探析火电厂锅炉烟气脱硫脱硝协同控制技术

探析火电厂锅炉烟气脱硫脱硝协同控制技术

高延峰

滨化集团股份有限公司 山东省滨州市 256600

摘要： 火力发电是我国电力能源的重要产生方式，火力发电主要采用中小型锅炉利用煤炭燃烧产生热量，将该热量传递到水或者其他介质中使水产生一定指标的水蒸气，水蒸气通过高压缸中压缸推动汽轮发电机发电，从而产生电能。这种发电方式会产生大量的烟气，烟气中包含对污染环境以及对人体有害的气体。为了消除烟气中的硫、硝等有毒气体，火电厂采用了脱硫或者脱硝的技术对烟气进行处理，并取得了一定的成果，但是传统的脱硫脱硝技术存在成本较高、操作工艺复杂以及性能不稳定的缺点。针对以上问题，通过协同控制的烟气去硫去硝技术得到发展与应用，本文将针对烟气中的硫硝脱除的背景、必要性、技术原理以及技术应用等方面展开探究，旨在探索优良的烟气硫硝脱除协同控制技术。

关键词： 火电厂；锅炉烟气；脱硫脱硝；协同控制技术

一、引言

伴随着我国经济水平的不断发展进步，工业生产以及居民生活对于用电量的需求越来越大。而目前我国的电力产生方式主要依赖于火力发电。因此，如果火力发生产生的烟气不能得到有效的控制，将会对环境污染产生长期而严重的影响。火电厂发电过程中，煤炭燃烧产生的烟气中包含大量的二氧化硫以及氮氧化物，这些是常规的空气污染物同时也是烟气中的典型污染物。为了控制并减少煤炭燃烧产生的污染物，我国先后颁布了一系列的法律法规，并且随着人们对于环境问题的日益重视，法律法规中对于污染物的排放指标也更加严格。火力发电厂中传统的烟气硫硝脱除技术难以达到稳定的硫硝脱除效果以适应更低的排放标准，此外，传统的硫硝脱除技术存在设备成本高、操作过程繁琐等弊端，为此本文将详细分析烟气脱硝中的硫硝脱除技术及其应用。

二、火电厂锅炉烟气脱硫脱硝背景与必要性

火电厂锅炉中排放的烟气包含大量的硫硝等污染物，对于环境以及人体产生的安全风险主要体现在以下方面：

1. 对于人体健康产生严重的隐患，这主要是由于烟气中的二氧化硫等气体会刺激呼吸系统，使人体细胞中氧气的运载能力下降，造成人体的缺氧严重情况下会造成中毒窒息。

2. 对于环境安全产生严重的隐患，这主要是由于烟气中的NxOx与CxHx通过紫外线的照射会产生光化学烟雾，并且经过沉降会形成酸雨，对植被产生严重破坏。此外经过二次化学反应会生成污染颗粒，造成空气雾霾。

尽管我国出台了一系列的环境保护、大气污染物控制法规，但是用电量需求的增加使得锅炉污染物的排放问题依然很严峻。针对这些问题有必要对硫硝脱除技术进行研究并制定出合理的烟气硫硝脱除技术方案。

三、火电厂锅炉烟气脱硫脱硝技术概述

烟气硫硝脱除技术主要采用选择性还原法使得烟气中的NOx在催化剂NH₃的作用下产生N2与水，因此从脱硝效果上来看，催化剂在整个处理过程中起到了关键性的作用。其中需要注意的是催化剂的层数按照3层来进行设计。前两层在设计指标上应当满足脱硝率不小于75%，最后一层的脱硝率不小于87.5%。在整个脱硝过程中，还原剂应当采用液氨，使得排放后的NO2气体满足国家标准。

四、火电厂锅炉烟气脱硫脱硝技术应用

目前在NO化物的排放控制技术从燃烧物的燃烧过程上来说一般可以分为，燃烧前的处理、燃烧过程中的处理以及燃烧后的处理。这三种方式各有其优缺点。第一种方式是前处理，因此它能够从源头上进行处理，这种方式能够较好的抑制污染物的排放，但是其处理成本较高，较难进行大规模应用。在第二种方式中应用较多的是低氮处理方式，这种处理方式是通过控制燃料燃烧过程中空气与燃料的比例，使其达到一种较难形成NO化物的环境状态，因此是属于燃烧过程中的NO化物控制技术。第三种方式是对燃烧后形成的NO化物，通过分析其化学性质通过氧化剂、还原剂、吸附剂等方法来去除锅炉烟气中的NOx。

