毕业论文课题相关文献综述

文献综述

一、研究目的和意义

据统计，我国大气污染物中有90%以上的NOx（氮氧化物）来源于化石燃料(如煤、石油、天然气等)的燃烧。这其中有70%来自煤的燃烧，而火力发电用煤又占全国燃煤量的70%，并且在今后相当长的一段时间内这种格局不会被打破^[1]。2012年，环保部公布的全国NOx排放总量达到2337.8万t，火力发电行业排放量约占50%^[2]。如果按照当前的排放控制水平，2020年中国NOx排放量将达到2900万t。其中火电厂的NOx排放量占全国排放总量的比例会继续扩大^[3]。

NOx对环境的危害很大，它是形成光化学烟雾和硝酸型酸雨的主要来源^[4]。其排放控制可以分成低NOx燃烧技术和烟气脱硝技术两类。其中，选择性催化还原(Selective Catalyic Reduction，简称SCR)脱硝工艺以其80%以上的脱硝效率和先进、成熟的特性,已大量应用于日本、欧洲及北美的燃煤电站^[5]。而我国尚未掌握具有自主知识产权的大型火电厂的SCR核心技术。因此，为了实现SCR脱硝装置的国产化，对相关关键系统技术设备进行研究开发是十分有必要的。

二、SCR脱硝的发展现状

1、国外发展概况

日本、德国和美国是目前世界上对燃煤电厂氮氧化物排放控制比较严格的三个国家。这些国家，除了使用燃烧法控制外，还大量的采用SCR法烟气脱硝技术。SCR法烟气脱硝技术最初起源于美国。1959年，美国的Eegelhard公司申请了SCR法烟气脱硝技术的发明专利，不过美国并不是最早将此项技术进行商用的国家^[6]。20世纪70年代初，日本开始研发SCR技术，并在70年代末率先应用在本国的电站锅炉和工业锅炉上。1985年，欧洲开始引进SCR技术。随后，20世纪90年代初，美国也将此项技术进行工业应用。经过三十多年的不断发展和改善，选择性催化还原（SCR）法成为了目前世界上应用最广泛的烟气脱硝技术。有关资料统计，截止到2010年年底，全世界采用SCR法烟气脱硝技术的燃煤电站锅炉装机容量超过了300GW。其中，欧洲大于55GW，日本大约有100GW，美国已经超过100GW^[7]。

1975年，日本的Shimoneski电厂建立了一套最早的采用SCR法系统的示范工程，随后此项技术在日本迅速推广。由于SCR技术在日本的运行效果良好，而且具有很高的脱硝效率，这引起了欧洲各个国家的注意，没多久就在欧洲快速推广起来，尤其是在当时的联邦德国^[8]。

美国发电公司的GameysPoint电厂是美国的燃煤电厂中率先采用SCR系统的电厂，其中有2台锅炉安装SCR系统。记录显示这套系统运行良好，从未发生过氨泄漏^[9]。

位于德国首都柏林的Reuter West电站也装有一套SCR装置。它的SCR反应器安装在省煤器与空气预热器之间，氮氧化物的转换率高于85%。由于氨的泄漏量极低，空气预热器从未发生过阻塞，并且运行效果非常好^[10]。