火電廠脫硝技術(shù)綜述
來源：大唐環(huán)境科技工程有限公司 閱讀：3234 更新時間：2008-08-19 14:46氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。通常所說的氮氧化物NOx有多種不同形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，其中NO和NO2是重要的大氣污染物。我國氮氧化物的排放量中70%來自于煤炭的直接燃燒，電力工業(yè)又是我國的燃煤大戶，因此火力發(fā)電廠是NOx排放的主要來源之一。
研究表明，氮氧化物的生成途徑有三種：（1）熱力型NOx，指空氣中的氮氣在高溫下氧化而生成NOx；（2）燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃燒過程中進行熱分解，繼而進一步氧化而生成NOx；（3）快速型NOx，指燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團如CH等反應生成NOx。在這三種形式中，快速型NOx所占比例不到5%；在溫度低于1300℃時，幾乎沒有熱力型NOx。對常規(guī)燃煤鍋爐而言，NOx主要通過燃料型生成途徑而產(chǎn)生？刂芅Ox排放的技術(shù)指標可分為一次措施和二次措施兩類，一次措施是通過各種技術(shù)手段降低燃燒過程中的NOx生成量；二次措施是將已經(jīng)生成的NOx通過技術(shù)手段從煙氣中脫除。
1.脫硝技術(shù)介紹
降低NOx排放主要有兩種措施。一是控制燃燒過程中NOx的生成，即低NOx燃燒技術(shù)；二是對生成的NOx進行處理，即煙氣脫硝技術(shù)。
1.1低NOx燃燒技術(shù)
為了控制燃燒過程中NOx的生成量所采取的措施原則為：（1）降低過量空氣系數(shù)和氧氣濃度，使煤粉在缺氧條件下燃燒；（2）降低燃燒溫度，防止產(chǎn)生局部高溫區(qū)；（3）縮短煙氣在高溫區(qū)的停留時間等。低NOx燃燒技術(shù)主要包括如下方法。
1.1.1空氣分級燃燒
燃燒區(qū)的氧濃度對各種類型的NOx生成都有很大影響。當過量空氣系數(shù)a<1，燃燒區(qū)處于“貧氧燃燒”狀態(tài)時，對于抑制在該區(qū)中NOx的生成量有明顯效果。根據(jù)這一原理，把供給燃燒區(qū)的空氣量減少到全部燃燒所需用空氣量的70%左右，從而即降低了燃燒區(qū)的氧濃度也降低了燃燒區(qū)的溫度水平。因此，第一級燃燒區(qū)的主要作用就是抑制NOx的生成并將燃燒過程推遲。燃燒所需的其余空氣則通過燃燒器上面的燃盡風噴口送入爐膛與第一級所產(chǎn)生的煙氣混合，完成整個燃燒過程。
爐內(nèi)空氣分級燃燒分軸向空氣分級燃燒（OFA方式）和徑向空氣分級。軸向空氣分級將燃燒所需的空氣分兩部分送入爐膛：一部分為主二次風，約占總二次風量的70～85%，另一部分為燃盡風（OFA），約占總二次風量的15～30%。爐內(nèi)的燃燒分為三個區(qū)域，熱解區(qū)、貧氧區(qū)和富氧區(qū)。徑向空氣分級燃燒是在與煙氣流垂直的爐膛截面上組織分級燃燒。它是通過將二次風射流部分偏向爐墻來實現(xiàn)的？諝夥旨壢紵嬖诘膯栴}是二段空氣量過大，會使不完全燃燒損失增大；煤粉爐由于還原性氣氛易結(jié)渣、腐蝕。
1.1.2燃料分級燃燒
在主燃燒器形成的初始燃燒區(qū)的上方噴入二次燃料，形成富燃料燃燒的再燃區(qū)，NOx進入本區(qū)將被還原成N2。為了保證再燃區(qū)不完全燃燒產(chǎn)物的燃盡，在再燃區(qū)的上面還需布置燃盡風噴口。改變再燃燒區(qū)的燃料與空氣之比是控制NOx排放量的關(guān)鍵因素。存在問題是為了減少不完全燃燒損失，需加空氣對再燃區(qū)煙氣進行三級燃燒，配風系統(tǒng)比較復雜。
1.1.3煙氣再循環(huán)
該技術(shù)是把空氣預熱器前抽取的溫度較低的煙氣與燃燒用的空氣混合，通過燃燒器送入爐內(nèi)從而降低燃燒溫度和氧的濃度，達到降低NOx生成量的目的。存在的問題是由于受燃燒穩(wěn)定性的限制，一般再循環(huán)煙氣率為15%～20%，投資和運行費較大，占地面積大。
1.1.4低NOx燃燒器
通過特殊設計的燃燒器結(jié)構(gòu)（LNB）及改變通過燃燒器的風煤比例，以達到在燃燒器著火區(qū)空氣分級、燃燒分級或煙氣再循環(huán)法的效果。在保證煤粉著火燃燒的同時，有效抑制NOx的生成。如燃燒器出口燃料分股：濃淡煤粉燃燒。在煤粉管道上的煤粉濃縮器使一次風分成水平方向上的濃淡兩股氣流，其中一股為煤粉濃度相對高的煤粉氣流，含大部分煤粉；另一股為煤粉濃度相對較低的煤粉氣流，以空氣為主。我國低NOx燃燒技術(shù)起步較早，國內(nèi)新建的300MW及以上火電機組已普遍采用LNBs技術(shù)。對現(xiàn)有100～300MW機組也開始進行LNB技術(shù)改造。采用LNB技術(shù)，只需用低NOx燃燒器替換原來的燃燒器，燃燒系統(tǒng)和爐膛結(jié)構(gòu)不需作任何更改。
表1所示為脫硝技術(shù)的一般比較，從表中可看出，低氮燃燒技術(shù)的脫硝效率僅有25～40%，單靠這種技術(shù)已無法滿足日益嚴格的環(huán)保法規(guī)標準。對我國脫硝而言，煙氣脫硝技術(shù)將勢在必行。
表1脫硝技術(shù)一般比較
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