燃煤過程中NOX控制技術(shù)

NOX控制技術(shù)NOX的控制技術(shù)尾氣控制源頭控制其特征是通過各種技術(shù)手段，控制燃燒過程中的NOX的生成反應(yīng)，即低NOX燃燒技術(shù)其特征是通過各種技術(shù)手段，把生成的NOX還原成N2，從而降低NOX的排放，即煙氣脫硝技術(shù)低NOX燃燒技術(shù)

低NOX燃燒技術(shù)發(fā)展意義具體方式低NOX燃燒技術(shù)的發(fā)展20世紀(jì)70-80年代20世紀(jì)50年代20世界90年代開始了解NOX的生成機(jī)理以及控制研究NOX燃燒技術(shù)發(fā)展達(dá)到高潮NOX燃燒器經(jīng)過大量的改進(jìn)和優(yōu)化，日臻成熟19501970-801990-低NOX燃燒技術(shù)的意義熱力型NOX

快速型NOX

燃料型NOX123實(shí)踐工業(yè)影響因素燃燒區(qū)溫度以及其分布空氣-燃料比后燃燒區(qū)的冷卻程度燃燒器的形狀設(shè)計(jì)低NOx燃燒技術(shù)通過良好的燃燒控制NOX的形成，滿足環(huán)保要求。并且比較經(jīng)濟(jì)。低NOX燃燒技術(shù)的具體方式快速型NOx占氮氧化物總排放量不到5%溫度低于1300℃時(shí),幾乎沒有熱力型NOx對常規(guī)燃煤鍋爐而言,主要是是燃料型的NOx排放低NOX燃燒技術(shù)的具體方式

具體方式空氣分級燃燒燃料分級燃燒煙氣再循環(huán)低NOX燃燒器低過?？諝庀禂?shù)燃燒1.低過?？諝庀禂?shù)燃燒過量空氣系數(shù)實(shí)際/理論

控制原理低氧

抑制程度

注意事項(xiàng)15%-20%平衡將完全燃燒所需的其余空氣以二次空氣輸入與第一燃燒區(qū)的煙氣混合，形成富氧而貧燃料的第二燃燒區(qū)。2.空氣分級燃燒由主燃燒器供入爐膛的空氣被減少到理論空氣量的80%左右，形成貧氧而富燃料的第一燃燒區(qū)?？諝夥旨壢紵摷夹g(shù)在美國發(fā)展起來，目前國內(nèi)運(yùn)用較多，比較成熟2.空氣分級燃燒控制原理：一級燃燒區(qū)內(nèi),由于缺氧,燃燒速度和溫度降低,因而抑制了熱力型NOx的生成。另外燃燒生成的CO和NO以及燃料中N分解成的中間產(chǎn)物相互復(fù)合作用,同樣也抑制了燃料型NOx的生成。2.空氣分級燃燒(a)

不分級(b)分級(兩級)燃燒

第一級燃燒區(qū)第二級燃燒區(qū)CN+O2→CO+NO

2CO+2NO→2CO2+N2CN+O2→CO+NONH+NH→N2+H2NH+NO→N2+OH3.燃料分級燃燒第一燃燒區(qū)第二燃燒區(qū)第三燃燒區(qū)氧化性或稍還原性氣氛(1)送入二次風(fēng)(1)燃料80%-85%燃料15%-20%燃料0%還原性氣氛(1)，NO被CH基還原3.燃料分級燃燒主燃區(qū)：生成較多數(shù)量的NOx。

再燃區(qū)：富余燃料形成強(qiáng)還原性氣氛，不僅使得一級燃燒區(qū)所生成NOx得到還原，還抑制了新的NOx生成。燃燼區(qū)：保證未燃燒產(chǎn)物燃盡，從而完成燃燒全過程。4.煙氣再循環(huán)技術(shù)將部分煙氣冷卻直接送入爐內(nèi)，或與空氣（一次風(fēng)或二次風(fēng)）混合送入爐內(nèi)。降低氧濃度以及燃燒區(qū)溫度的作用，抑制熱力型NOX生成,并且形成成局部還原性氣氛，從而抑制燃料性NOX的生成。4.煙氣再循環(huán)技術(shù)當(dāng)r增加時(shí)，NOX減少。當(dāng)r太大，爐溫降低較多，燃燒不穩(wěn)定，化學(xué)與機(jī)械不完全燃燒熱損失增加。因此，再循環(huán)率r般不超過30%。一般大型燃煤鍋爐r控制在10-20%，這時(shí)NOX降低25-35%。5.低NOx燃燒器將前面一種或者幾種技術(shù)結(jié)合，制造出不同代數(shù)的燃燒器絕大部分燃料型NOX是在著火階段產(chǎn)生的，改變?nèi)紵鹘Y(jié)構(gòu)，改變風(fēng)煤比，可以抑制NOX的生成燃燒器是鍋爐設(shè)備的重要部件,它保證燃料穩(wěn)定著火、燃燒過程燃燒器抑制機(jī)理應(yīng)用技術(shù)5.低NOx燃燒器B&W公司調(diào)風(fēng)旋流燃燒器5.低NOx燃燒器DRB燃燒器（美國巴威公司）DRB型雙調(diào)風(fēng)低NOX燃燒器示意圖低NOX技術(shù)控制效果比較技術(shù)名稱效果優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)空氣分級燃燒（OFA）最多30%投資低有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)并不是對所有爐膛都適用，有可能引起爐內(nèi)腐蝕和結(jié)渣，并降低燃燒效率燃料分級燃燒（再燃）達(dá)到50%適用于新的和改造現(xiàn)有鍋爐可減少已形成的NOx中等投資可能需要第二種燃料，可能導(dǎo)致飛灰含碳量增加，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較少低過?？諝庀禂?shù)根據(jù)原來運(yùn)行條件，最多降低20%投資最少有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致飛灰含碳量增加煙氣再循環(huán)（FGR）25-35%能改善混合和燃燒中等投資增加再循環(huán)風(fēng)機(jī)，適用不廣泛低NOx燃燒器與空氣分級燃燒合用時(shí)可達(dá)60%適用于新的和改造現(xiàn)有鍋爐中等投資有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)比常規(guī)燃燒器復(fù)雜，有可能引起爐膛結(jié)渣和腐蝕，并降低燃燒效率低NOX燃燒技術(shù)的國內(nèi)外情況國內(nèi)的鍋爐制造廠家在應(yīng)用空氣分級燃燒制造鍋爐很成功我國煙煤、褐煤300MW電站采取的空氣系數(shù)、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒,NOX可以降到460-800mg/m3,未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)哈鍋600MW以上四角切圓鍋爐采用2.3.5.等技術(shù)但是NOX可以降到750-1000mg/m3,未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)小機(jī)組無尾氣有尾氣煙氣脫硝技術(shù)對煙氣進(jìn)行處理，以降低NOX的排放量，通常稱為煙氣脫硝煙氣脫硝處理的煙氣體積過大NOX的總量相對較大，吸收或者吸附廢棄物回收利用困難，催化劑費(fèi)用技術(shù)難題煙氣脫硝技術(shù)

