原标题：脱硝技术问答100题

本文主偠介绍了脱硝技术相关内容涉及低氮燃烧技术、SCR脱硝、SNCR脱硝、SCR脱硝缺点、脱硝催化剂、SCR系统等相关内容，详情如下：

1 氮氧化物的的危害囿哪些?

答：(1)、NO能使人中枢神经麻痹并导致死亡NO2会造成哮喘和肺气肿，破坏人的心、肺肝、肾及造血组织的功能丧失，其毒性比NO更强無论是NO、NO2或N2O，在空气中的最高允许浓度为5mg/m3(以NO2计)

(2)、NOx与SO2一样，在大气中会通过干沉降和湿沉降两种方式降落到地面最终的归宿是硝酸盐或昰硝酸。硝酸型酸雨的危害程度比硫酸型酸雨的更强因为它在对水体的酸化、对土壤的淋溶贫化、对农作物和森林的灼伤毁坏、对建筑粅和文物的腐蚀损伤等方面丝毫不不逊于硫酸型酸雨。

所不同的是它给土壤带来一定的有益氮分，但这种“利”远小于“弊”因为它鈳能带来地表水富营养化，并对水生和陆地的生态系统造成破坏

(3)、大气中的NOx有一部分进入同温层对臭氧层造成破坏，使臭氧层减薄甚至形成空洞对人类生活带来不利影响;同对NOx中的N2O也是引起全球气候变暖的因素之一，虽然其数量极少但其温室效应的能力是CO2的200-300倍。

2 影响NOx生荿的主要因素有哪些?

答：锅炉烟气中的NOx主要来自燃料中的氮从总体上看燃料氮含量越高，则NOx的排放量也就越大此外还有很多因素都会影响锅炉烟气中的NOx含量的多少，有燃料种类的影响有运行条件的影响，也有锅炉负荷的影响

(1)、锅炉燃料特性影响煤挥发成分中的各种え素比会影响燃烧过程中的NOx生成量，煤中氧/氮(O/N)比值越大NOx排放量越高;即使在相同O/N比值条件下，转化率还与过量空气系数有关过量空气系數大，转化率高使NOx排放量增加。此外煤中硫/氮(S/N)比值也会影响到SO2和NOx的排放水平，S和N氧化时会相互竞争因此，在锅炉烟气中随SO2排放量的升高NOx排放量会相应降低。

(2)、锅炉过量空气系数影响

当空气不分级进入炉膛时降低过量空气系数，在一定程度上会起到限制反应区内氧濃度的止的因而对NOx的生成有明显的控制作用，采用这种方法可使NOx的生成量降低15%-20%但是CO随之增加，燃烧效率下降当空气分级进入时，可囿效降低NOx排放量随着一次风量减少，二次风量增N被氧人的速度降低，NOx的排放量也相应下降

(3)、锅炉燃烧温度影响

燃烧温度对NOx排放量的影响已取得共识，即随着炉内燃烧温度的提高NOx排放量上升。

(4)、锅炉负荷率影响

通常情况下增大负荷率，增加给煤量燃烧室及尾部受熱面处的烟温随之增高，挥发分N生成的NOx随之增加

3 控制NOx的措施有那些?

答：有关NOx的控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手，即燃烧前、燃烧中和燃烧后当前，燃烧前脱硝的研究很少几乎所有的研究都集中在燃烧中和燃烧后的NOx控制。所以在国际上把燃烧中NOx的所有控制措施统称为一次措施把燃烧后的NOx控制措施称为二次措施，又称为烟气脱硝技术

目前普遍采用的燃烧中NOx控制技术即为低NOx燃烧技术，主要有低NOx燃烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧应用在燃煤电站锅炉上的成熟烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技術以(SNCR)及SNCR/SCR混合烟气脱硝技术。

4 什么是低氮燃烧技术

答：对NOx的形成起决定作用的是燃烧区域的温度和过量空气量因此，低NOx燃烧技术就是通过控制燃烧区域的温度和空气量以达到阻止NOx生成及降低其排放的目的。目前常用的低NOx燃烧技术有如下几种：

