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摘 要：随着我国对电能需求的不断增加，电力生产的任务越来越重。火力发电站生产过程中，燃煤锅炉生成大量的氮氧化物。为了有效降低这些气体直接排放对空气造成污染，烟气脱硝被国家强制要求执行。选择性催化还原法烟气脱硝被大量采用，用来有效对其排放的烟气进行脫硝处理。然而影响脱硝效率的因素较多，有必要对这些因素进行认真的探讨。
关键词：选择性催化还原法；脱硝；效率
中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0223-01
1 前 言
在电厂燃煤锅炉生产的过程中，需要排放大量的氮氧化物，如果直接进行排放，将会对空气造成非常大的污染，容易造成化学烟雾、酸雨等生态灾害。为了有效降低这些氮氧化物，可以采用空气燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧和烟气再处理技术等手段。烟气脱硝技术是一种常用的氮氧化物处理技术，其主要分为催化还原和非催化还原。非选择性催化还原的脱硝效率较低、反应温度范围窄、对设备的腐蚀强度高、控制难度高等特点，通常用于小型电厂锅炉的改造中。选择性催化还原的脱销效率更高、技术也更加成熟，因此其应用范围更加广泛[1]。
2 选择性催化还原法脱销的基本原理
如果向催化剂上游的烟气中喷入氨气或者其它还原剂，在催化剂的作用下，这些氮氧化物就会优先被还原为水和氮气。我们经常选择的还原剂为液氨、氨水、尿素，他们都是各种形式的氨，在实际应用的过程中，都需要在催化剂的作用下与烟气进行混合接触，使其中的NOX发生还原反应。
3 影响脱硝效率的主要因素
烟气回收系统往往比较复杂，对回收效率产生影响的因素往往较多，其主要包括烟气流量、烟气温度、入口氮氧化物浓度、飞灰特性、催化剂的结构类型、氨氮的摩尔比、与烟灰的接触时间等等。
烟气流量的影响。通过大量的实验表明，在保持其它实验条件不变的情况下，随着烟气量的不断增加，氮氧化物的脱除率是逐渐降低的。这表明，在一定的条件下，催化还原的脱硝效率往往是有限的，如果烟气的流量过快，很多氮氧化物会来不及反应，就会被排放到空气当中[2]。
烟气温度的影响。烟气温度对脱硝效率的影响比较明显，在一定的温度范围内，脱硝效率随着温度升高会增加，这主要是由于温度越高催化剂的活性提高造成的。但是如果温度超过了400℃，则随着温度的升高，脱硝效率反而会降低，这主要由两方面的原因造成的。温度如果过高，催化剂就会发生烧结的现象，这会大大影响催化剂的活性。一旦温度超过400℃，催化剂就会产生严重的烧结现象，导致晶粒成倍增加，催化剂中微孔的数量会显著降低，严重影响其催化活性。此外，当温度超过399℃时，氨会转化为氮氧化物，反应向逆方向进行[3]。
烟气中氮氧化物浓度的影响。通过相关的实验表明，在保持其它条件不变的情况下，脱硝率随着氮氧化物浓度的增加会出现下降的趋势。当其浓度小于一定值时，可以满足系统设计的要求，但一旦超过该值，脱硝效率会呈现出明显的下降趋势，这要求我们在系统设计的过程中，应该保持一定的系统余量，避免出现大量氮氧化物排放超标的情况。
在烟气当中往往含有加多的飞灰，在烟气自上而下流过催化剂的过程中，烟气中较大的颗粒就会对催化剂造成较大的磨损。其磨损程度主要受燃煤灰分大小、灰粒物理特性、催化剂孔道和催化剂积灰情况的影响。此外，催化剂的磨损还受到飞灰流动速度的影响，如果其速度越快，对催化剂的磨损也就越快。此外烟气中的氧化硅、碱金属、氧化砷会造成催化剂的中毒。飞灰中的氧化钙成分会和三氧化硫进行反应形成硫酸钙，它们会覆盖在催化剂表面，从而对催化剂的活性造成较大的影响。如果飞灰中含有碱金属，其会直接和催化剂中的活性成分进行反应，对催化剂的活性造成非常大的影响。此外，由于碱金属在水环境下的活性更强，其会直接通过水环境溶解到催化剂材料上，因此应该避免水蒸气在催化剂表面的凝结。烟气中的三氧化二砷会和催化剂中的活性成分进行反应，会直接导致催化剂活性的大大降低。为了有效避免该问题的出现，应该向炉膛内添加一部分的石灰石，他们会有效消除烟气中的三氧化二砷。
