内蒙古电力技术，2012，（04）.
[3] 郑晓峰，包正强，冯耀勋，贾明生.选择性催化还原烟气脱硝技术（SCR）的实践与探讨[J].节能，2013，（02）.
关键词：电厂烟气；脱硝技术；研究
中图分类号：TU834文献标识码： A
1 脱硝技术概述
采用改进工艺和设备、改进燃烧以减少或抑制NOx生成量的低NOx燃烧技术和尾部排气脱硝技术。通常把通过改变燃烧条件来降低燃料燃烧过程中产生的NOx的各种技术措施统称为低氮氧化物（NOx）燃烧技术，与尾部排气脱硝技术相比，低NOx燃烧技术相对简单，但该方法脱硝效率有限，且往往会降低热效率，使得不完全燃烧热损失增加。目前，采用各种低NOx燃烧技术一般可以使NOx的质量分数降低20% ～60%，但若要使烟气中NOx的质量分数有更大程度的降低，还须采用烟气脱硝技术和研究新的低NOx燃烧技术（如水煤浆燃烧、沸腾燃烧等）。烟气脱硝技术是指通过各种物理、化学过程使烟气中的NOx还原为氮气（N）和其他物质，或者将NOx中不溶于水的NO氧化为易溶于水的NO2，然后通过碱吸收剂吸收（或是直接通过溶液吸收）。按反应体系的状态，烟气脱硝技术大致分为干法和湿法2类：干法主要包括选择性催化还原法（CSCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、电子束照射法（EB）等，湿法主要包括酸吸收法和碱吸收法等。
2 烟气脱硝技术
2.1 选择性催化还原法（SCR）
目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR 2种。此2种法都是利用氨对
NOx的还原功能，在催化剂的作用下将NOx（主要是NO）还原为对大气没有多少影响的N2和水，还原剂为NH3。在尿素法SCR中，先利用一种设备将尿素转化为氨之后输送至SCR触媒反应器，转换的方法是将尿素注入分解室中，此分解室提供尿素分解所需之混合时间、驻留时间及温度，由此室分解出来的氨基产物即成为SCR的还原剂，通过触媒实施化学反应后生成氨及水。在整个工艺的设计中，通常是先使氨蒸发，然后和稀释空气或烟气混合，最后通过分配格栅喷入SCR反应器上游的烟气中。在SCR脱硝工艺中，影响脱硝效率的主要因素为反应温度、反应时间、催化剂性能、NH3与NOx的摩尔比等。SCR系统NOx脱除效率通常很高，添加到烟气中的氨几乎完全和NOx反应，部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说，对于新的催化剂，氨逃逸很少，但随着催化剂失活、SCR脱硝过程副反应或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸会增加。一般在设计时保证氨的逃逸率在0.003‰～0.005‰。SCR反应器在锅炉烟道中一般有3种不同的安装位置，即热 高灰布置、热段/低灰布置和冷段布置。
2.1.1 热段/高灰布置。反应器布置在空气预热器前温度为350℃左右的位置，此时烟气中所含有的全部飞灰和NOx均通过催化剂反应器，反应器工作在“不干净”的高尘烟气中。由于这种布置方案的烟气温度在300～400℃的范围内，适合于多数催化剂的反应温度，因而它被广泛采用。
2.1.2 热段/低灰布置。反应器布置在静电除尘器和空气预热器之间，温度为300～400℃ 的烟气先经过电除尘器以后再进入催化剂反应器，这样可以防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和将反应器磨损或堵塞，但烟气中的SO3始终存在，因此，烟气中的NH3和SO3反应生成硫酸氨而发生堵塞的可能性仍然存在。
