4.锅炉负荷率的影响
通常,增大负荷率,增加给煤量
燃烧室及尾部受热面处的烟温随之增
温度,℃
高,挥发分N生成的NO2随之增加。
图1-11不同类型NO2的生成量与燃烧温度的关系
第四节燃煤电站NO排放的控制技术
根据以上所述燃煤电站NO产生的机理及其影响因素可知,燃煤电站中NO,的来源左
是燃料型NO,其次是热力型NO2,快速型NO很少,因此,应从控制热力型N
NO,的生成入手,降低燃煤电站过量NO的实际排放量。
高温和高的氧浓度是产生热力型NO2的根源,因此减少热力型NO2的措施三
①减少燃烧高温区域范围;②降低燃烧峰值温度;③降低燃烧过量空气系数和与郕
浓度
燃料型NO2是由于燃料中氮在燃烧过程中与含氧物质反应而生成的NO2。燃中
非全部转化生成No、根据燃料和燃烧方式的不同而存在转化率,一般为15%~,
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王威撤回了一条消息
王 2018/11/5 8:49:47
选择性非催化还原法(SNCR)烟气脱硝
费用较低,已在火电厂的NO2排放控制中得到了较多应用。相关燃煤电站锅炉你应额
同的影响因素,对低NO2燃烧器做了大量的改进和优化,使其性能日趋完善,品
增多
低NO2燃烧技术的主要途径有如下几个方面,由此产生了很多低NO燃烧技术
况如图1-13所示。
燃烧器停用
过量空气系
空气分级
偏转燃烧器燃烧
空气分级
低NO燃烧器
炉内空气分级
低NO2
燃烧技术
烟气再
2燃烧器
炉内(再燃
燃料分级
低NO2燃烧器
图1-13各种低NO2燃烧技术
(1)减少燃料周围的氧浓度。包括:减少炉内过量空气系数,以减少炉内空气
减少一次风量和减少挥发分燃尽前燃料与二次风的混合,以减少着火区的氧浓度。
()在氧浓度较少的条件下,维持足够的停留时间,使燃料中的氮不易生成
且使生成的NO2经过均相或多相反应而被还原分解。
3)在过量空气的条件下,降低温度峰值,以减少热力型NO2的生成,如采用
风温度和烟气再循环等。
三、燃煤电站烟气中NO2排放量的控制技术
燃烧后对NO排放量的控制技术主要是指烟气脱硝净化技术,即把已生成的NO
N2从而脱除烟气中的NO,按治理工艺可分为湿法脱硝和干法脱硝。有工业业绩的脱
主要包括酸吸收法、碱吸收法、选择性催化还原法、选择性非催化还原法、吸附法
体活化法等。此外,近十几年来国内外一些科研人员还开发了用微生物来处理含M0
方法,成为研究的热点。
(一)湿法烟气脱硝技术
湿法烟气脱硝是利用液体吸收剂将NO2溶解的原理来净化燃煤烟气的,其
NO很难溶于水,往往要求将NO首先氧化为NO2,为此一般先将NO通过与氧
C0O2或KMnQ2反应,氧化生成NO2,然后NO2被水或碱性溶液吸收,实现烟气脱确。
二)干法脱硝技术
与湿法烟气脱硝技术相比,干法烟气脱硝技术的主要优点是:基本投资低,设
过程简单,脱除NO2的效率也较高,无废水和废弃物处理,不易造成二次污染
应用的主要技术有选择性催化还原法(SCR)脱硝技术、选择性非催化还原法
硝技术、电子束治理技术等。?