催化剂的类型。目前市场上的催化剂主要分为三种：蜂窝式、板式、波纹式。其中蜂窝式催化剂最为常见，其主要成分为TIO2、V2O5、WO3等。平板式催化剂主要以金属板为骨骼材料，以Ti-Mo-V为主要的活性成分，其采用双侧挤压的方式让催化剂和板材进行结合，属于非均质的催化剂。现在出现了一种纹波式催化剂，其集中了蜂窝式催化剂和板式催化剂的优点，采用玻璃纤维作为基板，其材质更轻。这几种催化剂都有各自的特点，纹波式催化剂由于其独特的结构，其在综合性能上要明显好于其它两者，但是其造价普遍较高。
脱硝率和停留时间之间的关系。根据相关实验表面，随着停留时间的延长，氨氮的摩尔比在0.6～1之间时，脱硝效率随着氨氮摩尔比的增加而增加，当氨氮摩尔比接近于1时，脱硝效率就会处于一个比较稳定的值[4]。
氨和氮氧化物的混合程度对催化反应的顺利进行有着非常直接的影响。如果氨气不能在烟气处理系统中，和烟气进行充分的混合接触，就很难得到良好的氮氧化物处理效果。为了有效提高氨和氮氧化物的接触效果，我们可以采用如下的方法：①有效提高注氨格栅喷射点的密度。②在烟道内增设静态混合器。③对烟道的形状进行有效的改进，可以在烟气转向处安装导流板。④有效对开口位置进行优化，可以采用计算机数值模拟比较的方法，选择位置参数最优值。⑤可以对喷枪的形式进行改良，根据不同的氮氧化物浓度，对喷嘴的喷氨量进行调整。
当前生产控制自动化系统发展非常迅猛，我们可以将该系统应用到氮氧化物处理系统中，及时对氮氧化物的排放量进行检测，及时对各种工艺参数进行调整，对丧失活性的催化剂及时进行更换。
4 结 语
利用选择性催化还原法进行脱硝，可以有效对电厂锅炉烟气排放中的氮氧化物进行处理。为了进一步提高脱硝的效率，一定要对影响脱硝效率的因素进行针对研究，不断对工艺流程进行优化，积极对自动脱硝自动化技术进行利用，加强对催化剂的相关研究。
参考文献
[1]肖 琨，栾 涛，程 林.层柱粘土催化剂在SCR烟气脱硝中的应用[J].能源环境保护，2007（02）：11～12.
[2]杨 竞.电站锅炉SCR烟气脱硝系统优化数值模拟[J].资源节约与环保，2016（12）：33～34.
[3]王世国，黄晓东.火电厂SCR脱硝催化剂的研究进展[J].化工文摘，2009（05）：55～57.
[4]徐淑红，杨剑斌.燃煤机组SCR脱硝催化剂的研究进展[J].中国环保产业，2014（07）：25～26.
收稿日期：2018-11-5
关键词：选择性催化还原法；脱硝；效率
中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）35-0223-01
1 前 言
在电厂燃煤锅炉生产的过程中，需要排放大量的氮氧化物，如果直接进行排放，将会对空气造成非常大的污染，容易造成化学烟雾、酸雨等生态灾害。为了有效降低这些氮氧化物，可以采用空气燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧和烟气再处理技术等手段。烟气脱硝技术是一种常用的氮氧化物处理技术，其主要分为催化还原和非催化还原。非选择性催化还原的脱硝效率较低、反应温度范围窄、对设备的腐蚀强度高、控制难度高等特点，通常用于小型电厂锅炉的改造中。选择性催化还原的脱销效率更高、技术也更加成熟，因此其应用范围更加广泛[1]。
2 选择性催化还原法脱销的基本原理
如果向催化剂上游的烟气中喷入氨气或者其它还原剂，在催化剂的作用下，这些氮氧化物就会优先被还原为水和氮气。我们经常选择的还原剂为液氨、氨水、尿素，他们都是各种形式的氨，在实际应用的过程中，都需要在催化剂的作用下与烟气进行混合接触，使其中的NOX发生还原反应。
3 影响脱硝效率的主要因素
烟气回收系统往往比较复杂，对回收效率产生影响的因素往往较多，其主要包括烟气流量、烟气温度、入口氮氧化物浓度、飞灰特性、催化剂的结构类型、氨氮的摩尔比、与烟灰的接触时间等等。
烟气流量的影响。通过大量的实验表明，在保持其它实验条件不变的情况下，随着烟气量的不断增加，氮氧化物的脱除率是逐渐降低的。这表明，在一定的条件下，催化还原的脱硝效率往往是有限的，如果烟气的流量过快，很多氮氧化物会来不及反应，就会被排放到空气当中[2]。