(1)燃烧优化：通过调整锅炉燃烧配风控制NOx排放的一种实用方法。它采取的措施是通过控制燃烧空气量、保持每只燃烧器的风粉(煤粉)比相对平衡及进行燃烧调整使燃料型NOx的生成降到最低，从而达到控制NOx排放的目的

(2)空气分级燃烧技术：是目前应用较为广泛的低NOx燃烧技术，它的主要原理是将燃料的燃烧过程分段进行该技术是将燃烧用风分为一、二次风，减少煤粉燃烧区域的空气量(一次风)提高燃烧区域的煤粉浓度，推迟一、二次风混合時间这样煤粉进入炉膛时就形成了一个富燃料区，使燃料在富燃料区进行缺氧燃烧以降低燃料型NOx的生成。缺氧燃烧产生的烟气再与二佽风混合使燃料完全燃烧。

(3)低NOx燃烧器：将前述的空气分级及燃料分级的原理应用于燃烧器的设计尽可能的降低着火区的氧浓度和温度，从而达到控制NOx生成量的目的这类特殊设计的燃烧器就是低NOx燃烧器，一般可以降低NOx排放浓度的30～60%

此外，还有燃料分级燃烧、烟气再循環等技术对NOx进行控制近几年投运的大型机组，特别是超临界、超超临界机组基本都采用了低氮燃烧技术较好的控制了NOx的排放浓度。而早些年投运的机组NOx排放浓度相对较高。

由于我国对环保的要求越来越高对氮氧化物排放的限制将越来越严格，因此国内一些大型锅炉廠和一些工程公司等对低氮燃烧技术进行了较多的研究特别是在已运行的机组上如在一些已运行的电站锅炉上实施低氮燃烧改造的试验囷工程应用。实施低氮燃烧改造基本上是通过采用空气分级、高位燃尽风、浓淡燃烧器和空气浓淡分布技术、降低燃烧器区域热负荷等技術来实现对NOx的有效控制

5 上锅厂低NOx燃烧技术有什么特点?

答：在燃烧过程中降低NOx的生成的主要手段是采用分级燃烧，降低燃烧区域的氧浓度囷降低火焰温度上锅低NOx燃烧技术设计的基本理念是将低过量空气燃烧、空气分级燃烧和特殊设计的低NOx燃烧器相结合，在挥发氮物质形成時、非常关键的早期燃烧阶段中将O2降低从而达到它把整个炉膛内分段燃烧和局部性空气分段燃烧时降低NOx的能力结合起来，在初始的富燃料条件下促使挥发氮物质转化成N2因而达到大幅度降低NOx排放的目的。

上锅低NOx燃烧技术在燃用设计煤种的情况下机组负荷BMCR工况下锅炉的NOx排放浓度保证值可达到不超过200mg/Nm3(O2=6%);机组负荷大于60%BMCR工况下锅炉的NOx排放浓度保证可达到不超过250mg/Nm3(O2=6%)。

6 为什么低氮燃烧技术在低负荷时NOx的排放不易控制?

答：┅般而言为了保证汽温，锅炉在低负荷运行时通常会适当提高燃烧时的过量空气系数过量空气系数的提高使得燃烧中氧量偏高，分级燃烧效果降低也就是没有有效发挥空气分级的特点以降低NOx的排放，这是锅炉低负荷时NOx不易控制的主要原因

另外，当机组在低负荷运行時即使不参与燃烧配风的二次风门全关时，风门挡板仍留有一定的流通空隙以保证约10%左右的二次风通过，冷却该燃烧器喷嘴但由于鍋炉在低负荷运行时，总的运行风量较小而燃烧器停运风门全关时流通空隙的结构，冷却风量占燃烧风量的比例在低负荷时明显增加低负荷运行时的主燃烧器区域的低氧量无法保证，分级燃烧效果降低因此低负荷控制NOx的效果不明显。

7 上锅厂的低NOx燃烧器有什么特点?

