燃煤電廠脫硝技術(shù)應(yīng)用案例一、引言：氮氧化物控制的必要性與主流技術(shù)路徑隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的日益重視，燃煤電廠作為能源供應(yīng)的核心支柱，其污染物排放控制已成為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵議題。其中，氮氧化物（NOx）作為主要大氣污染物之一，不僅是形成酸雨、光化學(xué)煙霧的重要前驅(qū)物，還會(huì)對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境造成多方面的負(fù)面影響。因此，嚴(yán)格控制燃煤電廠NOx排放，并采用高效、經(jīng)濟(jì)的脫硝技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與產(chǎn)業(yè)升級(jí)的必然要求。當(dāng)前，燃煤電廠主流的脫硝技術(shù)主要包括選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR），以及近年來(lái)逐漸受到關(guān)注的聯(lián)合脫硝技術(shù)（如SNCR-SCR聯(lián)用）和一些新興的輔助脫除技術(shù)。這些技術(shù)各有其適用條件與技術(shù)特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合電廠的鍋爐類(lèi)型、燃料特性、機(jī)組容量、現(xiàn)有場(chǎng)地條件以及環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)等因素進(jìn)行綜合考量與優(yōu)化選擇。二、主流脫硝技術(shù)原理與特點(diǎn)概述（一）選擇性催化還原法（SCR）SCR技術(shù)通過(guò)在催化劑的作用下，利用氨（NH?）或尿素等還原劑，在特定溫度窗口內(nèi)（通常為280℃-420℃）將煙氣中的NOx選擇性還原為無(wú)害的氮?dú)猓∟?）和水（H?O）。其核心在于高性能的催化劑，常用的催化劑以TiO?為載體，活性組分多為V?O?-WO?（或MoO?）等金屬氧化物。SCR技術(shù)脫硝效率高，通?？蛇_(dá)80%-95%以上，是目前應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的脫硝技術(shù)之一，尤其適用于對(duì)NOx排放要求嚴(yán)格的大型燃煤機(jī)組。但其初期投資和運(yùn)行成本相對(duì)較高，催化劑需要定期更換，且對(duì)煙氣流場(chǎng)、溫度分布及還原劑噴射均勻性有較高要求。（二）選擇性非催化還原法（SNCR）SNCR技術(shù)原理與SCR類(lèi)似，同樣是利用氨或尿素作為還原劑，但無(wú)需催化劑，而是在較高的溫度窗口（通常為850℃-1100℃）下，通過(guò)還原劑與煙氣中的NOx發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)，將其還原為N?和H?O。該技術(shù)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資較低、占地面積小、改造周期短等優(yōu)點(diǎn)，適用于中小型機(jī)組或舊機(jī)組的改造。然而，由于反應(yīng)依賴于高溫和良好的混合，其脫硝效率相對(duì)較低，一般在30%-60%，且還原劑耗量大，易造成氨逃逸問(wèn)題。（三）SNCR-SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)鑒于SNCR和SCR技術(shù)的各自特點(diǎn)，將兩者結(jié)合形成的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。通常，SNCR布置于爐膛上部，利用爐膛高溫區(qū)進(jìn)行初步脫硝，隨后在鍋爐下游設(shè)置一個(gè)小型的SCR反應(yīng)器（或采用高效催化劑），對(duì)SNCR出口的殘余NOx進(jìn)一步脫除。該聯(lián)合技術(shù)可在一定程度上降低整體投資和運(yùn)行成本，同時(shí)獲得較高的脫硝效率（通?？