劉光華

(霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電公司方山發(fā)電廠，山西 呂梁 033000)

引 言

燃煤發(fā)電技術(shù)是我國(guó)發(fā)電的主要技術(shù)，占有較主要的地位。而火力發(fā)電是燃煤電廠的助力技術(shù)，所以燃煤電廠想要實(shí)現(xiàn)環(huán)保的目標(biāo)就是要對(duì)降低火電發(fā)電中氮氧化物的排放量。這時(shí)SCR煙氣脫硝技術(shù)水平就成為關(guān)鍵，決定發(fā)電企業(yè)的氮氧化物排放量是否在國(guó)家要求的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)[1]。

1 氮氧化物的產(chǎn)生機(jī)理

燃煤電廠在發(fā)電過程中產(chǎn)生氮氧化物的原理是十分復(fù)雜的，研究技術(shù)人員以產(chǎn)生氮氧化物位置的不同為劃分標(biāo)準(zhǔn)，大致將發(fā)電中氮氧化物劃分為兩種，第一種是在燃料區(qū)的位置形成的氮氧化物，第二種是在熱力區(qū)位置形成的氮氧化物。其實(shí)在富燃料區(qū)的位置也有形成的氮氧化物，但是這部分的氮氧化物產(chǎn)生的量非常少，同時(shí)產(chǎn)生的速度過快，所以研究技術(shù)人員在產(chǎn)生機(jī)理時(shí)不對(duì)這部分氮氧化物進(jìn)行研究。分析第一種氮氧化物的結(jié)合方式是氮碳的形式，產(chǎn)生的化合物形狀不是環(huán)狀就是鏈狀的[2]。第二種氮氧化物產(chǎn)生的原因是其中氧原子的自由基發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的形式鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。通過對(duì)比分析，研究人員發(fā)現(xiàn)原料的燃燒形式?jīng)Q定了氮氧化物排放量的大小。比如對(duì)原料進(jìn)行燃燒時(shí)候的溫度，對(duì)原料進(jìn)行燃燒時(shí)候的空氣系數(shù)等。其實(shí)發(fā)電過程中燃燒煤炭，其中氮氧化物存在的形式基本是CO形式，在氮氧化物中的占比超過了九成。

2 氮氧化物的危害

在火電廠發(fā)電過程中燃燒煤原料，燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物對(duì)人、動(dòng)物、生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生傷害較大。比如人在呼吸時(shí)吸入氮氧化物，會(huì)對(duì)呼吸道形成傷害，導(dǎo)致人體的血液在循環(huán)工作時(shí)其中的血紅蛋白含量數(shù)值與正常的數(shù)值不相符，從而形成缺氧的狀態(tài)。氮氧化物還會(huì)隨著大氣和水進(jìn)入土地中，破壞土地的酸堿平衡，從而破壞整個(gè)的生態(tài)系統(tǒng)，導(dǎo)致農(nóng)作物不能夠正常的生長(zhǎng)，排放的氮氧化物還會(huì)與雨水進(jìn)行反應(yīng)，讓下降的雨水變?yōu)樗嵊?，破壞農(nóng)業(yè)和林業(yè)的生長(zhǎng)環(huán)境，更會(huì)隨著雨水進(jìn)入到生態(tài)的水系統(tǒng)中，破壞生態(tài)水的酸堿度，讓水中的浮游生物無法繼續(xù)存活，導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈的斷裂；還有就是酸性的雨水還會(huì)對(duì)地面的建筑進(jìn)行破壞，不斷的腐蝕建筑物，減少了建筑物的使用周期[3]。無論是在生活還是生產(chǎn)上都給人們帶來不小的麻煩。

3 火電廠氮氧化物減排技術(shù)

我國(guó)火電廠對(duì)氮氧化物減排使用最多技術(shù)有兩種。第一種是優(yōu)化燃燒系統(tǒng)，從源頭上減少生成氮氧化物的產(chǎn)量;第二種是SCR煙氣脫硝技術(shù)，在排放前進(jìn)行處理，減少排放物中硝的含量，從而降低排放物中氮氧化物的占比。

我國(guó)優(yōu)化燃燒系統(tǒng)的工作有以下幾個(gè)形式：

1) 在火電廠鍋爐的熱效率不變的情況下，將燃燒氧量控制在科學(xué)合理的范圍內(nèi)，盡量讓飛灰中碳的占比降到最低。

2) 經(jīng)過研究技術(shù)人員的計(jì)算，合理更改三次風(fēng)的比例。

3) 在火電廠鍋爐的熱效率不變的情況下，讓進(jìn)風(fēng)開度達(dá)到合理的最大數(shù)值，讓鍋爐內(nèi)部火焰能夠充分燃燒。

4) 對(duì)配風(fēng)的方式進(jìn)行優(yōu)化，研究技術(shù)人員建議使用束腰形，這樣能保證鍋爐燃燒效率最大，盡可能的降低氮氧化物的生成量[4]。