干法

濕法選擇性催化還原法SCR選擇性非催化還原法SNCR

吸附法

吸收法選擇性催化還原法SCR反應(yīng)方程式：SCR原理：利用NH3和NO反應(yīng)的選擇性，在催化劑表面將富氧煙氣中的NO還原成N2和H2O催化劑穩(wěn)定性溫度較低溫度寬范圍熱穩(wěn)定性催化劑選擇機(jī)械性能催化劑催化劑貴金屬類179-290℃催化劑類型以及使用溫度(℃)賤金屬類230-425℃金屬化合物260-450℃分子篩345-590℃1243催化劑催化劑催化劑樣式板式蜂窩狀催化劑催化劑失活催化劑中毒催化劑沉積催化劑沖蝕主要是由于煙氣中的堿性金屬Na、K等或As、Ca等引起催化劑的中毒催化劑沉積由于煙氣中含有S02，是催化劑失去活性沖蝕由于高溫?zé)煔鉀_刷，且其中含有S02，生成硫酸鹽類以及粘結(jié)腐蝕性SCR布置方式高粉塵SCR布置方式SCR布置方式高粉塵SCR布置圖SCR運(yùn)行問題硫酸銨的生成氨逃逸催化劑失活氨的儲(chǔ)存和運(yùn)輸選擇性催化還原法SCR商業(yè)運(yùn)用中為其脫硝效果最好最成熟，效率可達(dá)80%，甚至90%以上1.投資巨大2.運(yùn)行費(fèi)用也高3.需要較大的占地面積，改造困難4.運(yùn)行問題很多SCR國內(nèi)外應(yīng)用情況無論是美國、歐洲還是中國，最早的脫硝技術(shù)都是從低NOX燃燒技術(shù)發(fā)展起來的，并隨著其日益成熟，排放標(biāo)準(zhǔn)也變得更加嚴(yán)格，美國歐洲已經(jīng)從1997、2002年開始要求新建火電站必須全部安裝尾部脫硝裝置，中國是從1991有了標(biāo)準(zhǔn)，1996年規(guī)定300MW以上的標(biāo)準(zhǔn)，2003年有了各種爐型的標(biāo)準(zhǔn)，2012年最新標(biāo)準(zhǔn)出爐SCR國內(nèi)外應(yīng)用情況國際上應(yīng)用最多且技術(shù)最為成熟的尾氣脫硝裝置，美國日本運(yùn)用較多。截止到2004年，全世界應(yīng)用SCR達(dá)到178GW我國是20世紀(jì)90年代開始研究，2009年，運(yùn)行電廠改建達(dá)到8%，在建電廠運(yùn)用SCR尾氣脫硝達(dá)到98%選擇性非催化還原法SNCR利在870-1205℃下，將氮還原劑（一般只氨或者尿素）噴入煙氣中，將NOX還原，生產(chǎn)N2和H2OSNCR原理：化學(xué)方程式：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O8NH3+6NO2→7N2+12H2O選擇性非催化還原法SNCRSCR與SNCR綜合比較SCR與SNCR工藝比較吸附法吸附法：常用吸附劑：吸附法能比較徹底的消除NOX，并且又能將NOX回收利用。活性炭、分子篩、硅膠、含氨泥煤吸附法廣泛研究最多的是活性炭吸附劑?；钚蕴咳菀妆ㄑ趸i與氧化亞鐵有磨損的技術(shù)障礙NOx和SO2聯(lián)合控制技術(shù)吸附法化學(xué)方程式：常用吸附劑：浸漬碳酸鈉的-Al2O3Na2CO3+Al2O3→2NaAlO2+CO22NaAlO2+H2O→2NaOH+6Al2O32NaOH+SO3+0.5O2→5Na2SO4+H2O2NaOH+2NO+1.5O2→2NaNO3+H2O2NaOH+2NO2+0.5O2→2NaNO3+H2O吸收法吸收法：利用水、氫氧化物和碳酸鹽溶液、硫酸、有機(jī)溶液吸收NOX2NO2+2MOH→MNO3+H2ONO+NO2+2MOH→2MNO2+H2O2NO2+Na2CO3→NaNO3+NaNO2