燃燒化石燃料對(duì)環(huán)境的危害是當(dāng)今世界性的嚴(yán)重問題。化石燃料在燃燒過程中必須釋放二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等有害化學(xué)物質(zhì)，這些有害物質(zhì)直接或間接地危害人畜，引起身體癌變，產(chǎn)生酸雨，形成溫室效應(yīng)。對(duì)此，國(guó)家要求電力企業(yè)必須配備脫硝裝置，以減少對(duì)環(huán)境的破壞。文章分析了燃煤鍋爐脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化。

目前的動(dòng)力供給主要由燃煤提供，但在提升能源供給的同時(shí)，燃煤過程中產(chǎn)生大量的氮氧化物，主要包含NO、N2O及NO2。如果不及時(shí)有效地控制燃煤產(chǎn)生的氮氧化物，會(huì)對(duì)我們的生活產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。為了消除這種現(xiàn)狀，必須采用更經(jīng)濟(jì)、更準(zhǔn)確的脫硝系統(tǒng)，降低燃煤過程中產(chǎn)生的氮氧化物，因此優(yōu)質(zhì)的脫硝系統(tǒng)具有一定的研究?jī)r(jià)值。

1現(xiàn)階段我國(guó)燃煤的脫硝狀況

我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在燃煤技術(shù)的應(yīng)用和脫硝技術(shù)的應(yīng)用都有一定的差距。從我國(guó)脫硝技術(shù)來看，我國(guó)大部分燃煤機(jī)組采用催化劑脫硝技術(shù)方法，選用催化劑脫硝方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，脫硝率高，脫硝過程中不產(chǎn)生副產(chǎn)品，因此該技術(shù)在國(guó)際上泛應(yīng)用。從脫硝技術(shù)和設(shè)備來看，我國(guó)大部分燃煤企業(yè)以引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)為主，個(gè)別企業(yè)在引進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行消化、吸收和創(chuàng)新，也研發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的選用催化劑脫硝方法的關(guān)鍵技術(shù)。

2建設(shè)脫硝產(chǎn)業(yè)存在的主要問題

2.1脫硝技術(shù)掌握技術(shù)不足

我國(guó)在煤炭脫硝產(chǎn)業(yè)進(jìn)步明顯，但其核心技術(shù)也難以突破，脫硝技術(shù)和設(shè)備仍以進(jìn)口為主，沒有形成自主完整的脫硝技術(shù)解決方案。

2.2催化劑實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化

脫硝技術(shù)的核心技術(shù)是脫硝催化劑，但目前我國(guó)脫硝技術(shù)需要向國(guó)外進(jìn)口脫硝催化劑，沒有形成自主產(chǎn)業(yè)鏈，我國(guó)燃煤電力成本高。燃煤企業(yè)在使用脫硝催化劑的時(shí)候，脫硝催化劑的選擇和設(shè)計(jì)等方面都是由脫硝催化劑廠家提供的，增加了承包方和使用方的協(xié)調(diào)難度，可能帶來質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

流場(chǎng)設(shè)計(jì)對(duì)脫硝系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)可靠性運(yùn)行中起著重要作用，同時(shí)在燃煤設(shè)備整體正常運(yùn)行中起著重要作用。催化劑廠家在流場(chǎng)設(shè)計(jì)上如果設(shè)計(jì)不合理，催化劑表面的氣流、溫度和氨濃度分布就不能滿足使用要求，不僅會(huì)影響脫硝效果，還會(huì)出現(xiàn)催化劑積灰、堵塞等問題，影響正常生產(chǎn)。

2.3脫硝催化劑行業(yè)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管

因?yàn)槲覈?guó)各個(gè)燃煤企業(yè)所采用的脫銷系統(tǒng)各不相同，相關(guān)部門在制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)也沒有統(tǒng)一的體系進(jìn)行參考，造成在脫硝產(chǎn)業(yè)上缺乏系統(tǒng)的考慮，影響脫硝產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。催化劑的廠家都是按照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行翻譯來的標(biāo)準(zhǔn)作為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)。催化劑產(chǎn)品之間的差異很大，因此在同一檢查指標(biāo)的定義上也有差異，催化劑的使用者無法真正從質(zhì)量和優(yōu)先催化劑來判斷是催化劑行業(yè)急需解決的問題。