烟气温度的影响。烟气温度对脱硝效率的影响比较明显，在一定的温度范围内，脱硝效率随着温度升高会增加，这主要是由于温度越高催化剂的活性提高造成的。但是如果温度超过了400℃，则随着温度的升高，脱硝效率反而会降低，这主要由两方面的原因造成的。温度如果过高，催化剂就会发生烧结的现象，这会大大影响催化剂的活性。一旦温度超过400℃，催化剂就会产生严重的烧结现象，导致晶粒成倍增加，催化剂中微孔的数量会显著降低，严重影响其催化活性。此外，当温度超过399℃时，氨会转化为氮氧化物，反应向逆方向进行[3]。
烟气中氮氧化物浓度的影响。通过相关的实验表明，在保持其它条件不变的情况下，脱硝率随着氮氧化物浓度的增加会出现下降的趋势。当其浓度小于一定值时，可以满足系统设计的要求，但一旦超过该值，脱硝效率会呈现出明显的下降趋势，这要求我们在系统设计的过程中，应该保持一定的系统余量，避免出现大量氮氧化物排放超标的情况。
在烟气当中往往含有加多的飞灰，在烟气自上而下流过催化剂的过程中，烟气中较大的颗粒就会对催化剂造成较大的磨损。其磨损程度主要受燃煤灰分大小、灰粒物理特性、催化剂孔道和催化剂积灰情况的影响。此外，催化剂的磨损还受到飞灰流动速度的影响，如果其速度越快，对催化剂的磨损也就越快。此外烟气中的氧化硅、碱金属、氧化砷会造成催化剂的中毒。飞灰中的氧化钙成分会和三氧化硫进行反应形成硫酸钙，它们会覆盖在催化剂表面，从而对催化剂的活性造成较大的影响。如果飞灰中含有碱金属，其会直接和催化剂中的活性成分进行反应，对催化剂的活性造成非常大的影响。此外，由于碱金属在水环境下的活性更强，其会直接通过水环境溶解到催化剂材料上，因此应该避免水蒸气在催化剂表面的凝结。烟气中的三氧化二砷会和催化剂中的活性成分进行反应，会直接导致催化剂活性的大大降低。为了有效避免该问题的出现，应该向炉膛内添加一部分的石灰石，他们会有效消除烟气中的三氧化二砷。
催化剂的类型。目前市场上的催化剂主要分为三种：蜂窝式、板式、波纹式。其中蜂窝式催化剂最为常见，其主要成分为TIO2、V2O5、WO3等。平板式催化剂主要以金属板为骨骼材料，以Ti-Mo-V为主要的活性成分，其采用双侧挤压的方式让催化剂和板材进行结合，属于非均质的催化剂。现在出现了一种纹波式催化剂，其集中了蜂窝式催化剂和板式催化剂的优点，采用玻璃纤维作为基板，其材质更轻。这几种催化剂都有各自的特点，纹波式催化剂由于其独特的结构，其在综合性能上要明显好于其它两者，但是其造价普遍较高。
脱硝率和停留时间之间的关系。根据相关实验表面，随着停留时间的延长，氨氮的摩尔比在0.6～1之间时，脱硝效率随着氨氮摩尔比的增加而增加，当氨氮摩尔比接近于1时，脱硝效率就会处于一个比较稳定的值[4]。
氨和氮氧化物的混合程度对催化反应的顺利进行有着非常直接的影响。如果氨气不能在烟气处理系统中，和烟气进行充分的混合接触，就很难得到良好的氮氧化物处理效果。为了有效提高氨和氮氧化物的接触效果，我们可以采用如下的方法：①有效提高注氨格栅喷射点的密度。②在烟道内增设静态混合器。③对烟道的形状进行有效的改进，可以在烟气转向处安装导流板。④有效对开口位置进行优化，可以采用计算机数值模拟比较的方法，选择位置参数最优值。⑤可以对喷枪的形式进行改良，根据不同的氮氧化物浓度，对喷嘴的喷氨量进行调整。
当前生产控制自动化系统发展非常迅猛，我们可以将该系统应用到氮氧化物处理系统中，及时对氮氧化物的排放量进行检测，及时对各种工艺参数进行调整，对丧失活性的催化剂及时进行更换。
4 结 语
利用选择性催化还原法进行脱硝，可以有效对电厂锅炉烟气排放中的氮氧化物进行处理。为了进一步提高脱硝的效率，一定要对影响脱硝效率的因素进行针对研究，不断对工艺流程进行优化，积极对自动脱硝自动化技术进行利用，加强对催化剂的相关研究。
参考文献
[1]肖 琨，栾 涛，程 林.层柱粘土催化剂在SCR烟气脱硝中的应用[J].能源环境保护，2007（02）：11～12.
[2]杨 竞.电站锅炉SCR烟气脱硝系统优化数值模拟[J].资源节约与环保，2016（12）：33～34.
[3]王世国，黄晓东.火电厂SCR脱硝催化剂的研究进展[J].化工文摘，2009（05）：55～57.
[4]徐淑红，杨剑斌.燃煤机组SCR脱硝催化剂的研究进展[J].中国环保产业，2014（07）：25～26.
收稿日期：2018-11-5