蛇_(dá)70%-90%），適用于對(duì)脫硝效率有一定要求，但單獨(dú)采用SCR投資過(guò)高或場(chǎng)地受限的情況。三、燃煤電廠脫硝技術(shù)應(yīng)用案例分析（一）案例一：300MW煤粉爐SCR脫硝系統(tǒng)優(yōu)化改造1.項(xiàng)目背景與挑戰(zhàn)某發(fā)電集團(tuán)下屬電廠一臺(tái)300MW煤粉發(fā)電機(jī)組，原配套SCR脫硝系統(tǒng)投運(yùn)已超十年，近年來(lái)出現(xiàn)脫硝效率下降、氨逃逸率偏高、催化劑板結(jié)堵塞等問(wèn)題，難以滿足最新的超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，機(jī)組燃煤煤種多變，硫分波動(dòng)較大，對(duì)催化劑的抗硫性能和系統(tǒng)的適應(yīng)性提出了更高挑戰(zhàn)。2.技術(shù)方案與實(shí)施電廠組織技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了全面診斷，決定對(duì)原有SCR系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。主要措施包括：*催化劑更換與選型優(yōu)化：根據(jù)入口煙氣成分和溫度特性，更換為新型高效、抗硫抗砷中毒能力更強(qiáng)的蜂窩式催化劑，并調(diào)整了催化劑的節(jié)距和活性組分分布，以適應(yīng)煤種變化。*流場(chǎng)與噴氨格柵優(yōu)化：采用CFD流場(chǎng)模擬技術(shù)，重新設(shè)計(jì)了入口煙道導(dǎo)流板和噴氨格柵，確保還原劑與煙氣混合更均勻，減少局部氨逃逸和催化劑局部過(guò)載。*增設(shè)吹灰系統(tǒng)：優(yōu)化原有蒸汽吹灰器布置，并在關(guān)鍵區(qū)域增設(shè)聲波吹灰器，提高催化劑表面清潔度，延緩催化劑堵塞和性能衰減。*控制系統(tǒng)升級(jí)：引入先進(jìn)的入口NOx濃度在線預(yù)測(cè)和出口NOx閉環(huán)控制策略，實(shí)現(xiàn)噴氨量的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。3.運(yùn)行效果與經(jīng)驗(yàn)改造后，該機(jī)組SCR系統(tǒng)在不同負(fù)荷和煤種下均能穩(wěn)定運(yùn)行，脫硝效率從改造前的約75%提升至90%以上，出口NOx濃度穩(wěn)定控制在50mg/Nm3以下，氨逃逸率控制在2ppm以內(nèi)，滿足了超低排放要求。同時(shí)，通過(guò)精細(xì)化運(yùn)行調(diào)整和優(yōu)化，系統(tǒng)阻力有所降低，廠用電率得到改善。實(shí)踐表明，定期對(duì)催化劑進(jìn)行性能檢測(cè)和活性評(píng)估，以及根據(jù)煤質(zhì)變化及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，是保證SCR系統(tǒng)長(zhǎng)期高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。（二）案例二：循環(huán)流化床鍋爐SNCR-SCR聯(lián)合脫硝應(yīng)用1.項(xiàng)目背景與技術(shù)選擇某新建200MW循環(huán)流化床（CFB）機(jī)組，考慮到CFB鍋爐爐膛溫度區(qū)間與SNCR反應(yīng)溫度窗口有較好匹配性，且燃料為當(dāng)?shù)氐土蛎?，業(yè)主為控制初投資并滿足中等脫硝效率要求（出口NOx≤100mg/Nm3），經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終選擇了“爐內(nèi)SNCR+尾部低溫SCR”的聯(lián)合脫硝工藝。2.系統(tǒng)配置與特點(diǎn)*SNCR系統(tǒng)：在CFB鍋爐分離器入口煙道或爐膛上部合適溫度區(qū)域（約850℃-950℃）布置多層尿素溶液噴射噴嘴，利用爐膛內(nèi)的湍流混合進(jìn)行初步脫硝。*尾部低溫SCR系統(tǒng)：在鍋爐尾部電除塵器之后、脫硫塔之前布置低溫SCR反應(yīng)器。由于經(jīng)過(guò)除塵后煙氣粉塵含量大幅降低，可有效減少催化劑磨損和堵塞。選用適應(yīng)180℃-240℃煙氣溫度的低溫催化劑。