环保新背景下燃机脱硝技术的选择研究
邱秀婷+皮元丰
摘要：在环境保护要求越来越高、人们环保意愿越来越强烈的今天，作为传统的污染大户，燃机系统燃煤的脱硝技术的选择对于控制系统氮氧化物排放、降低大气污染变得尤为重要。本文就目前国内外采用的燃机脱硝技术进行简要的介绍并对其未来的持续改进提供一定的参考意见。
关键词：环境保护；污染；氮氧化物；燃机
中图分类号：X324 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0147-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.076
Abstract：The more intense in environmental protection have become increasingly demanding， peoples environmental protection will become today， as the traditional polluters， gas turbine system of coal denitration technology for emission control system， nitrogen oxide reducing air pollution becomes particularly important. In this paper， the current domestic and foreign use of denitration technology and a brief introduction of its future continuous improvement to provide some reference.
Key words：Environmental protection； pollution； nitrogen oxides；Gas turbine
随着时代的发展和文明的进步，环境保护越来越得到广大人民群众强烈的关注。作为传统污染大户的燃机系统，其燃煤的脱硝工艺的选择与优化就成为了控制大气环境污染源之一的氮氧化物排放的重要措施，越来越得到技术人员的广泛关注。
1 氮氧化物与大气污染
近年来我国北方地区出现大面积雾霾现象，国内对氮氧化物的排放采取了严格的控制行为，但由于当前国内工业结构转型尚未彻底，部分高污染的火电厂、燃机系统等仍在运行，使得这几年我国实际氮氧化物排放量依然高居不下。如图1所示为2011-2014年主要大气污染物排放及其变化情况，图2所示为我国大气中氮氧化物主要来源分布。
2 燃机系统主要脱硝技术手段及特点
燃机系统主要能量来源来自于燃煤的燃烧。而我国燃煤本身具有着灰分、硫分较高，硫氮磷伴生复杂等特点，因而长期以来，我国燃机系统特别是使用燃煤量较大、耗能较高的火力发电厂、燃料燃烧供能型企业等组织氮氧化物排放量居高不下，使得整体环境形成了较为严峻的大气污染压力[1]。因而在环境保护要求日趋严格的今天，燃机系统采用经济适用、高效节能的脱硝技术就显得尤为重要。
目前主流脱硝技术根据脱硝节点选择主要有燃烧前脱硝、燃烧中脱硝、燃烧后脱硝等几种类型。
2.1 燃烧前脱硝
燃烧前脱硝是对燃煤进行预先脱氮处理的方法。它主要通过加氢脱硝、洗选等方式在燃煤进入燃机系统前通过化学或物理方法除去燃煤中存在的氮元素（一般为硝基团），从源头上进行氮含量控制。虽然从理论上而言，这种根源上控制方法是最为可靠有效的，但由于加氢脱硝成本较高、洗选方式采用物理脱硝法脱硝效果并不理想等客观限制，实际脱硝效果并不尽如人意，特别是在我国原煤品级原本不高的条件下，燃烧前脱硝法实际不具备足够的经济可靠性。
2.2 燃烧中脱硝
燃烧中脱硝的工艺技术基础植根于燃煤燃烧过程中氮氧化物的生成机理。燃煤燃烧过程中生成的氮氧化物一方面来源于燃煤中氮元素特别是硝基团与氧的直接氧化，另一方面来源于高温系统下氮和氧的化合反应[2]。为了有效解决燃煤燃烧中氮氧化物生成较多的问题，尽可能地减少系统中实际存在的氮氧化物含量，因而开发除了低温燃烧、低氧燃烧、CFB燃烧技术、采用低NOx燃烧器技术、煤粉浓淡分离、烟气再循环技术等脱硝方式。