1. SNCR技术

选择性非催化还原烟气脱硝技术SNCR技术主要是采用含有氨的还原剂对含有NOx的烟气进行处理。含有氨的还原剂与含有NOx的烟气在850-1100℃的高温下进行反应生成N2以及水。该方法的脱硝率取决于还原剂与烟气的混合程度、温度、还原时间等因素。总体来看，该方法的脱硝率在25%-40%之间，脱硝率比较低。但是其存在着成本较低，推广性较好的优点。

2. SCR技术

选择性催化还原技术是采用氨等还原剂在合适的温度下与选择性的与NOx进行结合，通过反应形成N2与水。一般来说SCR技术中采用的金属催化剂包括二氧化钛等，可以根据合适的相应的催化剂选择合适的催化温度使其达到合理的脱硝效果。SCR技术与SNCR技术相比，具有较大范围还原剂温度作用时间，因此其温度区间较为容易控制，此外其脱硝效率可以达到90%以上，相比于SNCR效率更高。

3. SNCR-SCR混合技术

SNCR-SCR混合技术采用了尿素作为催化剂通过分段控制温度，减少催化剂的使用量，从而降低了设备被腐蚀以及堵塞的可能。此外，这种混合技术能够减小系统的压力，从而降低能耗。并且通过较为精准的控制能够获得稳定的减排效果，排出的NOx远远低于

。

4. OTC技术

OTC技术（有机催化烟气治理技术）通过利用催化剂的特有的性质，与H₂SO₃(SO2与水形成的化合物)形成了共价化合物，这种共价化合物的稳定性很高，不容易被分解，能够使其继续氧化形成硫酸铵。OTC技术在工业烟气处理中应用广泛，在国内的电力、热力以及石化公司中均有应用。

5. 氨气脱硫技术

与脱硝方法类似脱硫方法一般也可分为燃烧前的脱硫处理、燃烧中的脱硫处理以及燃烧后的脱硫处理。通常按照含水量的多少可以分为潮湿法处理、干燥法处理以及半干燥法处理。氨气脱硫技术主要采用氨气来吸收SOx,最终来形成硫酸铵。

氨气脱硫技术不仅脱硫效率高而且使用成本较低，适用于老旧锅炉的烟气脱硫改造工程。除此之外，在脱硫过程中形成的硫酸铵可以作为化肥使用，因此该方法具有良好的经济效益。

6. 湿法硫硝脱除技术

通常锅炉烟气中产生的污染气体中往往是SOx与NOx同时存在，这种情况下同步协同硫硝脱除技术成为研究的热点。根据烟气中转化形式的不同分为、干燥法、潮湿法以及半干燥法的硫硝同时脱去技术。湿法同步硫硝脱离技术采用了NO的助融剂，通过助溶剂与NO发生络合反应，来去除烟气中的SO2与NO，但是该方法存在反应时间较长的缺点。因此，不适合于大规模的应用。

7. 氧化法

氧化剂的选择对于烟气中的硫硝去除至关重要，根据烟气中的NO与SOx选择合适的氧化剂从而达到硫硝脱除的目的。如采用次氯酸钠作为氧化剂能够去除烟气中53%的NO以及100%的SOx。另外一种广泛应用的氧化剂为O3,这是由于臭氧的氧化能力极强，并且能够反应物对环境没有污染，臭氧法在工业烟气处理中得到了大量的应用，并且由于其良好的排放性能，应用前景广阔。

五、总结

火电厂锅炉烟气硫硝脱除一体化协同控制技术意义长远且对于环境保护以及人类健康十分必要。本文详细分析了硫硝脱除一体化控制技术在工业烟气排放控制中的应用，并详细分析了每种技术的原理以及优缺点。通过火电厂锅炉烟气的实际排放情况选择合理的硫硝抑制技术从而到达硫硝去除保护环境以及降本增效的目的。

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