5) 對(duì)火電廠的燃燒原料煤進(jìn)行分析，燃燒前確定原料煤的煤粉細(xì)度，根據(jù)確定的煤粉細(xì)度確定制粉系統(tǒng)，進(jìn)行科學(xué)的混配摻燒，增加鍋爐燃燒熱效率的最大數(shù)值，盡可能降低氮氧化物的生成量。

對(duì)尾部煙氣進(jìn)行脫硝時(shí)，使用技術(shù)根據(jù)使用頻率，技術(shù)大致可以分為三種。第一種是選擇性催化還原脫硝技術(shù)，就是常說的SCR技術(shù)。第二種是選擇性非催化還原脫硝技術(shù)，就是常說的SNCR技術(shù)。第三種是將兩種技術(shù)一起使用的混合脫硝技術(shù)。三種技術(shù)的比較，如表1所示。

表1 三種技術(shù)的比較

4 選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)(SCR)

選擇性催化還原脫硝技術(shù)，就是常說的SCR技術(shù)的流程圖，如圖1所示。

圖1 SCR技術(shù)原理流程圖

煙氣SCR脫硝技術(shù)中，最核心的物質(zhì)是SCR的催化劑。在SCR的催化劑中最常使用的蜂窩式SCR催化劑。因?yàn)樵摯呋瘎┑挠兴膫€(gè)優(yōu)勢(shì)，第一個(gè)優(yōu)勢(shì)是其表面積大；第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是其反應(yīng)的活性高；第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是該催化劑擁有單體硬化技術(shù)，可以提高其的強(qiáng)度和耐磨度；第四種優(yōu)勢(shì)是能夠適應(yīng)的溫度范圍大。溫度的范圍是270 ℃～450 ℃。這四種優(yōu)勢(shì)能夠提高煙氣SCR脫硝技術(shù)的效率和效果。

催化劑的生產(chǎn)工藝流程為：混煉→陳腐→過濾→擠出→初級(jí)干燥→二級(jí)干燥→煅燒→切割→端面硬化→產(chǎn)品組裝[5]。

其中流程的混煉是在設(shè)備進(jìn)行低俗攪拌時(shí)加入相應(yīng)的生產(chǎn)輔料。始終監(jiān)測(cè)泥料的酸堿度，在泥料的酸堿度的數(shù)值在7.8～8.4時(shí)，將泥料導(dǎo)入陳腐設(shè)備里密封。陳腐是在20 ℃～30 ℃的溫度下，濕度在80%以上時(shí)。對(duì)保證泥料的均勻度。過濾是在50 ℃的溫度下，該溫度是防止泥料在進(jìn)行擠壓時(shí)水分的揮發(fā)。擠出是使用專用的設(shè)備，將初步擠壓的泥料進(jìn)行最后的壓成工作，讓泥料形成蜂窩狀，其中最后的尺寸和面積是由使用設(shè)備和使用要求來確定的。初級(jí)干燥是利用升高溫度來減少泥料中水分，利用的原理是水分的蒸發(fā)，以此取得濕度較低的坯子，該過程需要進(jìn)行多次，是為了保證催化劑的應(yīng)力變化波動(dòng)變小，所有部位受力大小一致。二級(jí)干燥是催化劑經(jīng)過初級(jí)干燥后，基本形態(tài)已經(jīng)形成，這時(shí)直接煅燒，由于催化劑里水分占比還是超過規(guī)定數(shù)值的，導(dǎo)致催化劑在煅燒時(shí)容易斷裂[6-7]。所以二級(jí)干燥目的是將水分的占比控制在3%之下，期間可以使用鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備加快提高效率。煅燒時(shí)候的關(guān)鍵是要注意溫度。催化劑在剛開始時(shí)，一定要進(jìn)行恒溫，恒溫結(jié)束后才可以升溫，最后是進(jìn)行降溫。恒溫階段是讓物質(zhì)之間可以進(jìn)行充分的反應(yīng)。整個(gè)流程中，技術(shù)人員一定要仔細(xì)觀察同時(shí)做好補(bǔ)充氧量的工作，保證催化劑的高質(zhì)量。煅燒完成后用切割設(shè)備修整催化劑的大小。再利用硬化助劑增加其強(qiáng)度，增加催化劑的使用時(shí)間。

5 結(jié)語

我國(guó)電力行業(yè)中發(fā)電的主要形式是火力發(fā)電，為了響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召和滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)，研究技術(shù)人員一定要開發(fā)和創(chuàng)新氮氧化物的減排技術(shù)。在減排技術(shù)取得一定的進(jìn)步后，還要提高企業(yè)的管理水平，讓火電廠的氮氧化物的排放量達(dá)到最低，讓火力電廠能夠科學(xué)、綠色、高效的長(zhǎng)久發(fā)展下去。