一、电力行业干法脱硝设备应用现状
(一)政策驱动下的高普及率
近年来,随着环保政策的日益严格,我国电力行业积极响应污染减排号召。《火电厂大气污染物排放标准》等法规明确规定,燃煤电厂 NOx 排放浓度需控制在 50mg/m3 以下。在此背景下,干法脱硝设备凭借其高效、无二次污染的优势,在电力行业迅速普及。数据显示,截至 2024 年底,我国燃煤电厂干法脱硝设备安装率已超过 95%,其中选择性催化还原(SCR)技术占据主导地位,应用比例高达 85%,成为电力行业控制 NOx 排放的 “主力军”。
(二)主流技术应用特点
SCR 技术:SCR 技术在电力行业的应用最为广泛,其脱硝效率通常可达 80%-95%。该技术利用催化剂,在 300-450℃的温度区间内,使氨(NH?)或尿素等还原剂与 NOx 发生反应,生成无害的氮气和水。以华能集团某百万千瓦级燃煤机组为例,采用 SCR 技术后,NOx 排放浓度从初始的 400mg/m3 降至 30mg/m3,远低于国家标准。
SNCR 技术:选择性非催化还原(SNCR)技术因无需催化剂、投资成本较低,在部分中小型电厂或对成本敏感的项目中仍有应用。其主要在 850-1100℃的高温环境下,直接喷入还原剂实现脱硝,脱硝效率一般在 30%-60%。一些热电联产项目常采用 SNCR 技术作为初步脱硝手段,配合其他技术进一步降低排放。
(三)技术升级与创新
当前,电力企业不断推动干法脱硝设备的技术升级。一方面,新型催化剂的研发取得进展,如低温催化剂的应用,可将 SCR 反应温度降低至 200℃左右,减少了废气预热能耗;另一方面,智能化控制系统的引入,通过在线监测 NOx 浓度、温度、氨逃逸率等参数,实现还原剂的精准喷射,有效提高了脱硝效率并降低运行成本。
二、电力行业干法脱硝设备面临的挑战
(一)设备运行成本压力大
催化剂成本高昂:SCR 技术中使用的催化剂是核心部件,但其价格昂贵,占设备初始投资的 30%-40%。且催化剂存在使用寿命限制,一般 3-5 年需更换,再生成本也较高。以一台 60 万千瓦机组为例,更换一次催化剂的费用可达上千万元,给企业带来沉重的经济负担。
还原剂消耗量大:无论是液氨、尿素还是氨水,还原剂的持续消耗使得运行成本居高不下。随着市场价格波动,还原剂成本在电厂环保支出中占比不断上升。部分电厂为降低成本,可能会减少还原剂用量,从而影响脱硝效果。
(二)设备稳定性与可靠性待提升
高温、高尘环境影响:燃煤电厂的烟气具有高温、高尘的特点,长期运行下,催化剂易受粉尘冲刷、中毒而失活,设备内部部件也面临磨损和腐蚀问题。例如,飞灰中的碱金属、重金属等物质会附着在催化剂表面,降低其活性,导致脱硝效率下降。
氨逃逸问题:若还原剂喷射量控制不当或设备运行参数波动,易产生氨逃逸现象。氨逃逸不仅造成还原剂浪费,还会与烟气中的 SO?反应生成硫酸氢铵,堵塞催化剂孔道和空气预热器,影响设备正常运行,甚至引发安全隐患。
(三)环保标准趋严带来的压力
随着 “双碳” 目标的推进和环保标准的持续升级,对电力行业 NOx 排放的要求愈发严格。部分地区已试点将 NOx 排放浓度限值进一步降低至 35mg/m3 甚至更低,这对现有干法脱硝设备的性能提出了更高挑战。企业需投入更多资金进行设备升级改造,以满足日益严苛的环保要求。
(四)与其他环保技术协同难度大
电力行业在进行脱硝的同时,还需兼顾脱硫、除尘等环保要求。干法脱硝设备与脱硫、除尘设备的协同运行存在技术难点,如不同设备对烟气温度、流速的要求不同,难以实现最优匹配,导致整体环保效率受限,增加了系统优化的复杂性。
三、应对挑战的策略与发展方向
(一)加强技术研发与创新
开发新型催化剂:加大对低成本、长寿命、高活性催化剂的研发投入,提高催化剂的抗中毒和抗磨损性能,降低更换频率和成本。例如,研究非钒基催化剂,减少对环境的二次污染风险。
优化还原剂技术:探索新型还原剂或还原剂制备技术,提高其反应效率和稳定性,降低对传统氨或尿素的依赖。例如,开发固体氨等新型还原剂,简化储运和使用过程。
(二)推进智能化运维管理
利用物联网、大数据、人工智能等技术,建立干法脱硝设备智能运维平台。通过实时监测设备运行数据,预测催化剂活性衰减、设备故障等问题,实现预防性维护,降低设备故障率和运维成本。同时,借助智能算法优化还原剂喷射策略,精准控制氨逃逸。
(三)推动环保技术协同发展
加强干法脱硝设备与脱硫、除尘设备的技术集成与协同创新,开发一体化环保解决方案。例如,设计新型烟气处理系统,实现脱硝、脱硫、除尘的高效协同,减少设备占地面积和投资成本,提高整体环保效率。
(四)争取政策与资金支持
电力企业应积极向政府部门反映干法脱硝设备应用中面临的困难,争取更多政策扶持和资金补贴。例如,通过绿色信贷、税收优惠等政策,降低企业环保设备升级改造的成本压力,推动行业绿色可持续发展。