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王 2018/11/5 8:49:59
此,控制燃料型NO,产生的主要措施有:①减少过量空气系数;②控制燃料与氧的前期混
合;③提高入炉的局部燃烧温度;④利用燃烧中间产物分解已经生成的NO量。
因此,与对燃煤电站二氧化硫(SO2)控制的措施类似,对于燃煤NO2的控制主要有三
种方法:①燃料脱硝;②2改进燃烧方式和生产工艺,在燃烧中脱硝:③烟气脱硝,即燃烧
后NO控制技术。前两种方法是减少燃烧过程中NO2的生成量,第三种方法则是对燃烧后烟
气中的NO2进行治理。NO2排放的相关控制技术措施见图1-12。
控制NO2的技术措施
预防措施
污染预防措
湿法
改进燃烧
低氮燃料
体化处理
体化处理
炉型改进H低燃烧温度
SCR
活性炭
当量分子吸收氧化吸收
热力系统改进型燃烧器
氧化还原
燃料分级
SNCR
吸收还原
空气分级
氧化吸收
烟气循环
图1
NO,排放的控制技术措施
以下将主要介绍改进燃烧方式或条件以减少NO2的排放和对排放的NO2进行高效处理的
技术。
燃料脱硝技术
燃料脱硝技术也就是燃烧前对NO3产生的控制,将含氮较高的燃料煤转化为低氮燃料
通常固体燃料的含氮量为0.5%~2.5%,将含氮较高的固体燃料转化为低氮燃料,就目前的
技术来说,难度很大,成本也很高,针对目前我国资源结构和能源政策的现状,使用低氮燃
料这一措施难以实现,国际上也未见有实施业绩工程的报道或说明。该技术的应用有待今后
继续研究。
燃煤电站低NO2燃烧技术
根据NO的生成机理,对燃烧过程中NO2生成的控制主要从两个方面考虑:一是抑制燃
烧中NO2的形成;二是还原已形成的NO2,其主要方法是通过运行方式的改进或对燃烧过程
进行特殊控制,抑制燃烧过程中NO2的生成反应,从而降低NO2的最终排放量
根据图1-12可知,为了做好燃烧中对NO2生成量的控制,如果锅炉煤种可选,则可以
在适量范围内考虑低含氮量的煤种,以控制NO2的生成;如果炉型可选,采用IGC是一种
有效的降低污染的方法;如果是新机组投运或老机组改造,则可以在低氧燃烧基础上采取各
种低NO燃烧设计方案。
的(NH4)2SO4和NH.HSO4,同时还会降低氨的利用率;系统投资与运行费用较高。W02.选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术
SCR技术的催化剂费用通常占到SCR 系统初始投资的50%~60%,其运行成本在很大程度上受催化剂寿命的影响,选择性非催化氧化还原法(Selective Non-Catalytic Reduction,SNCR)应运而生。其基本原理是把含有NH,基的还原剂(如氨、尿素、氨水、碳酸氢铵等)喷人炉膛温度为800~1200C这一狭窄的温度范围区域,在没有催化剂的情况下,该还原剂迅速热分解或挥发成NH3并与烟气中的NO.进行反应,使得NO.还原成N和H0,而且基本上不与02发生作用。
SNCR 法的还原剂可以是NH:,尿家或具他氨基,其反应机理也较复杂。 当以尿素为还原剂时,其工艺流程见图1-15,其反应方程式可简单表示为
H2NCONH2 2NO 1/202N2 0 2H20
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当水蒸气不存在时,NH2基也可通过NH3与0原子反应生成,反应式为
(2-6)
NH2基对NO有很强的还原性,导致即使在氧化性气氛下,也可在适宜的温度内达到总
体还原NO的效果。机理可由OH基浓度的变化是由链终止还是支链反应占主导地位来决
定。NO首先由以下反应脱除,即
NH2 NO N2 H,O
(2-7)
由于反应式(2-7)和反应式(2-8)取决于由反应式(2-5)和反应式(2-6)生
成的NH2,因此,取决于OH和O的浓度。在该机理中,由于发生如下反应
(2-9)
HNO M←→ H NO M
(2-10)
上述反应生成的H与O2反应生成OH与0,反应式为