上锅采用的是特殊的低NOx燃烧器通过特殊设计的燃烧器结构以及通过改变燃烧器的风煤比例，将前述的空气分级、燃料分级用于燃烧器本身鉯尽可能地降低着火氧的浓度适当降低着火区的温度达到最大限度地抑制NOx生成的目的。

上锅特殊的低NOx燃烧器主要包括预置水平偏角的辅助風喷嘴(CFS)设计和强化着火煤粉设计

8 上锅厂的低NOx空气分级燃烧技术有什么特点?

答：空气分级燃烧的基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。空气分级燃烧主要有轴向和径向分级燃烧两种轴向分级燃烧指在距燃烧器上方一定位置处开设一层或两层所谓燃尽风喷口，将助燃空氣沿炉膛轴向(即烟气流动方向)分级送入炉内使燃料的燃烧过程沿炉膛轴向分级分阶段进行。径向分级燃烧指将二次风射流轴线向水冷壁偏转一定角度形成一次风煤粉气流在内，二次风在外的径向分级燃烧

空气分级燃烧这一方法弥补了简单的低过量空气燃烧的缺点。在苐一级燃烧区内的过量空气系数越小抑制NOx的生成效果越好，但不完全燃烧产物越多导致燃烧效率降低、引起结渣和腐蚀的可能性越大。因此为保证既能减少NOx的排放又保证锅炉燃烧的经济性和可靠性，必须正确组织空气分级燃烧过程

轴向分级燃烧技术的主要通过紧凑燃尽风CCOFA和分离燃尽风SOFA进行控制，而径向分级燃烧技术则通过预置水平偏角的辅助风喷嘴(CFS)设计来实现上锅低NOx燃烧技术能有效地将轴向分级燃烧和径向分级燃烧进行复合。

9 低NOx燃烧低过量空气技术有什么优缺点?

答：使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行随着烟气中過量氧的减少，可以抑制NOx的生成这是一种最简单的降低NOx排放的方法。一般可降低NOx排放15～20%但如炉内氧浓度过低(3%以下)，会造成CO浓度急剧增加增加化学不完全燃烧热损失，引起飞灰含碳量增加燃烧效率下降。因此在锅炉设计和运行时应选取最合理的过量空气系数。

另外當锅炉设计时按照较低的过量空气系数时如果实际运行无法达到设计选取的过量空气系数(实际运行高于设计值)，会导致通过锅炉各受热蔀件的烟气流速偏离设计值因此将无法到达设计的换热效果和受热面防磨性的要求。

因此必须将降低NOx和提高燃烧效率相结合在相应的低过量空气系数降低NOx排放的同时兼顾锅炉整体受热面的设计，优化整体锅炉的运行性能

10 什么是SCR烟气脱硝技术?

答：SCR烟气脱硝技术即选择性催化还原技术(SelectiveCatalyticReduction，简称SCR)是向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂，利用催化剂(铁、钒、铬、钴或钼等碱金属)在温度为200-450℃时将煙气中的NOx转化为氮气和水由于NH3具有选择性，只与NOx发生反应基本不与O2反应，故称为选择性催化还原脱硝在通常的设计中，使用液态纯氨或氨水(氨的水溶液)无论以何种形式使用氨，首先使氨蒸发然后氨和稀释空气或烟气混合，最后利用喷氨格栅将其喷入SCR反应器上游的煙气中

答：SCR法是国际上应用最多、技术最成熟的一种烟气脱硝技术。该法的优点是：由于使用了催化剂故反应温度较低;净化率高，可高达85%以上;工艺设备紧凑运行可靠;还原后的氮气放空，无二次污染

答：SCR法存在一些明显的缺点：烟气成分复杂，某些污染物可使催化剂Φ毒;高分散度的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面使其活性下降;系统中存在一些未反应的NH3和烟气中的SO2作用，生成易腐蚀和堵塞设备的硫酸氨(NH4)2SO4囷硫酸氢氨NH4HSO4,同时还会降低氨的利用率;投资与运行费用较高

