### 火电厂脱硝工程技术解析
#### 一、概述
火电厂脱硝技术主要用于减少燃煤发电过程中产生的氮氧化物(NOx)排放。NOx主要包括NO（一氧化氮）和NO2（二氧化氮），以及少量的其他氮氧化合物。NOx的形成途径主要有三种：燃料型NOx、热力型NOx和快速型NOx。
- **燃料型NOx**：由燃料中的氮元素在燃烧过程中与氧气反应生成，约占燃烧过程中NOx总量的75%-90%。
- **热力型NOx**：在高温条件下，空气中的氮气(N2)与氧气(O2)反应生成，当温度高于1500℃时更易生成。
- **快速型NOx**：在燃烧区附近因燃烧过浓快速生成，与温度关系不大，占总生成量的比例较小，通常不超过5%。
#### 二、NOx的危害
NOx对环境和人类健康有着严重影响：
- **人体健康影响**：长期暴露于NOx环境中会导致呼吸系统疾病，如支气管炎和肺功能下降。
- **酸雨**：NOx与水蒸气结合后形成酸性物质，随降水降落到地面，造成酸雨现象，损害植物生长和建筑物。
- **光化学污染**：在阳光照射下，NO2可以参与光化学反应，促进低空臭氧的形成，引起光化学烟雾事件。
#### 三、减少烟气中NOx的技术
减少火电厂烟气中NOx的排放主要通过以下几种技术实现：
1. **低氮燃烧技术**
- **定义**：通过改进燃烧过程来减少NOx生成的技术，包括炉内空气分级、燃料分级、烟气再循环以及配备低NOX燃烧器等。
- **原理**：降低燃烧火焰温度，减少高温区的氧气和氮气浓度，缩短烟气在高温区停留的时间。
- **效果**：能够抑制30%-40%的NOx生成，适用于新建或改造项目，成本相对较低。
2. **SNCR法烟气脱硝技术**
- **定义**：选择性非催化还原法，通过在锅炉炉膛尾部高温区喷入氨或尿素，将NOx还原为氮气和水。
- **特点**：装置简单，投资成本较低，但去除率通常不超过50%。
- **局限性**：氨逃逸严重，可能引起二次污染，并可能导致空预器堵塞。
3. **SCR法烟气脱硝技术**
- **定义**：选择性催化还原法，在锅炉尾部安装催化剂反应器，使用氨作为还原剂，将NOx转化为氮气和水。
- **优势**：脱硝效率高，可达93%以上；氨利用率高，氨逃逸少；操作易于控制。
- **缺点**：一次性投资大，需定期更换催化剂，运行成本较高。
#### 四、SCR脱硝改造工程设计
SCR脱硝改造工程设计是确保脱硝系统高效稳定运行的关键步骤。主要包括以下几个方面：
1. **所需条件**：
- **煤质资料**：了解燃煤品质及其消耗量，对于设计合适的脱硝方案至关重要。
- **灰份分析资料**：重点关注钾(K)、钠(Na)、钙(Ca)、砷(As)等成分，这些元素对催化剂性能有直接影响。
- **烟气资料**：包括烟气流量、温度、压力等基本信息，用以确定合理的反应器尺寸。
- **气象条件**：极端气温和大气压等数据对于设计合理的通风冷却系统非常必要。
2. **工艺流程设计**：
- 明确烟气流动路径、催化剂布置方式等关键因素。
- 考虑到烟气中颗粒物对催化剂的影响，需在SCR系统前设置高效的除尘设备。
3. **平面布置设计**：
- 合理规划反应器、氨储存及输送系统的位置。
- 需要充分考虑到空间布局的合理性，以确保系统维护便利且安全。
4. **设备选型与设计**：
- 选择合适的催化剂类型、反应器材质等。
- 设计合理的氨气分配系统，确保氨气均匀喷射。
5. **辅助系统设计**：
- 压缩空气及氮气供应系统的设计，以满足氨气稀释及吹扫需求。
- 烟气再循环系统的配置，进一步提高脱硝效率。
通过综合运用以上技术手段，可以有效地降低火电厂烟气中NOx的排放量，实现环保达标的同时提高能源利用效率。