3.運(yùn)行效果與經(jīng)驗(yàn)該聯(lián)合脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，SNCR段脫硝效率穩(wěn)定在40%-50%，SCR段進(jìn)一步脫除剩余NOx，總脫硝效率可達(dá)80%以上，出口NOx濃度穩(wěn)定控制在80mg/Nm3左右。相比單獨(dú)采用SCR，聯(lián)合工藝顯著降低了催化劑用量和初投資。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，CFB鍋爐負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)，SNCR的溫度窗口會(huì)發(fā)生偏移，需通過(guò)靈活調(diào)整噴射層和噴射量來(lái)適應(yīng)。同時(shí)，低溫SCR催化劑對(duì)煙氣中的SO?和水汽較為敏感，需嚴(yán)格控制入口粉塵和SO?濃度，防止硫酸氫銨生成導(dǎo)致的催化劑堵塞。四、脫硝技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵問(wèn)題與對(duì)策探討（一）催化劑失活與壽命管理催化劑是SCR系統(tǒng)的核心，其失活是影響脫硝效率和運(yùn)行成本的關(guān)鍵因素。失活原因主要包括中毒（硫、堿金屬、砷等）、堵塞、磨損和熱老化。對(duì)策包括：選用高品質(zhì)、抗中毒能力強(qiáng)的催化劑；優(yōu)化鍋爐燃燒，降低飛灰中有害成分；加強(qiáng)吹灰和定期檢修維護(hù)；建立催化劑性能臺(tái)賬，進(jìn)行全生命周期管理和再生或更換評(píng)估。（二）氨逃逸與二次污染控制氨逃逸過(guò)高不僅會(huì)導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)堵塞、空預(yù)器腐蝕，還可能與SO?反應(yīng)生成硫酸氫銨，造成設(shè)備故障和二次污染?？刂拼胧┌ǎ簝?yōu)化噴氨格柵設(shè)計(jì)，確保均勻噴氨；采用高精度噴氨調(diào)節(jié)系統(tǒng)；加強(qiáng)氨逃逸在線監(jiān)測(cè)；及時(shí)調(diào)整催化劑運(yùn)行工況，避免局部過(guò)熱或低溫。（三）系統(tǒng)能耗與經(jīng)濟(jì)性平衡脫硝系統(tǒng)的能耗（如風(fēng)機(jī)電耗、蒸汽耗量、還原劑消耗）直接影響電廠的經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（如低阻力催化劑、高效流場(chǎng)設(shè)計(jì)）、采用節(jié)能型設(shè)備、實(shí)施精細(xì)化運(yùn)行調(diào)節(jié)（如變負(fù)荷下的噴氨優(yōu)化、吹灰制度優(yōu)化）等措施，在保證脫硝效率的前提下，最大限度降低運(yùn)行成本。五、結(jié)論與展望燃煤電廠脫硝技術(shù)的選擇與應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要綜合考慮技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保達(dá)標(biāo)性和運(yùn)行可靠性。SCR技術(shù)以其高效性仍是當(dāng)前主流選擇，SNCR技術(shù)在特定條件下具有成本優(yōu)勢(shì)，而聯(lián)合脫硝技術(shù)則為不同需求提供了更靈活的解決方案。未來(lái)，隨著環(huán)保要求的不斷提高和技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，燃煤電廠脫硝技術(shù)將朝著以下方向發(fā)展：一是催化劑性能的進(jìn)一步提升，如開(kāi)發(fā)更高活性、更長(zhǎng)壽命、更低成本及適應(yīng)更寬溫度窗口的催化劑；二是智能化運(yùn)維水平的提高，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析、AI優(yōu)化控制等手段實(shí)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)控和預(yù)測(cè)性維護(hù)；三是協(xié)同脫除技