燃烧中脱硝方式可以在源头上控制氮氧化物的产生，能够极大程度地减少燃机系统中产生的氮氧化物，但由于炉内脱硝效率相对较低，并不能大幅度的降低或者完全避免氮氧化物的产出，对于日趋严峻的环境保护形势而言并不能完全满足需要。
2.3 燃烧后脱硝
燃烧后脱硝也即烟气脱硝，是目前而言脱硝效率最高、产出污染物最少的一种脱硝方式。目前广泛采用的脱硝技术主要有选择性非催化还原脱硝（SNCR）、选择性催化还原脱硝（SCR）、活性炭吸附脱硝等。在新的科学技术的带动下，近年来也出现了电子束脱硝的新技术。
如图3所示为当前燃煤主要采用的脱硝技术。
3 选择性催化还原法（SCR）及其应用特点
以下对SCR法进行简要介绍。选择性催化还原法（SCR）是指在催化剂的作用下，利用还原剂（如氨气、尿素）等对氮氧化物的还原功能，“有选择性”地与烟气中的氮氧化物反应并生成无毒无污染的氮气和水的脱硝技术。该技术在脱硝时，还原剂（如NH3）与含氮氧化物的烟气在混合后进入脱氮中枢——脱氮反应器，在反应器内催化剂的作用下反应生成N2和H2O，从而实现降低排出烟气中氮氧化物含量的目的。
这种脱硝方式对锅炉烟气氮氧化物控制效果十分显著（脱氮效率可达80%以上），而且经过多年的发展技术相对成熟，工艺流程相对简单、设备结构相对简单、易于操作和维护管理。因而在国内外的烟气脱硝处理中，使用较为广泛。
4 结束语
2015年1月1日施行的新环境保护法更是给环境保护、环境有害因素控制、环境污染追责提出了更高的要求和更重的任务。因而作为大气氮氧化物污染主要污染来源的燃机系统使用企业，应更加重视脱硝技术的选择和使用，通过改進脱硝技术来不断提高废气排放要求，从而为降低大气环境污染作出一份贡献。
参考文献
[1] 沙乖凤.燃煤烟气脱硫脱硝技术研究进展[J].化学研究，2013，（03）：315-321.
[2] 宋闯等.燃煤烟气脱硝技术研究进展[J].环境保护与循环经济，2010，（01）：63-65.
[3] 高宏亮等.燃煤工业锅炉烟气湿法脱硫脱硝技术探讨[J].工业安全与环保，2014，（05）：12-14.
收稿日期：2017-05-11
作者简介：邱秀婷（1986-），女，本科，环保工程师，研究方向为电力环保。
摘要：在环境保护要求越来越高、人们环保意愿越来越强烈的今天，作为传统的污染大户，燃机系统燃煤的脱硝技术的选择对于控制系统氮氧化物排放、降低大气污染变得尤为重要。本文就目前国内外采用的燃机脱硝技术进行简要的介绍并对其未来的持续改进提供一定的参考意见。
关键词：环境保护；污染；氮氧化物；燃机
中图分类号：X324 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0147-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.076
Abstract：The more intense in environmental protection have become increasingly demanding， peoples environmental protection will become today， as the traditional polluters， gas turbine system of coal denitration technology for emission control system， nitrogen oxide reducing air pollution becomes particularly important. In this paper， the current domestic and foreign use of denitration technology and a brief introduction of its future continuous improvement to provide some reference.
Key words：Environmental protection； pollution； nitrogen oxides；Gas turbine
随着时代的发展和文明的进步，环境保护越来越得到广大人民群众强烈的关注。作为传统污染大户的燃机系统，其燃煤的脱硝工艺的选择与优化就成为了控制大气环境污染源之一的氮氧化物排放的重要措施，越来越得到技术人员的广泛关注。
