燃燒化石燃料對環(huán)境的危害是當今世界性的嚴重問題。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。對此，國家要求電力企業(yè)必須配備脫硝裝置，以減少對環(huán)境的破壞。文章分析了燃煤鍋爐脫硝系統(tǒng)的運行優(yōu)化。

目前的動力供給主要由燃煤提供，但在提升能源供給的同時，燃煤過程中產(chǎn)生大量的氮氧化物，主要包含NO、N2O及NO2。如果不及時有效地控制燃煤產(chǎn)生的氮氧化物，會對我們的生活產(chǎn)生嚴重的負面影響。為了消除這種現(xiàn)狀，必須采用更經(jīng)濟、更準確的脫硝系統(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)具有一定的研究價值。

1現(xiàn)階段我國燃煤的脫硝狀況

我國與發(fā)達國家相比，在燃煤技術的應用和脫硝技術的應用都有一定的差距。從我國脫硝技術來看，我國大部分燃煤機組采用催化劑脫硝技術方法，選用催化劑脫硝方法結(jié)構簡單，脫硝率高，脫硝過程中不產(chǎn)生副產(chǎn)品，因此該技術在國際上泛應用。從脫硝技術和設備來看，我國大部分燃煤企業(yè)以引進國外先進技術為主，個別企業(yè)在引進的同時進行消化、吸收和創(chuàng)新，也研發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權的選用催化劑脫硝方法的關鍵技術。

2建設脫硝產(chǎn)業(yè)存在的主要問題

2.1脫硝技術掌握技術不足

我國在煤炭脫硝產(chǎn)業(yè)進步明顯，但其核心技術也難以突破，脫硝技術和設備仍以進口為主，沒有形成自主完整的脫硝技術解決方案。

2.2催化劑實現(xiàn)國產(chǎn)化

脫硝技術的核心技術是脫硝催化劑，但目前我國脫硝技術需要向國外進口脫硝催化劑，沒有形成自主產(chǎn)業(yè)鏈，我國燃煤電力成本高。燃煤企業(yè)在使用脫硝催化劑的時候，脫硝催化劑的選擇和設計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)量風險。

流場設計對脫硝系統(tǒng)在經(jīng)濟可靠性運行中起著重要作用，同時在燃煤設備整體正常運行中起著重要作用。催化劑廠家在流場設計上如果設計不合理，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，不僅會影響脫硝效果，還會出現(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)一標準和監(jiān)管

因為我國各個燃煤企業(yè)所采用的脫銷系統(tǒng)各不相同，相關部門在制定技術標準時也沒有統(tǒng)一的體系進行參考，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外標準進行翻譯來的標準作為企業(yè)標準來對產(chǎn)品進行產(chǎn)品檢測。催化劑產(chǎn)品之間的差異很大，因此在同一檢查指標的定義上也有差異，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)運行優(yōu)化分析

氮氧化物是化學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)，還傷害了動植物，破壞了臭氧層。一氧化氮進入大氣后，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和光化學反應的主要物質(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

燃燒中控制氮氧化物的生成。低氮燃燒技術主要適用于大型燃煤鍋爐等。低氮燃燒技術只能降低氮氧化物排放值的30%~50%。為了進一步降低其排放量，必須采用煙氣脫硝技術。

3.2選擇性催化還原技術

即主要用于大型燃煤鍋爐，它是目前我國煙氣脫硝技術中應用最多的。

3.3選擇性非催化還原技術

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

3.4選擇性催化還原技術與選擇性非催化還原技術相結(jié)合

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

4脫硝系統(tǒng)的工藝原理

目前國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。混合氣在催化劑的作用下與煙混合進入脫硝反應器。脫硝反應主要在310℃~410℃范圍內(nèi)進行，反應器超過這個范圍的控制系統(tǒng)會自動報警，停止氨的供給，脫硝反應的產(chǎn)物水和氮煙進入空氣預熱器。

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少，釋放熱量小，煙氣脫硝技術的脫銷效率達到90%以上，是最成熟最可靠的脫硝技術。4.2選擇性非催化還原脫硝技術

選擇性非催化還原脫硝技術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，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(反應器)、除塵脫硫裝置、鼓風機、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行定量的混合比，通過計量分配裝置正確分配到各噴槍，通過噴槍噴入爐膛，實現(xiàn)脫硝反應。

5脫硝系統(tǒng)工藝技術優(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，運作可靠，在國內(nèi)應用較為廣泛。但是，目前大型燃煤機普遍存在噴霧不正確、選擇性選擇催化劑的反應器分布不均勻、催化劑層入口氣體混合狀況差等原因，導致噴霧過多、大量氨氣脫落的問題。

氨氣泄漏不僅會給工廠帶來經(jīng)濟損失，還會出現(xiàn)催化劑老化等問題。對于這樣的問題，國內(nèi)在選擇催化劑脫硝方面主要采用固定摩爾比方法，即

(1)將進口煙的流量和鍋爐的負荷信號作為噴霧的信號源，利用模糊的控制規(guī)則進行范圍預測，獲得噴霧控制系統(tǒng)的反饋控制信號

(2)采用多個地區(qū)的測量方法對出口煙氮氧化物進行濃度檢測和數(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，同時控制氨的用量，減少氨的排放，進一步提高脫硝效果，控制成品。但是，該方法需要檢測多個變量，邏輯控制復雜。

5.2選擇性非催化脫硝的運行狀況分析和優(yōu)化方案

(1)選擇性非催化脫硝對反應溫度區(qū)間的要求高，溫度低或高容易導致氨泄漏。解決方法1:選擇合適的還原劑。氨水的脫硝反應比尿素低50℃~100℃，在低溫區(qū)對脫氨有良好效果的解決方法2:選擇合理的噴霧位置。長氨逗留時間和良好混合效果有助于解決氨泄漏問題的解決方法3:適當添加添加劑擴大反應溫度的窗口，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，空預器熱交換面堵塞或污染。在空預器受熱元件的中溫段和低溫段，泄漏的氨和煙中的SO3發(fā)生氧化反應形成硫酸氫氨。硫酸氫氨是腐蝕性強、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測器，增加系統(tǒng)阻力，危害設備的正常運轉(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器熱交換部件上的形成速度。

6結(jié)語

由于我國空氣污染早已引起國家和人民的重視，脫硝技術性做為燃煤企業(yè)減少廢氣排放的關鍵技術性，控制理論脫硝控制系統(tǒng)的優(yōu)化對燃煤企業(yè)起著關鍵的作用。目前煤炭企業(yè)對脫硝控制和戰(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，進一步提高脫硝效率，促進我國煤炭企業(yè)的高效發(fā)展。

以上分析了脫硝技術的技術和影響因素和優(yōu)化設計，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。