火电厂烟气脱硝解决方案

    1 前言
    氮氧化物是大气主要污染物之一，是造成酸雨和光化学烟雾的主要原因。20 世纪 40 年
代美国洛杉矶市发生的光化学烟雾事件促使了相关氮氧化物控制法规的诞生。从 1947 年
California

“

的第一个 空气污染控制区(AirPollution ControlDistricts)”的提案到 1969 年美国第

一个关于 NOx 排放法规(APCD)的制定，从 20 世纪 70 年代美国清洁空气法案(CleanAir 
Act，CAA)的通过到 1990 年的清洁空气修正案(Clean Air ActAmendments，CAAA)的制定，

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”

从德国的 大型燃烧设备规定 到日本六易其稿(分别为 1973 年、1974 年、1975 年、1977 年 、
1983 年和 1987 年)制定的世界上最低的 NOx 排放标准，世界各国尤其是发达国家对氮氧
化物的控制作了不懈的努力。
    与发达国家相比，我国燃煤电厂在氮氧化物排放控制方面起步相对较晚，以致氮氧化
物排放总量的快速增长抵消了对近年来卓有成效的二氧化硫控制效果。如果不加强对
NOX 的治理，NOX 的排放总量将会继续增长，甚至有可能超过 SO2 而成为大气中最主
要的污染物。随着我国环保意识的增强，相应法律法规的健全和执法力度的加大，尤其是
将在 2004 年 7 月 1 日正式实施的《排污费征收使用管理条例》的颁布，燃煤电厂氮氧化物
的控制势在必行。因此对现有各种脱硝工艺进行调研研究，从而寻求一种适合我国国情的
火电厂烟气脱硝解决方案，最终实现烟气脱硝装置的国产化显得尤为重要。
    2 燃煤电厂烟气脱硝的主要工艺
    氮氧化物排放标准的日趋严格促使学术界去更加深入地理解 NOx 的产生机理和减排措
施，从而使得工程界有了更为有效的 NOx 解决方案，而若干脱硝工业装置的成功运行又
使得立法越发的完善。
    从 1943 年 Zeldovich 提出热力 NO 的概念，到 1989 年一个基于化学反应动力学软件
CHEMKIN 的包含 234 个化学反应的 NOx 预测模型的建立，再到现今计算流体动力学
(ComputationalFluid Dynamics,CFD)软件 STAR-CD(或 FLUENT)与 CHEMKIN 的完全耦合
解算 NOx 的生成，无一不给工程界提供了完备的技术后盾。从低氧燃烧、排气循环燃烧、
二级燃烧、浓淡燃烧、分段燃烧、低氮燃烧器等各种炉内燃烧过程的改进到现今形式各异的
脱硝工艺，立法界、学术界和工程界的交替作用使得脱硝工艺和市场日趋成熟和完善。
    2.1 选择性催化还原法(SelectiveCatalytic Reduction, SCR)
    选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction,SCR)是指在催化剂的作用下，以 NH3

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作为还原剂， 有选择性 地与烟气中的 NOx 反应并生成无毒无污染的 N2 和 H2O。其原理
首先由 Engelhard 公司发现并于 1957 年申请专利，后来日本在该国环保政策的驱动下，
成功研制出了现今被广泛使用的 V2O5/TiO2 催化剂，并分别在 1977 年和 1979 年在燃油
和燃煤锅炉上成功投入商业运用。SCR 目前已成为世界上应用最多、最为成熟且最有成效
的一种烟气脱硝技术，其主要反应方程式为：
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O            (1)
8NH3+6NO2=7N2+12H2O              (2)
或 4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O          (2a)
    选择适当的催化剂可以使反应(1)及(2)在 200℃～400℃的温度范围内进行，并能有效
地抑制副反应的发生。在 NH3 与 NO 化学计量比为 1 的情况下，可以得到高达 80％～90％
的 NOx 脱除率。目前，世界上采用 SCR 的装置有数百套之多，技术成熟且运行可靠。我国

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电力系统目前最大的烟气脱硝装置

福建后石电厂 600MW 机组配套烟气脱硝系统采用