1 氮氧化物与大气污染
近年来我国北方地区出现大面积雾霾现象，国内对氮氧化物的排放采取了严格的控制行为，但由于当前国内工业结构转型尚未彻底，部分高污染的火电厂、燃机系统等仍在运行，使得这几年我国实际氮氧化物排放量依然高居不下。如图1所示为2011-2014年主要大气污染物排放及其变化情况，图2所示为我国大气中氮氧化物主要来源分布。
2 燃机系统主要脱硝技术手段及特点
燃机系统主要能量来源来自于燃煤的燃烧。而我国燃煤本身具有着灰分、硫分较高，硫氮磷伴生复杂等特点，因而长期以来，我国燃机系统特别是使用燃煤量较大、耗能较高的火力发电厂、燃料燃烧供能型企业等组织氮氧化物排放量居高不下，使得整体环境形成了较为严峻的大气污染压力[1]。因而在环境保护要求日趋严格的今天，燃机系统采用经济适用、高效节能的脱硝技术就显得尤为重要。
目前主流脱硝技术根据脱硝节点选择主要有燃烧前脱硝、燃烧中脱硝、燃烧后脱硝等几种类型。
2.1 燃烧前脱硝
燃烧前脱硝是对燃煤进行预先脱氮处理的方法。它主要通过加氢脱硝、洗选等方式在燃煤进入燃机系统前通过化学或物理方法除去燃煤中存在的氮元素（一般为硝基团），从源头上进行氮含量控制。虽然从理论上而言，这种根源上控制方法是最为可靠有效的，但由于加氢脱硝成本较高、洗选方式采用物理脱硝法脱硝效果并不理想等客观限制，实际脱硝效果并不尽如人意，特别是在我国原煤品级原本不高的条件下，燃烧前脱硝法实际不具备足够的经济可靠性。
2.2 燃烧中脱硝
燃烧中脱硝的工艺技术基础植根于燃煤燃烧过程中氮氧化物的生成机理。燃煤燃烧过程中生成的氮氧化物一方面来源于燃煤中氮元素特别是硝基团与氧的直接氧化，另一方面来源于高温系统下氮和氧的化合反应[2]。为了有效解决燃煤燃烧中氮氧化物生成较多的问题，尽可能地减少系统中实际存在的氮氧化物含量，因而开发除了低温燃烧、低氧燃烧、CFB燃烧技术、采用低NOx燃烧器技术、煤粉浓淡分离、烟气再循环技术等脱硝方式。
燃烧中脱硝方式可以在源头上控制氮氧化物的产生，能够极大程度地减少燃机系统中产生的氮氧化物，但由于炉内脱硝效率相对较低，并不能大幅度的降低或者完全避免氮氧化物的产出，对于日趋严峻的环境保护形势而言并不能完全满足需要。
2.3 燃烧后脱硝
燃烧后脱硝也即烟气脱硝，是目前而言脱硝效率最高、产出污染物最少的一种脱硝方式。目前广泛采用的脱硝技术主要有选择性非催化还原脱硝（SNCR）、选择性催化还原脱硝（SCR）、活性炭吸附脱硝等。在新的科学技术的带动下，近年来也出现了电子束脱硝的新技术。
如图3所示为当前燃煤主要采用的脱硝技术。
3 选择性催化还原法（SCR）及其应用特点
以下对SCR法进行简要介绍。选择性催化还原法（SCR）是指在催化剂的作用下，利用还原剂（如氨气、尿素）等对氮氧化物的还原功能，“有选择性”地与烟气中的氮氧化物反应并生成无毒无污染的氮气和水的脱硝技术。该技术在脱硝时，还原剂（如NH3）与含氮氧化物的烟气在混合后进入脱氮中枢——脱氮反应器，在反应器内催化剂的作用下反应生成N2和H2O，从而实现降低排出烟气中氮氧化物含量的目的。
这种脱硝方式对锅炉烟气氮氧化物控制效果十分显著（脱氮效率可达80%以上），而且经过多年的发展技术相对成熟，工艺流程相对简单、设备结构相对简单、易于操作和维护管理。因而在国内外的烟气脱硝处理中，使用较为广泛。
4 结束语
2015年1月1日施行的新环境保护法更是给环境保护、环境有害因素控制、环境污染追责提出了更高的要求和更重的任务。因而作为大气氮氧化物污染主要污染来源的燃机系统使用企业，应更加重视脱硝技术的选择和使用，通过改進脱硝技术来不断提高废气排放要求，从而为降低大气环境污染作出一份贡献。
参考文献
[1] 沙乖凤.燃煤烟气脱硫脱硝技术研究进展[J].化学研究，2013，（03）：315-321.
[2] 宋闯等.燃煤烟气脱硝技术研究进展[J].环境保护与循环经济，2010，（01）：63-65.
[3] 高宏亮等.燃煤工业锅炉烟气湿法脱硫脱硝技术探讨[J].工业安全与环保，2014，（05）：12-14.
收稿日期：2017-05-11
作者简介：邱秀婷（1986-），女，本科，环保工程师，研究方向为电力环保。