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8:52:38
谭 2018/11/2 8:52:38
第二章
选择性非催化还原法(SNCR)
烟气脱硝技术基本知识
第一节SNCR脱硝技术原理
谓sCR技术,就是在不采用催化剂的情况下,在炉胞(或循环流化体分离器)内程中
气运处的匀喷人就茶学,还原在的中速规在
度范围对应的炉膛位置进行。燃煤电站锅炉典型的SNCR布置方案见图2-1
87sNCR过程不需要
因此脱硝还原反应的温度比较
高,比如脱硝还原剂为氨时,反
尿素或奴
应温度窗口为850-100℃。若
反应不在此温度窗口范围内进
行,当反应温度过高时,由于氨
省煤器
的分解会使NO2的还原率降低
而反应温度过低时,氨的逃逸增
加,也会使NO2的还原率降
NH3是高挥发性和有毒的物质
空气预热器
氨的逃逸会造成新的环境污染
至引风机
根据资料介绍,早在
年,温蒂等人提出了一种“非催
图2-1典型的SNCR布置方案
化”污染物减排技术,将NH2喷
入火焰后的烟气中,观察到了
NO被还原,但还原量很少,直至加入了足够多的NH3,完全消耗掉O2后才实现了非催化还
原NO和O2,不过他们认为NH3可能在进入反应室前就已经被炽热的不锈钢喷嘴氧化了
Lyon在石英管反应器中研究了NH3/NOO2反应,在1208K、75ms的条件下得到90%的No
还原率。后来,Lyon和Bem在更精确的实验条件下,测量了不同停留时间下O2、NO、
NH3的浓度,建立了一个自由基反应模型,是符合诸多NO还原反应特征的合理解释,普遍
认为,这个化学反应是SNCR脱硝的基础
SNCR过程除了可以使用氨作为还原剂以外,还可以直接用尿素或异氰酸。使用不同的
5原剂,对应不同的还原NO2机理。还原剂氨、尿素和异氰酸对应的分别是热力DeNO,原
谭 2018/11/2 8:54:05
研究和开发
放量,传统的低NO燃绕挂木的特点在于成本低,系统相对简单,特别可化
(2)燃烧过程中采用的各种低NO2排放挂术的合理使用,能在一定程度
老式钢护改造具有很大的优势,对于四角切圆燃烧的燃煤电站在燃烧中采用
烧技术,可以达到一定减排NO,的目的
(3)根据目前燃煤电站锅护烟气的各种脱硝技术的发展观状和国家相关的环
NO,排放浓度的要求,在大型燃煤电站锅炉烟气脱硝上有成功运行业绩的技本有
还原法(SCR)脱硝和选择性非化还原法(SNCB)脱硝两种技术
为了满足一定时间段的环保提滴要求,从节约投资的角度来说,减排NC的技
以考虑采用低NO,燃烧和SNCB相结合的脱硝技术;考虑到环保要求的不断提高,
NO燃烧和SCR相结合的脱硝技术,为了节的成本,可以考虑暂时部分安装或不安化
剂,以满足一定时间段的环保要求
对燃用无的大锅炉(M排按达101标态,
用低NO,燃烧和SNCR相结合的技术,一般也难以满足日益严格的环保要求,建议采
NO燃烧和SCR相结合或采用低NO燃烧和SNCR SCR相结合的脱硝技术
2.燃煤电站烟气脱硝技术选择建议
(1)首先考虑低NO,燃烧技术。低NO燃烧技术的特点在于成本低,系统相对简单,
别对于环保要求不高的老式锅护改造具有很大的优势,是减排NO,不可替代的技术,并
着技术进步,低NO燃烧技术可以达到更好的减排效果。
修在役燃煤机组进行低氯燃烧技术改造后,其氮氧化物排放浓度仍不达标成不满是
要求时,再考虑配置烟气脱硝设施。
(2)烟气脱硝技术是对NO,燃烧技术的补充。对于低NO,燃烧技术减排效果非常有限的
燃无烟煤、贫煤(挥发分较低)的机组,或大气环境敏感区域,或地方标准严格的地区熟
城市(如珠三角、长三角等经济发达地区,北京、上海、天津等特大城市),考虑采用尾部
烟气脱硝技术。
(3)SNCR技术主要考虑现役机组的改造和对采用低NO2燃烧技术后依然少量超标排放
的机组。
(4)新建、改建、扩建的燃煤机组,宜选用SCR或SNCR;小于等于600MW时,在进
行技术经济比较后也可选用SNCR SCR。
(5)燃用无烟煤或贫煤且投运时间不足20年的在役机组,宜选用SCR或SNCR SCR
通过综合比较和考虑,我国燃煤电站NO减排措施建议见表1-4