催化還原反應(yīng)在燃煤鍋爐煙氣脫硝中的應(yīng)用

崔云峰（遼寧撫順石化公司洗滌劑化工廠，遼寧撫順 113000）

催化還原反應(yīng)在燃煤鍋爐煙氣脫硝中的應(yīng)用

崔云峰
（遼寧撫順石化公司洗滌劑化工廠，遼寧撫順 113000）

撫順石化公司洗滌劑化工廠動(dòng)力分廠燃煤鍋爐煙氣脫硝裝置采用選擇性催化還原法（SCR）煙氣脫硝工藝，利用液氨與氮氧化物的氧化還原反應(yīng)以達(dá)到氮氧化物排放達(dá)標(biāo)的目的。通過(guò)對(duì)脫硝裝置的建設(shè)，有效降低了氮氧化物的排放濃度，排放濃度達(dá)到環(huán)保排放要求。

脫硝；氮氧化物；SCR；排放濃度

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展進(jìn)步，能源短缺和環(huán)境污染成為社會(huì)兩大熱點(diǎn)問(wèn)題。燃煤作為主要的能源，使用過(guò)程中所產(chǎn)生的氮氧化物會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，國(guó)家及地方管理部門制定了一系列有關(guān)大氣污染物排放的法律法規(guī)，推動(dòng)企業(yè)開(kāi)展了一系列的環(huán)保設(shè)施改造升級(jí)，同時(shí)也促進(jìn)了企業(yè)生產(chǎn)裝置的技術(shù)革新。本文主要闡述了催化還原反應(yīng)在燃煤鍋爐中的應(yīng)用，并對(duì)其工藝原理及系統(tǒng)運(yùn)行控制進(jìn)行了研究分析。

1　煙氣脫硝裝置改建背景

撫順石化公司洗滌劑化工廠動(dòng)力分廠是洗化廠最大的輔助車間，主要負(fù)責(zé)提供洗化廠的生產(chǎn)、伴熱用蒸汽，建有循環(huán)流化床鍋爐3臺(tái)，全廠小時(shí)用汽量最低18t（夏季），最高60t。根據(jù)《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011的規(guī)定，至2014年7月1日起，燃煤鍋爐氮氧化物排放濃度應(yīng)低于100mg/ m3（標(biāo)），而對(duì)2012年我廠現(xiàn)有鍋爐煙氣中氮氧化物排放濃度統(tǒng)計(jì)，其平均濃度高達(dá)256 mg/m3（標(biāo)），最大值達(dá)到440mg/ m3（標(biāo)），無(wú)法達(dá)到環(huán)保排放要求，因此，3臺(tái)鍋爐的脫硝治理勢(shì)在必行。

1.1氮氧化物的產(chǎn)生

NOx來(lái)源大致有兩種途徑，主要是燃料中含氮化合物在燃燒過(guò)程中被氧化而成，稱為燃料型NOx。另一部分是空氣中的氮?dú)飧邷匮趸傻?，稱為熱力型NOx?；瘜W(xué)反應(yīng)如下：

還有很少一部分來(lái)自于火焰前沿燃燒的早期階段，由碳?xì)浠衔锱c氮?dú)馔ㄟ^(guò)中間產(chǎn)物HCN、CN轉(zhuǎn)化而成的NOx，稱為快速型NOx。

1.2氮氧化物的危害

（1）NOx與大氣中的碳?xì)浠衔镌谧贤饩€的作用下會(huì)引起光化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧，阻礙視線同時(shí)危害人類呼吸系統(tǒng)；

（2）NOx可以形成酸雨，危害土壤、森林、建筑物；

（3）將臭氧還原成氧氣，破壞臭氧層。

1.3目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的鍋爐煙氣脫硝技術(shù)

1.3.1低氮燃燒法

主要方法是通過(guò)改造給煤及進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)分布，達(dá)到降低爐膛內(nèi)溫度、分散供氧避免過(guò)量氧區(qū)最終減少NOx產(chǎn)生的目的。由于受燃煤的影響，通常該法脫硝效率小于50%，由于我廠高峰時(shí)NOx含量達(dá)到440mg/m3（標(biāo)），采用該法無(wú)法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

1.3.2選擇性非催化還原法（SNCR：selective non-catalytic reduction）

是指無(wú)催化劑的作用下，將氨氣等還原性物質(zhì)直接噴入爐膛（還原反應(yīng)適應(yīng)溫度為850-1 100℃），氨氣逃逸率較高。同樣因?yàn)槊撓跣市∮?0%，我廠無(wú)法采用。

1.3.3選擇性催化還原法（SCR：selective catalytic reduction）

原理是在催化劑作用下，氨在350-400℃下有選擇的將NO和NO2還原成N2，該方法可以使脫硝效率大于80%，滿足我廠實(shí)際需求。

2　SCR煙氣脫硝技術(shù)特點(diǎn)

2.1反應(yīng)對(duì)所用催化劑的要求

SCR 技術(shù)通常采用V2O5/TiO2基催化劑來(lái)促進(jìn)脫硝還原反應(yīng)。脫硝催化劑使用高比表面積專用銳鈦型TiO2作為載體，V2O5作為主要活性成分，為了提高脫硝催化劑的熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和抗中毒性能，往往還在其中添加適量的WO3、MoO3、玻璃纖維等作為助添加劑。