2.1.3 冷段布置。反应器布置在烟气脱硫装置（FGD）之后，催化剂将完全工作在无尘、无SO2，的“干净”烟气中，由于不存在飞灰对反应器的堵塞和腐蚀问题，也不存在催化剂的污染和中毒问题，因此可以采用高活性的催化剂，减少反应器的体积并使反应器布置紧凑。
2.2 选择性非催化还原（SNCR）技术
选择性非催化还原（SNCR）技术是在没有催化剂作用下，向800℃～ 1100℃炉膛中喷人还原剂（如氨气、氨水或者尿素等），还原剂迅速热解成NH3与烟气中NOx反应生成N2。SNCR 脱硝技术的主要影响因素为温度、还原剂类型、烟气中的氧气等。
2.2.1 温度对SNCR 脱硝技术的影响。温度对SNCR 脱硝技术起主导作用。一般认为温度范围为800℃～1100℃较为适宜，即最佳温度窗口，但随反应器类型的变化而有所不同。当温度过高时，NOx的脱除率由于氨气的热分解而降低；温度过低时，NH3的反应速率下降，化学反应进行得不够彻底，NOx脱除率也会下降，同时未参与反应的NH3增加也会造成氨气泄漏。
2.2.2 不同的还原剂对SNCR 脱硝技术的影响。氨水和尿素是SNCR 工艺中常用的还原剂。但在反应过程中，随着还原剂的不同，其最佳温度窗口也不同。从最高效率温度比较：800℃以下，氨水的脱硝效率最好；尿素则是900℃效果最好的还原剂；从最佳温度窗口比较：氨水的最佳温度窗口最宽，从700℃～ 1 000℃；尿素的较窄，除了900℃的最佳脱硝高峰以外，其他温度脱硝效果均会下降。
2.2.3 烟气中的氧气对SNCR 脱硝技术的影响。适量的氧气是SNCR 还原反应进行的一个重要因素，在没有氧气存在的条件下，NOx脱除效率很低；氧气浓度从2%增到4%，NOx脱除效率稳定在一定的水平，但随氧气浓度进一步增加，脱硝效率反而下降。因为过量的氧气会氧化NH3，使NH3泄漏减小，但增加了NOx的排放量。
2.3 SNCR.SCR脱硝技术
SNCR.SCR脱硝技术是把SNCR技术和SCR技术进行有效的组合，提高脱除NOx脱除效率的一种技术，它是结合了SCR技术脱硝效率高、SNCR技术投资省的特点而发展起来的一种工艺。SNCR技术投资较少，且运行成本较低和占地面积小，但受温度、停留时间和还原剂喷入方式条件限制较多，对氨的逃逸也需要严格控制，而且脱硝效率较低。SCR技术氨的逃逸量小，脱硝效率高，但是一次投资比较大，且运行成本高，占地面积也大。
SNCR-SCR工艺设计了两个反应区：首先通过锅炉炉墙上的喷射系统，将还原剂喷入第一个反应区— —炉膛，还原剂与烟气中NOx在炉膛的高温环境中发生非催化还原反应，进行初步脱氮：随后未反应完的还原剂进入混合工艺的第二个反应区— —反应器，进行选择性催化还原反应，实现进一步脱氮。SNCR.SCR工艺就是结合SNCR和SCR的特点，利用SNCR反应后逃逸的氨供给SCR反应，既解决了SNCR的氨逃逸问题，同时也节省了SCR催化剂的使用量，最重要的是省去了SCR的AIG喷氨系统，简化设备，节省投资，但是该技术系统比较复杂，运营管理比较繁琐，对技术要求也较高。
3 结束语
目前，我国的燃煤电厂烟气脱硝已处于工业示范阶段，对脱硝技术的选择应根据我国的实际情况，特别是经济承受能力，选用何种控制技术，应因地制宜，充分利用当地资源，做到经济上可行，技术上成熟，运行可靠。同時，加大对燃煤电厂烟气脱硝技术的研究力度。
参考文献：
[1] 苏永.火力发电厂烟气脱硝技术研究[J].热电技术，2013，（02）.
[2] 赵全中，田雁冰.火电厂烟气脱硝技术介绍[J].内蒙古电力技术，2012，（04）.
[3] 郑晓峰，包正强，冯耀勋，贾明生.选择性催化还原烟气脱硝技术（SCR）的实践与探讨[J].节能，2013，（02）.