3-4大气染及其控制技术-脱硝.ppt

1 3.4.9 烟气脱硝技术 脱硝技术的难点 处理烟气体积大 600MW,200万m3/h NOx浓度相当低 500-1000ppm（1000~2000mg/m3 ） NOx的总量相对较大 数t/h 1.氮氧化物的产生机理 在煤粉炉产生的氮氧化物中，NO占有90%以上，NO2占5%-10%，产生机理一般分为如下三种。 (1) 热力型NOx 燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支链锁反应。其生成机理可用捷里多维奇(Zeldovich)反应式表示。 (2)快速型NOx 快速型NOx是1971年Fenimore通过实验发现的。在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成NOx。 由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中N2反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成，其形成时间只需要60ms，所生成的量与炉膛压力的0.5次方成正比,与温度的关系不大。 CH+N2→HCN+N → NO 生成地点不是发生在火焰的下游，而是在燃烧初期的火焰面内部，由预混燃烧生成的。 在燃煤锅炉中，“快速型NOx”极少，一般不超过5%。 (3) 燃料型NOx 由燃料中的杂环氮化合物热分解，然后与氧化合而形成的 。由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度，在600－800oC时就会生成燃料型NOx，在煤粉燃烧NOx产物中占70－80％。 在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N，CN，HCN和NHi等中间产物基团，然后再氧化成NOx 。 由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型NOx的形成也由气相氮的氧化（挥发份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。 燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图 2.煤的燃烧方式对排放的影响和降低排放的主要措施 煤的燃烧方式对NO排放的影响 探讨生成规律可以知道，NO的生成及破坏与以下因素有关： (a).煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量，燃料FC/V以及V-H/V-N等。 (b).燃烧温度。 (c).炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，氮气，NO和CHi的含量。 (d).燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间 低NOx排放主要技术措施 1 .改变燃烧条件：包括低过量空气燃烧法，空气分级燃烧法，燃料分级燃烧法，烟气再循环法。 2 .炉膛喷射脱硝：包括喷氨及尿素，喷入水蒸汽，喷入二次燃料。 3 烟气脱硝： (1)干法脱硝。(烟气催化脱硝，电子束照射烟气脱硝) (2)湿法脱硝。 3.低NO燃烧技术 在燃烧过程排放的众多污染物中，NOx是唯一可以通过改进燃烧方式来降低其排放量的气体污染物。 低NOx燃烧技术通过对运行方式的改进或对燃烧过程进行控制，来抑制燃烧过程中NOx的生成，达到降低NOx排放量的目的。 简单、易行，初投资和运行费用比烟气净化技术低得多。虽然这种技术降低NOx的效果要比烟气脱硝技术低一些，但对新设计的、燃烧烟煤的煤粉锅炉仅通过采用先进的低NOx燃烧技术措施，即可使NOx的排放浓度比未采取任何限制排放措施时降低60%左右。 3.低NO燃烧技术 控制炉内NOx的生成主要是基于以下原理： 降低火焰峰值温度，降低高温区域局部氧浓度，减少燃料在高温区域的停留时间，抑制热力型NOx的生成； 在燃烧过程中的一定阶段，创造富燃料区，降低局部氧浓度，抑制燃料型NOx的生成； 利用燃料作还原剂，喷入炉膛内的合适位置，将上游火焰已经生成的部分NOx还原为N2。 根据这一原理开发出的低NOx燃烧技术主要有浓淡偏差燃烧技术、烟气再循环技术、空气分级燃烧技术和燃料再燃技术等。 3.低NO燃烧技术 凡通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数，以抑制生成或破坏已生成NOx，达到减少NOx排放的技术称为低NOx燃烧技术。 3.1 低过量空气燃烧： 使燃烧过程在尽可能接近理论空气量的条件下进行。 但如果氧含量（浓度）3%时，会使CO浓度剧增，使热效率降低。 此外，低氧浓度会使炉膛内的某些地区成为还原性气氛，从而降低灰熔点引起炉壁结渣与腐蚀。 煤粉燃烧时一次风比例和烟气中飞灰含碳量与NOx含量的关系 3.2 空气分级燃烧： 将燃料的燃烧过程分阶段完成。 第一阶段减少供气量到70%--75%； 第二阶段将完全燃烧所需的其余空气通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口OFA（Over Fire Air）”火上风”喷入炉膛。 为了保证既能减少排放，又能保证锅炉燃烧的经济、可靠性，必须正确组织空气分级燃烧过程。 煤粉炉燃烧器前墙布置时“ 火上风”(OFA)喷口在炉膛上布置的示意图 3.3 燃料分级燃烧，又称燃料再燃。 采用再燃技术时，在炉膛内可以近似的划分为三个区域：主燃区、再燃区和燃尽区 。 国