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烟气脱硝系统在燃气蒸汽联合循环机组上的应用研究摘要：文章介绍了现行排放标准对燃气机组NOx的要求并通过比较分析燃气和燃煤机组烟气成分的差别介绍了适用于燃气机组的脱硝系统包括低氮燃烧器和余热锅炉选择性催化还原（SCR）烟气脱硝设备。详细介绍了SCR设备的布置方式、系统流程。最后探讨了燃气机组催化剂的选择和喷氨系统的选择优化为SCR脱硝系统在燃机上的应用提供了借鉴与指导。关键词：燃气蒸汽联合循环；余热锅炉；SCR；低氮燃烧；催化剂中图分类号：TM611文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）26-0076-03氮氧化物（NOx）是主要的大气污染物包括NO、NO2、N2O等其中以NO形式存在的占90%以上。NOx是酸雨的直接原因可以引起光化学烟雾和温室效应对自然环境和人类健康产生重大影响。随着环保要求的日益提高燃气蒸汽联合循环机组以其清洁、高效的特点在我国得到了越来越多的应用。然而燃机产生的NOx问题也需要我们加以重视和控制。根据国家环保局统计和有关研究估算1990年我国NOx的排放量约为910万吨1995年的排放量约为1000万吨2000年的排放量约为1500万吨2004年的排放量约为1600万吨到2010年我国NOx排放达到2200万吨其中火力发电占总排放量的35%以上。由此可见今后我国NOx排放量将十分巨大需要加以控制避免NOx对大气环境的污染。因此国家已将NOx列入国家“十二五”总量控制指标要求对新建机组全面实施低NOx燃烧技术安装烟气脱硝装置降低NOx的排放；对NOx排放水平较高的老机组进行低NOx燃烧改造和烟气脱硝技术改造。1燃气蒸汽联合循环机组NOx的产生1.1NOx产生机理概述研究表明氮氧化物的生成途径有3种：热力型NOx快速型NOx燃料型NOx。在这3种途径中热力型NOx的产生主要取决于燃烧温度和含氧量产生在燃烧的高温富氧区当燃烧温度低于1600℃时热力型NOx的产生量很小其反应机理如下：快速型NOx是碳氢类燃料在过量空气系数燃料型NOx指燃料中的氮在燃烧过程中经过一系列的氧化还原反应而产生的NOx燃料型NOx受到燃烧温度、过量空气系数以及燃料-空气混合条件的综合影响其中燃料-空气混合主要影响燃烧室内自由基的分布从而影响产生NOx的反应过程。1.2燃气与燃煤机组NOx产生的区别煤中的氮主要存在于挥发分中以HCN、NH3等形式存在在燃烧时首先析出产生快速型氮氧化物所占比例不超过5%；由于燃烧温度和过剩空气系数的限制燃煤机组热力型的产生量也很小。因此对于燃煤机组来讲燃料型NOx是燃煤机组NOx产生的主要类型占80%～90%。燃气轮机采用天然气作为燃料主要的产物是CO2和H2O不产生粉尘和灰渣也基本消除了SO2的产生然而NOx的产生确实不可避免的需要采取措施加以控制。由于天然气中含氮量很小燃机所产生的燃料型NOx不会太多这点和燃煤机组有较大的差别。此外由于燃机燃烧温度高过剩空气系数大主要产生热力型NOx。通常控制燃烧的方式对于热力型NOx排放有很好的抑制作用。因此通过改进燃烧器控制燃烧方式控制适当的燃烧温度和过剩空气系数可以有效地减少燃机NOx的产生。1.3燃机低NOx燃烧技术目前三大燃机厂商（GE、西门子和阿尔斯通）在燃气轮机的制造中都采用了低NOx燃烧技术通过控制燃烧室中天然气的燃烧方式尽可能地降低热力型NOx的产生量。常见的低氮燃烧技术如表1所示：表1低氮燃烧技术对比燃烧方法技术要点存在问题混合促进型改善燃料与空气的混合缩短在高温区的停留时间同时降低氧气的剩余浓度。反应器设计难度大。多股燃烧型用多只小火焰代替大火焰增大火焰的散热面积降低火焰温度。反应器设计难度大。阶段燃烧型让燃气先进行浓燃烧而后送入余下的空气使燃烧偏离理论当量比。反应器设计难度大。喷水燃烧型让水从同一喷嘴喷入燃烧区降低火焰中心高温区的温度。燃烧不稳定影响机组效率。通过低氮燃烧技术控制燃烧方式燃气轮机出口NOx的排放浓度可以控制在低于25ppm（含氧量15%）折合51.25mg/Nm3。根据北京市即将颁布实施的标准《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》（征求意见稿）要求燃气机组NOx排放浓度不大于30mg/Nm3意味着采用仅靠低氮燃烧技术燃机NOx排放难以达到北京市标准的要求因此还需要进行进一步的烟气脱硝。2余热锅炉SCR烟气脱硝技术2.1SCR烟气脱硝系统的原理由于非催化还原（SNC