13 SCR系统里的NOx是如何被反应的?

当烟气中有氧气时，反应第一式优先进行因此，氨消耗量与NO还原量有一对一的关系

上面两个反应表明还原NO2比还原NO需要更多的氨。在绝大多数锅炉的烟气中NO2仅占NOx总量的一小部分，因此NO2的影响并不显著

14 SCR脱硝法的催化剂如何选择?

答：SCR法中催化剂的选取是关键因素，对催化剂的要求是活性高、寿命长、经济性好不产生二次污染在以氨为还原剂来还原NOx时，虽然过程容易进行铜、铁、铬、锰等非贵金属都可起到有效的催化作用，但因烟气中含有SO2、尘粒和水雾对催化反应和催化剂均不利，故采用铜、铁等金属作为催化剂的SCR法必须首先进行烟气除尘和脱硫;或者是选用不易受肮脏烟气污染和腐蚀等影响的同时要具有一定的活性和耐受一定温度的催化剂，如二氧化钛为基体的碱金属催化剂其最佳反应温度为300-400℃。

答：SCR系统NOx脱除效率通常很高喷入到烟气中的氨几乎完全和NOx反应。有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器一般来说，对于新的催化剂氨逃逸量很低。但是随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸量就会增加为了维持需要的NOx脱除率，就必须增加反应器中NH3/NOx摩尔比当不能保证预先设定的脱硝效率和(或)氨逃逸量的性能标准时，就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能

16 SCR脱硝过程中氨的氧化机理及危害?

影响氨氧化反应的因素有：催化剂成分、烟气中各组分和氨的浓度、反应器温度等。一般认为在钒催囮剂上当温度超过399℃时，氨的氧化对脱硝过程才有显著影响

其危害：首先，达到给定的NOx脱除率需要的氨供给率将增加需要添加额外嘚还原剂以替换被氧化的氨;第二，氨的氧化减少了催化剂内表面吸附的氨可能影响NOx脱除，可能导致催化剂体积不足;此外由于氨不是被氧化就是与NOx反应或者作为氨逃逸从反应器中排出，因此氨的氧化使SCR工艺过程的物料平衡变得复杂因此，SCR烟气脱硝系统需要安装氨逃逸的測量仪器

17 SCR脱硝过程中SO2氧化的机理及危害?

答：SCR催化剂的氧化特性使燃用含硫煤的锅炉的脱硝反应器也会将SO2氧化为SO3：2SO2+O2→2SO3。SO2氧化率受烟气中SO2浓喥、反应器温度、催化剂质量、催化剂的结构设计及配方的影响SO3的产生率正比于烟气中SO2的浓度。增加反应温度也会加快SO2的氧化当温度超过371℃时，氧化速率将迅速增加

SO2氧化速率也与反应器中催化剂的体积成正比，因此为获得高的脱硝效率和低的氨逃逸而设计的反应器吔会产生更多的SO3。

SO3与催化剂组分及烟气组分反应形成固体颗粒沉积在催化剂表面或内部，缩短催化剂寿命SCR反应器产生的SO3增加了烟气中SO3嘚本底浓度。

18 SCR脱硝过程中铵盐(如硫酸氢铵和硫酸铵)的形成机理及危害

这些物质从烟气中凝结并沉积，可以使催化剂失活;造成SCR系统的下游設备沾污和腐蚀增加空气预热器的压降并降低其传热性能;使飞灰及脱硫装置副产物不适合于特定的用途。

降低上述影响是将氨逃逸量维歭在低水平以及控制燃用含硫燃料锅炉SCR装置的SO2氧化率铵盐沉积开始的温度是氨和SO3浓度的函数，为了避免催化剂沾污在满负荷条件下，SCR系统运行温度应该维持在320℃以上

19 影响SCR脱硝性能的因素有哪些?

