低氮燃烧(VLN)技术在垃圾焚烧锅炉的成功应用.doc

低氮燃烧（VLN）技术在垃圾焚烧锅炉领域中的成功应用 作者：王东风 （安徽金鼎锅炉股份有限公司，安徽 芜湖 241001） Application of VLN Technology in MSW Boiler Industry Wang Dongfeng, Ye Rui and Mou Liqun (Anhui Jinding Boiler Co., Ltd., Wuhu, Anhui, 241001) 摘　要：低氮燃烧技术（VLN）主要采用空气分级 (EAS) 和烟气再循环(IGR)来实现的，对于以城市生活垃圾为燃料的锅炉，为了达到NOx排放要求，通常在炉内采用选择性非催化还原即在没有催化剂情况下通过在900到1100高温炉膛内喷来降低烟气氮氧化物含量的一种方法NOx燃烧技术（VLN）；空气分级 (EAS)；烟气再循环(IGR)；NOx排放计算模型 0 前言 《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB 18485—2014）已于2014年5月10日发布，7月1日实施。对于NOx排放限值，“14标准”小时均值为300 mg/Nm3（24小时均值为250 mg/Nm3），“01标准”小时均值为400 mg/Nm3，从数值上来看，“14标准”对NOx排放限值大幅度的提高了。 为了控制运营成本，目前国内已运行的生活垃圾焚烧厂设置专门的脱氮装置，烟气中的NOx排放浓度一般可控制在300~400mg/Nm3，达到中00mg/Nm3的排放限值，必须专门的脱氮专门的脱氮。NOx的生成途径 燃料在燃烧过程中，生成NOx的有三个途径：燃料型（Fuel）NOx、热力型（Thermal）NOx和快速型NOx（Prompt），三种NOx在燃料燃烧过程中的情况很不相同，在城市生活垃圾燃烧过程中也不例外。 热力型NOx，是由空气中氮气在高温下氧化而生成的NOx。在燃烧温度小于1350℃时，几乎没有热力型NOx，只有当燃烧温度超过1500℃，热力型NOx才可能占到15％～25％。 快速型NOx，是空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等在燃烧时发生反应而产生的NOx ，快速型NOx所占比例一般不到5％。 燃料型NOx，是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中先热解接着又氧化而产生的NOx，占NOx总生成量的绝大部分。 由于垃圾炉内燃烧温度一般在1000℃以下，热力型NOx和快速型NOx几乎可以忽略，因此，控制垃圾焚烧锅炉NOx排放的措施主要是如何控制燃料型NOx。 2 低NOx燃烧技术主要采用以下关键技术： 2.1 空气分级 (EAS) 低NOx燃烧技术 垃圾在过量空气系数（EAL）α1的配风状态燃烧时，55％～65 ％的燃料型NOx是来自挥发分N；而在α1的缺氧状态燃烧时，由挥发分N生成的NOx程度会大幅度降低。因此，利用挥发分N转化为NO时对配风比十分敏感这一特点，在垃圾燃烧过程的一定阶段和一定区域，设法建立α＜1的缺氧燃料燃烧区，使燃料氮在其中尽可能多的转化成挥发分N，从而在还原性气氛下促使燃料氮转变成为分子氮（N2）。 根据燃烧特性的这一基本原理，在生活垃圾燃烧第一阶段， 将炉排供入炉膛的一次风（Underfire air）空气量减少到相当于理论空气量的80 % 左右，使燃料先在缺氧的燃烧条件下燃烧。此时，第一级燃烧区内过量空气系数α 1，因而降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平，延迟了燃烧过程， 而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率, 抑制了NOx在这一燃烧区中的生成量。完全燃烧所需的其余空气通过在炉排上方的二次风（Over fire air）与第一级燃烧区在缺氧燃烧条件下所产生的烟气混合，在α 1 的条件下使燃料在燃烬区完全燃烧，从而完成整个燃烧过程。 空气分级低NOx燃烧技术，也就是燃料的两段燃烧，即，缺氧燃烧阶段和富氧燃尽阶段。 2.2 烟气再循环(IGR)低NOx排放技术 生活垃圾中含有氮的有机化合物在燃烧过程中，特别是缺氧燃烧时，首先热裂解产生CN、HCN和NHi等中间产物基团，称之为挥发分N。挥发分N析出后仍残留在焦碳中的氮化合物，称之为焦碳N。在垃圾燃烧温度为900～1000℃的条件下，燃料N的70％～85％会转化成挥发分N。挥发分N在火焰中与烟气中所产生的大量O、OH和O2等原子团反应生成NCO、NCO再进一步氧化生成NO。如果采用烟气再循环技术，那么这时候的中间产物基团就会与再循环烟气中的NO发生还原反应，也就是把烟气里的NO还原成N2。 烟气再循环低NOx排放技术，就是对挥发分N由传统的氧化过程转变成还原过程，从而形成对NOx生成的抑制与破坏机理。 从燃料型NOx的生成和破坏机理可知，为了减少燃料型NOx，不仅要尽可能地抑制NOx的生成，而且对已生成的NOx，则要创造条件尽可能地促使NOx的破坏和还原 。 3 低NOx燃烧