3減少燃煤排放的主要方法燃煤鍋爐脫硝系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化分析

氮氧化物是化學(xué)燃料在燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物質(zhì)，不僅傷害了人的呼吸系統(tǒng)，還傷害了動(dòng)植物，破壞了臭氧層。一氧化氮進(jìn)入大氣后，與氧化合成二氧化氮，二氧化氮成為硝酸根，硝酸根被雨沖走落在地上形成酸雨，氮氧化物是引起酸雨的主要物質(zhì)之一，氮氧化物也是形成溫室效應(yīng)和光化學(xué)反應(yīng)的主要物質(zhì)之一。

火力發(fā)電廠、垃圾焚燒廠、水泥廠等是氮氧化物產(chǎn)生和排放的主要場(chǎng)所，燃煤企業(yè)的減排受到特別重視。目前，世界上有效降低煤炭排放的主要方法大致分為

3.1低氮燃燒技術(shù)

燃燒中控制氮氧化物的生成。低氮燃燒技術(shù)主要適用于大型燃煤鍋爐等。低氮燃燒技術(shù)只能降低氮氧化物排放值的30%~50%。為了進(jìn)一步降低其排放量，必須采用煙氣脫硝技術(shù)。

3.2選擇性催化還原技術(shù)

即主要用于大型燃煤鍋爐，它是目前我國(guó)煙氣脫硝技術(shù)中應(yīng)用最多的。

3.3選擇性非催化還原技術(shù)

主要用于垃圾焚燒廠等中、小型鍋爐，技術(shù)成熟，但其缺點(diǎn)是效率低于選擇催化脫硝技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)是投資小，建設(shè)周期短。

3.4選擇性催化還原技術(shù)與選擇性非催化還原技術(shù)相結(jié)合

主要用于大型燃煤鍋爐低氮氧化物排放和場(chǎng)地受限的情況下，也適用于舊鍋爐改造項(xiàng)目。

4脫硝系統(tǒng)的工藝原理

目前國(guó)際上普遍使用選擇性非催化還原脫硝和催化脫銷的方法。

4.1脫硝技術(shù)主要采用選用催化劑的脫硝方法

主要是催化劑、氨和煙在催化作用下產(chǎn)生的反應(yīng)。混合氣在催化劑的作用下與煙混合進(jìn)入脫硝反應(yīng)器。脫硝反應(yīng)主要在310℃~410℃范圍內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)器超過這個(gè)范圍的控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，停止氨的供給，脫硝反應(yīng)的產(chǎn)物水和氮煙進(jìn)入空氣預(yù)熱器。

氨作為還原劑將氮氧化物催化還原為N2，煙氣中的氧氣與氨反應(yīng)少，釋放熱量小，煙氣脫硝技術(shù)的脫銷效率達(dá)到90%以上，是最成熟最可靠的脫硝技術(shù)。4.2選擇性非催化還原脫硝技術(shù)

選擇性非催化還原脫硝技術(shù)將含氮氧化物基的還原劑(如氨、氨、氨、尿等)噴入溫度為850℃~1150℃的爐膛區(qū)域，氨、氨、尿等還原劑通過安裝在屏式過熱器區(qū)域的噴槍噴入，氨、氨、氨、尿等還原劑迅速熱分解為氨和其他副產(chǎn)品，然后氨和煙中的氮

選擇性非催化還原法在高溫和無催化劑的情況下，通過煙道氣流產(chǎn)生的氨和煙中的氮氧化物參與反應(yīng)，放熱量大，效率僅為30%~50%。選擇性非催化脫硝的典型過程是氮氧化物通過還原劑、鍋爐/窯爐(反應(yīng)器)、除塵脫硫裝置、鼓風(fēng)機(jī)、煙囪完成分解。

非催化還原脫硝還原劑以氨水(尿素溶液)為主，20%的氨水溶液(或尿素需要增加制備模塊制作尿素溶液)通過輸送化學(xué)工業(yè)泵輸送到靜態(tài)混合器，與稀釋水模塊輸送的軟化水進(jìn)行定量的混合比，通過計(jì)量分配裝置正確分配到各噴槍，通過噴槍噴入爐膛，實(shí)現(xiàn)脫硝反應(yīng)。