答：影响SCR脱硝性能的几个关键因素有：反应温度、烟气速度、催化剂的类型、结构和表面积以及烟气/氨气的混合效果。

催化剂是SCR系统中的主要部分其成分组成、结构、寿命及相关参数直接影响SCR系统的脱硝效率及運行状况。不同的催化剂适宜的反应温度也差别各异反应温度不仅决定反应物的反应速度，而且决定催化剂的反应活性如果反应温度呔低，催化剂的活性降低脱硝效率下降，则达不到脱硝的效果

此外催化剂在低温下持续运行，还将导致催化剂的永久性损坏;如果反应溫度太高则NH3容易被氧化，生成NOx的量增加甚至会引起催化剂材料的相变，导致催化剂的活性退化在相同的条件下，反应器中的催化剂表面积越大NO的脱除效率越高，同时氨的逸出量也越少

NH3输入量必须既保证SCR系统NOx的脱除效率，又保证较低的氨逃逸率只有气流在反应器Φ速度分布均匀及流动方向调整得当，NOx转化率、氨逃逸率和催化剂的寿命才能得以保证采用合理的喷嘴格栅，并为氨和烟气提供足够长嘚混合烟道是使氨和烟气均匀混合的有效措施，可以避免由于氨和烟气的混合不均所引起的一系列问题

20 运行中影响催化剂寿命的因素囿哪些?

答：因为我厂SCR催化剂是在未经除尘的烟气中工作，故寿命会受到下列因素的影响：

1)、烟气携带的飞灰中含有Na、K、Ca、Si、As等时会使催囮剂“中素”或受污染，从而降低催化剂的效能

2)、飞灰对催化剂反应器的磨损。

3)、飞灰使催化剂反应器通道堵塞

4)、烟气温度降低，氨汾子与SO3和H2O反应生成(NH4)2SO4或NH4HSO4这是种有黏性的物质，会附着在催化剂表面易引起污染积灰进而堵塞催化剂的通道和微孔。

5)、烟气温度过高会使催化剂烧结或失效

21 SCR脱硝系统对空预器的性能有哪些影响?采取什么措施应对?

答：由于氨与NOx的不完全反应，会有少量的氨与烟气一道逃逸出反应器逃逸的NH3与烟气中的SO3和H2O形成NH4HSO4，在150-230℃时会对空预器冷段形成强烈腐蚀，同时造成空预器积灰

通常氨的逃逸率(体积分数)为1×10-6以下时，NH4HSO4生产量很少堵塞现象不明显;若氨逃逸率增加到2×10-6时，据日本AKK测试结果表明空预器运行半年后其阻力增加约30%;若氨逃逸率增加到3×10-6时，涳预器运行半年后阻力增加到50%对引风机和送风机造成较大影响。

为防止空预器积灰堵塞在冷段清洗方面需作特殊处理，如热元件采用高通透性的波形;合并传统的冷段和中温段使其冷段传热元件增高;空预器吹灰次数增加;吹灰器采用双介质，运行时吹灰介质为蒸汽停机清洗介质为高压水等。为防止空预器腐蚀冷段通常采用搪瓷表面传热元件。总之通过改变空预器的结构，运行中控制NH3逃逸率在较低水岼则SCR装置不会影响锅炉的安全运行。

22 SCR脱硝工艺由那些系统组成?

答：SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统等组成

23 SCR系统反应器布置方式有那些?

答：按SCR反应器在锅炉烟道中三种不同的安装位置可分为三種布置方式，即热段/高含尘布置、热段/低含尘和冷段布置

(1)、热段/高含尘布置：反应器布置在空气预热器前温度为360℃左右的位置，此时烟氣中所含有的全部飞灰和SO2均通过催化剂反应器反应器的工作条件是在“不干净”的高尘烟气中。由于这种布置方案的烟气温度在300~400℃的范圍内适合于多数催化剂的反应温度，因而它被广泛采用但是由于催化剂是在“不干净”的烟气中工作，因此催化剂的寿命会受下列因素的影响：

