火电厂SCR烟气脱硝系统分析

火电厂SCR烟气脱硝系统分析
发布时间：2021-04-25T15:48:18.830Z 来源：《城镇建设》2021年第3期作者：黄英荣
[导读] 随着计算机技术的发展，国内外越来越多的学者利用计算机仿真技术，
黄英荣
四川广安发电有限责任公司四川广安638000
摘要：随着计算机技术的发展，国内外越来越多的学者利用计算机仿真技术，对ＳＣＲ反应器系统进行了流场仿真优化设计，但是，大多数都是集中在速度均匀性、浓度均匀性方面，对于温度场的均匀性还未曾见到；其次，当前在非电行业脱硝系统处理烟气温度普遍较低，大致在１００～３００℃范围内，而行业内对低温ＳＣＲ催化剂的应用效果尚不明确，并且其价格是普通催化剂的２～３倍以上；再次，电力行业脱硝反应器在低负荷运行条件下，为了保证正常的高温催化剂效率，温度必须控制在３２０～４２０℃，此时必须引入高温烟气与低温烟气混合。

因此，采用升温法（利用高炉煤气燃烧产生的高温烟气加热进入脱硝系统的低温烟气）ＳＣＲ技术，成为众多企业的首选，但高低温烟气在有限空间内的均匀混合是制约本技术发展的关键问题。

关键词：电厂锅炉；脱硫脱硝；技术
引言
1979年我国确立了排污收费制度，选择对大气污染、水污染、固体废物、噪声四类污染物开征排污费。

《中华人民共和国环境保护税法》是我国首部专门体现“绿色税制”、推进生态文明建设的单行税法。

利用税收督促企业改进工艺减少排放，多排多缴税，少排少缴税，治污减排的力度越大，享受的税收减免就越多，税收优惠门槛降低，减免优惠政策分两档——纳税人排放应税大气污染物或者水污染物的浓度值低于国家和地方规定的污染物排放标准百分之三十的，减按百分之七十五征收环境保护税。

纳税人排放应税大气污染物或者水污染物的浓度值低于国家和地方规定的污染物排放标准百分之五十的，减按百分之五十征收环境保护税。

在有力的税收杠杆作用下，对采用先进环保治理技术、先进环保设备设施以及率先对环保设备升级改造的企业，这种正向激励机制极大地调动了高污染、高耗能企业控制污染物排放的积极性。

1 SCR烟气脱硝技术实践
某钢铁企业共建设2台500m2带式烧结机，投产之初，环保“三同时”配套建设了脱硫除尘设施，烟气净化处理以脱硫、除尘为主，无脱硝功能。

该烧结工序排放烟气特点为：（1）烟气量大。

机头烟气量150万m3/h，废气氧含量高，一般在18%左右；（2）含湿量大。

烧结烟气含水量在10%~15%左右；（3）烟气温度较低且变化大。

烧结烟气温度为100~150℃。

（4）烟气含有一定量的氯化氢（HCl）、氟化氢（HF）、硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）等腐蚀性气体，氮氧化物排放浓度随原燃料的波动较大，排放浓度一般在200~300mg/m3。

目前，烧结烟气SCR脱硝工艺主要分为脱硫前、后脱硝两种，为了满足SCR烟气脱硝技术的温度要求，脱硫前后的烟气均需要先经过GGH 换热器加热，再经热风炉补热后，才能被送入SCR脱硝装置中。

考虑烧结烟气流量大、温度低的特点，当前烧结烟气脱硝工艺一般是选用中低温SCR脱硝技术。

2 SCR脱硝技术工艺改进
SCR脱硝技术工艺改进：主要是指烟气的升温再加热，利用SCR脱硝反应器出口的高温烟气，或者钢厂高炉煤气，对反应入口的低温烟气进行升温加热，使烟气温度处于最佳的反应温度窗口320~420℃范围内。

但如果加热后烟气温度较高时，会造成催化剂烧结或者催化剂结晶，将导致整个脱硝系统设备的加大，以及整个投资增大；加热后的烟气温度较低时，系统中的副产物硫酸铵盐的粘性较大，会造成催化剂失去化学活性；而飞灰的粘结，将造成系统下游设备和管道的腐蚀和堵塞。

同时因为烧结烟气粉尘颗粒的琢磨性较强，因此建议在脱硝前除尘和脱硫，即电除尘+（半）干法脱硫+布袋除尘+SCR脱硝工艺。

烧结烟气脱硝前的一级除尘为高效电除尘技术，因烧结烟气中粉尘颗粒中含有大量的金属氧化物、金属、一些没有完全燃烧的颗粒物质、二英类污染物质组成，粉尘颗粒的浓度较大、粘性和琢磨性较强，机头电除尘可以起到预除尘的作用，大大减少了有毒有害物质进入后面脱硫脱硝副产物中，保证了后续脱硫脱硝系统的安全稳定运行。

烧结烟气中的硫氧化物主要来自铁矿粉、煤粉、高炉炉灰、钢渣等原料，据统计，钢铁行业排放的硫氧化物中有大约50~70%是来自于钢铁烧结工段。

对脱硝前的硫氧化物的控制主要是前段低硫原料的控制，以及后器烧结脱硫技术控制。

因湿法脱硫存在脱硫后烟气温度低、石膏雨、腐蚀、运行成本高等问题，目前烧结烟气脱硝前主要为（半）干法脱硫技术。

3电厂锅炉的脱硫技术
3.1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。

3.2干法脱硫
干法脱硫技术，顾名思义，也就是确保脱硫工作的干燥程度，干法脱硫在实际应用过程中必须要确保电厂环境的干燥情况，使用颗粒状或粉状的化学吸收剂来有效去除电厂锅炉产生废气中所含的硫物质，经过一系列的化学反应后，最终得到的是干粉状态的产物。

通过深入的实践调查发现，在此化学反应过程中，一般不会产生废硫、废气以及废水，与其他脱硫技术相比，干法脱硫技术的环保性能比较强，且不会对锅炉本身造成损坏。

就现阶段电厂锅炉采用的干法脱硫技术而言，主要可分为两种：一种是荷电干式喷射法，另一种是等离子体法。

其中，荷电干式喷射法主要是利用化学吸收剂进行，通过增强锅炉中硫的反应程度，缩减反应的过程，以此来有效提升脱硫工作的效率和质量；而等离子体法主要是通过高能电子对锅炉中硫进行电力分解，最终得出硝铵化肥和硫铵，并将其应用于农业生产工作中，这样做不仅达到了锅炉脱硫的目的，也使得锅炉中的硫物质得到了充分的利用。

3.3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。

结束语
烧结烟气中污染物成分复杂，运行工况不稳定，给SCR脱硝带来了很多的负面影响。

本文通过对烧结烟气成分的分析，研究对脱硝系统的影响，可以有针对性地采取一些预防控制措施，如烟气调质、提高吹扫频次和强度、提高除尘效率或增加网链装置、控制反应温度等，进而实现SCR脱硝系统稳定运行。

参考文献
参考文献
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