5脫硝系統(tǒng)工藝技術(shù)優(yōu)化方案

5.1選用催化劑脫硝作狀況剖析及優(yōu)化方案

選用催化劑還原方法高效率，運(yùn)作可靠，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。但是，目前大型燃煤機(jī)普遍存在噴霧不正確、選擇性選擇催化劑的反應(yīng)器分布不均勻、催化劑層入口氣體混合狀況差等原因，導(dǎo)致噴霧過多、大量氨氣脫落的問題。

氨氣泄漏不僅會(huì)給工廠帶來經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)出現(xiàn)催化劑老化等問題。對(duì)于這樣的問題，國(guó)內(nèi)在選擇催化劑脫硝方面主要采用固定摩爾比方法，即

(1)將進(jìn)口煙的流量和鍋爐的負(fù)荷信號(hào)作為噴霧的信號(hào)源，利用模糊的控制規(guī)則進(jìn)行范圍預(yù)測(cè)，獲得噴霧控制系統(tǒng)的反饋控制信號(hào)

(2)采用多個(gè)地區(qū)的測(cè)量方法對(duì)出口煙氮氧化物進(jìn)行濃度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。該方法主要采用出口固定氮氧化物含量的控制方式，同時(shí)控制氨的用量，減少氨的排放，進(jìn)一步提高脫硝效果，控制成品。但是，該方法需要檢測(cè)多個(gè)變量，邏輯控制復(fù)雜。

5.2選擇性非催化脫硝的運(yùn)行狀況分析和優(yōu)化方案

(1)選擇性非催化脫硝對(duì)反應(yīng)溫度區(qū)間的要求高，溫度低或高容易導(dǎo)致氨泄漏。解決方法1:選擇合適的還原劑。氨水的脫硝反應(yīng)比尿素低50℃~100℃，在低溫區(qū)對(duì)脫氨有良好效果的解決方法2:選擇合理的噴霧位置。長(zhǎng)氨逗留時(shí)間和良好混合效果有助于解決氨泄漏問題的解決方法3:適當(dāng)添加添加劑擴(kuò)大反應(yīng)溫度的窗口，顯著增加選擇性非催化脫硝效果。

(2)脫硝效率低。選擇性非催化還原脫硝系統(tǒng)效率低的原因和解決辦法如下:還原劑分布不均勻，解決辦法:重新調(diào)整噴槍和各閥門的開度，使還原劑與煙中的氮氧化物混合均勻，檢查還原劑管道和閥門是否堵塞，檢查鍋爐燃燒系統(tǒng)是否正常。

(3)氨泄漏與SO3低溫反應(yīng)，空預(yù)器熱交換面堵塞或污染。在空預(yù)器受熱元件的中溫段和低溫段，泄漏的氨和煙中的SO3發(fā)生氧化反應(yīng)形成硫酸氫氨。硫酸氫氨是腐蝕性強(qiáng)、粘稠的固體，附著在加熱部件的表面，容易吸附灰塵堵塞空氣預(yù)測(cè)器，增加系統(tǒng)阻力，危害設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。解決方法:選擇搪瓷渡層熱交換部件，可以降低硫酸氫氨在空預(yù)器熱交換部件上的形成速度。

6結(jié)語

由于我國(guó)空氣污染早已引起國(guó)家和人民的重視，脫硝技術(shù)性做為燃煤企業(yè)減少?gòu)U氣排放的關(guān)鍵技術(shù)性，控制理論脫硝控制系統(tǒng)的優(yōu)化對(duì)燃煤企業(yè)起著關(guān)鍵的作用。目前煤炭企業(yè)對(duì)脫硝控制和戰(zhàn)略存在很大問題，但隨著脫硝控制系統(tǒng)戰(zhàn)略的優(yōu)化，有一天可以解決脫硝控制系統(tǒng)的很多問題，進(jìn)一步提高脫硝效率，促進(jìn)我國(guó)煤炭企業(yè)的高效發(fā)展。

以上分析了脫硝技術(shù)的技術(shù)和影響因素和優(yōu)化設(shè)計(jì)，介紹了選擇性非催化脫硝和催化脫硝的選擇方法，以供燃煤企業(yè)和環(huán)境管理參考。