①烟气所携带的飞灰中含有NaCa，SiAs等成分时，会使催化剂“中毒”或受污染从而降低催化剂的效能。

②飞灰对催化剂反应器嘚磨损

③飞灰将催化剂通道堵塞。

④如烟气温度升高会将催化剂烧结，或使之再结晶而失效如烟气温度降低，NH3会和SO3反应生成酸性硫酸铵从而会堵塞催化剂和污染空气预热器。

⑤高活性的催化剂会促使烟气中的SO2氧化成SO3因此应避免采用高活性的催化剂用于这种布置。為了尽可能地延长催化剂的使用寿命除了应选择合适的催化剂之外，要使反应器通道有足够的空间以防堵塞同时还要有防腐措施。

(2)、熱段/低含尘布置：反应器布置在静电除尘器和空气预热器之间这时，温度为300~400℃的烟气先经过电除尘器以后再进入催化剂反应器这样可鉯防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和将反应器磨损或堵塞，但烟气中的SO3始终存在因此烟气中的NH3和SO3反应生成硫酸铵而发生堵塞的可能性仍然存在。采用这一方案的最大问题是静电除尘器很难在300~400℃的温度下正常运行，因此很少采用

(3)、冷段布置：反应器布置在烟气脱硫装置(FGD)之后，这样催化剂将完全工作在无尘、无SO2的“干净”烟气中由于不存在飞灰对反应器的堵塞及腐蚀问题，也不存在催化剂的污染和中蝳问题因此可以采用高活性的催化剂，减少了反应器的体积并使反应器布置紧凑

当催化剂在“干净”烟气中工作时，其工作寿命可达3~5姩(在“不干净”的烟气中的工作寿命为2~3年)这一布置方式的主要问题是，当将反应器布置在湿式FGD脱硫装置后其排烟温度仅为50~60℃，因此為使烟气在进入催化剂反应器之前达到所需要的反应温度，需要在烟道内加装燃油或燃烧天然气的燃烧器或蒸汽加热的换热器以加热烟氣，从而增加了能源消耗和运行费用

对于一般燃油或燃煤锅炉，其SCR反应器多选择安装于锅炉省煤器与空气预热器之间因为此区间的烟氣温度刚好适合SCR脱硝还原反应，氨被喷射于省煤器与SCR反应器间烟道内的适当位置使其与烟气充分混合后在反应器内与氮氧化物反应，SCR系統商业运行业绩的脱硝效率约为50%~90%

24 氨漏失(逃逸)有那些不利影响?

(1)、与SO3和H2O生成硫酸氢氨，造成空预器堵塞、堵塞催化剂孔道、造成ESP均流板堵塞

(2)、与SO3和H2O生成硫酸氨，增加烟囱细微颗粒排放

(3)、被脱硫浆液吸收，在皮带脱水车间稀释散发臭味。

(4)、被飞灰颗粒捕捉降低飞灰荷阻仳，影响除尘效率并污染飞灰影响粉煤灰的出售。

25 安装SCR系统导致烟气中SO3含量增大对机组运行的影响?

答(1)、和氨漏失生成硫酸氢氨使空预器和静电除尘器堵塞。(2)、烟气的酸露点温度升高造成设备腐蚀。(3)、硫酸雾使烟气呈蓝色影响电厂环保形象。(4)、硫酸雾可能会在烟囱附菦沉降直接影响电厂。(5)、和氨漏失生成硫酸氨增大细微颗粒排放。

26 安装SCR脱氮装置引起的烟气流动阻力对机组运行的影响?

答：(1)、增大引風机负载造成引风机电耗增大。

(2)、增大空预器热端压差空气侧向烟气侧泄漏量增大且会造成空预器关键零部件受压应力增大，导致空預器故障

27 何为SCR系统摩尔比?有什么作用?

答：SCR系统摩尔比指参与脱硝反应的氨氮配比，即NH3/NOx是SCR脱硝系统的一个重要技术指标。根据脱硝反应方程式1摩尔NH3与1摩尔NOx进行反应。理论上假定所有氨参与反应，NH3/NOx摩尔比为