4-大气污染及其控制技术3解析.ppt

1 4.4.6 烟气脱硝技术 烟气脱硝：从烟气中去除氮氧化物的技术。需要应用液态或固态吸收剂吸收或吸附NOx以达到脱氮的目的。 脱硝技术的难点 处理烟气体积大 600MW, 200万m3/h NOx浓度相对低 500-1000ppm（1000~2000mg/m3 ） NOx的总量相对较大 数t/h 一.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年弗尼莫尔(Fenimore)通过实验发现的。在碳氢化合物燃料燃烧燃料过浓时，在反应区附近会快速生成NOx。 由于燃料挥发物中CH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O3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。 上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分，不是主要来源。 (3) 燃料型NOx 由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。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，它在煤粉燃烧NOx产物中占60-80％。 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。 二.降低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。 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。 (1) 低过量空气燃烧 使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少，可以抑制NOx的生成。这是一种最简单的降低NOx排放的方法。一般可降低NOx排放15-20%。但如炉内氧浓度过低（3%以下），会造成浓度急剧增加，增加化学不完全燃烧热损失，引起飞灰含碳量增加，燃烧效率下降。因此在锅炉设计和运行时，应选取最合理的过量空气系数。 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。 (2) 空气分级燃烧 基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。在第一阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70-75%（相当于理论空气量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧,降低生成NOx的反应率，抑制NOx在这一燃烧中的生成量。 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。与第一级燃烧区在贫氧燃烧条件下所产生的烟气混合，在α＞1的条件下完成全部燃烧过程。由于整个燃烧过程所需空气是分两级供入炉内，故称为空气分级燃烧法。 　　　　 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)燃料分级燃烧，又称燃料再燃。 在燃烧中已生成的NO遇到烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时，会发生NO的还原反应，利用这一原理，将80-85%的燃料送入第一级燃烧区，在α1条件下，燃烧并生成NOx。送入一级燃烧区的燃料称为一次燃料。 其余15-20%的燃料则在主燃烧器的上部送入二级燃烧区，在α1的条件下形成很强的还原性气氛，使得在一级燃烧区中生成的NOx在二级燃烧区内被还原成氮分子，二级燃烧区又称再燃区，送入二级燃烧区的燃料又称为二次燃料，或称再燃燃料。在再燃区中不仅使得已生成的NOx得到还原，还抑制了新的NOx的生成，可使NOx的排放浓度进一步降低。 主燃烧区是主要的燃料释热区。将总燃料的80%左右经主燃烧器送入主燃烧区域，该区域的过量空气系数α＞1。 主燃烧区产生的NOx和未完全燃烧的燃料随烟气一起离开该区进入再燃区。 在主燃区的火焰峰面上，NOx的浓度最高。 国外研究再燃技术的主要有日本的三菱重工，德国的Babcock公司、steinmuller公司，美国的能源与环境研究公司（EER）、气体研究中心（GRI）、匹兹堡能源技