催化劑活性成分V2O5在催化還原NOx的同時(shí)，還會(huì)催化氧化煙氣中SO2轉(zhuǎn)化成SO3（反應(yīng)3）。在空預(yù)器換熱元件140～220℃低溫段區(qū)域，SO3與逃逸的NH3反應(yīng)生成高粘性硫酸氫氨（反應(yīng)4），粘結(jié)與粘附煙氣中的飛灰顆粒惡化空預(yù)器元件堵塞與腐蝕。為此，除嚴(yán)格控制氨逃逸濃度小于3×10-6外，應(yīng)盡可能減少V2O5含量，并添加WO3或MoO3，控制催化劑活性，抑制SO2/SO3轉(zhuǎn)化，通常要求煙氣經(jīng)過(guò)催化劑后的SO2/ SO3轉(zhuǎn)化率低于1.0%。

2.2煙氣脫硝工藝流程

煙氣脫硝裝置分為氨區(qū)和脫硝區(qū)兩部分。

2.2.1氨區(qū)工藝流程

運(yùn)氨槽車中的溶氨通過(guò)卸料壓縮機(jī)壓送至儲(chǔ)氨罐，再利用壓差送至氨氣蒸發(fā)器，將溶氨汽化成氨氣，于氨氣緩沖器中儲(chǔ)存并穩(wěn)定。氨氣吸收罐主要用于吸收緊急排放或設(shè)備檢修時(shí)排放的氨氣。氨氣經(jīng)吸收罐中的水吸收后排入廢水池，經(jīng)廢水泵升壓后輸送到廠區(qū)廢水處理廠。

2.2.2脫硝區(qū)工藝流程

來(lái)自于氨氣緩沖器的氨氣與空氣稀釋風(fēng)機(jī)的空氣混合，稀釋至濃度低于5%后，通過(guò)噴射格柵噴入SCR系統(tǒng)上升煙道中，在煙道中經(jīng)過(guò)導(dǎo)流板、混合器和飛灰整流器等與煙氣充分混合，到達(dá)催化劑表面作用生成氮?dú)夂退魵?，而后進(jìn)入鍋爐空預(yù)器。SCR反應(yīng)器為單煙道單反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，催化劑采用垂直布置，采用“2+1”布置形式，即初裝兩層，預(yù)留一層。為防止飛灰堵塞，每層設(shè)置蒸汽吹灰器，定期運(yùn)行。

3　工藝改建前后效果比對(duì)

煙氣脫硝裝置投入運(yùn)行后，煙氣中氮氧化物排放濃度明顯降低，其改建前后排放濃度比對(duì)如表1所示。

表1　煙氣脫硝裝置改建前后氮氧化物排放濃度比對(duì)表

由表1的數(shù)據(jù)可以看出，煙氣脫硝裝置改建后氮氧化物排放濃度穩(wěn)定小于200 mg/m3（標(biāo)），滿足遼寧省環(huán)保排放要求，3臺(tái)鍋爐煙氣脫硝效率平均值可達(dá)87.4%，其脫硝效果較為顯著。

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)鍋爐煙氣脫硝裝置的改建，我廠現(xiàn)有的三臺(tái)鍋爐煙氣中氮氧化物排放濃度均已低于，達(dá)到現(xiàn)行的國(guó)家排放限值要求，減少了石油化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的影響，為保護(hù)環(huán)境盡了微薄之力。

[1] 祝社民，李偉峰，陳英文，等.煙氣脫銷技術(shù)研究新進(jìn)展[J].環(huán)境污染與防治，2005，27（9）：699-703.

[2] 董文彬，朱林，朱法華.火電廠煙氣脫硝容量的合理性探討[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2007，19（6）：40-43.

[3] 李芳，周新良.火電廠選擇性催化還原法脫硝技術(shù)[J].江蘇鍋爐，2011，（1）.

Catalytic Reduction in Coal-fired Boiler Flue Gas Denitrification Application

Cui Yun-feng

Fushun Petrochemical Company chemical detergent plant boiler flue gas of coal-fired power plant denitration device using selective catalytic reduction（SCR）flue gas denitrification processes，ammonia and nitrogen oxides by the oxidation-reduction reaction of nitrogen oxide emissions in order to achieve compliance purposes.By denitration apparatus construction，effectively reducing the concentration of nitrogen oxides emissions to meet environmental emission concentration emission requirements.

denitrification；nitrogen oxides；SCR；emission concentration

TM621

B

1003-6490（2016）03-0046-02

2016-03-06

崔云峰（1982—），男，遼寧營(yíng)口人，工程師，主要研究方向?yàn)槭突ぁ?/p>