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上海湛流机械设备有限公司

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燃煤电站NO的产生机理及其影响因素  燃烧过程中NQ.的生成机理比350,要复杂得多,烟气中NO,的浓度也不像30.那样可由然的含硫量计算得出,N0.的生产量与燃烧 方式特别是燃烧温度,过量散空气系数和解(话易购停留时间等因素密切相关,研究燃烧过程的NO.生成机理对有效抑制它的产 生具有重。意义。目前,燃煤电站按常规燃烧方式产生的NO,主要包括一氧化氮(NO)、二氧化食(N0)及少量N2O等,其中NO 占90%以上,NO2占5%~10%。因此,NO.的生成量与排放量主要取决于NO。根据NO.生成机理,煤炭燃烧产生NO。的主要机理有以下 三个方面:(1)燃料型NO,(FuelNO。),是由燃料中氮化物热分解产生的;(2)快速型或瞬时型NO,(Prompt NO。),是由 空气中的N2与燃料中的碳氢离子团反应生成的;(3)热力型NO。(Thermal NO,),是由空气中N2在高温下氧化生成的。燃烧过 程中产生何种类型的NO。决定于燃料(组成和氮分含量)、锅炉(形式和运行条件)等因素,常用化石燃料在一般锅炉工况下产 生的NO。如图1-4所示(条件:无NO.减排措施、燃煤采用干底对置炉、燃油采用蒸汽喷嘴、重油含氮1%、轻油含氮0.2%)。由 图1-4可见,锅炉燃煤产生的NO。以燃料型为主;燃用天然气时,以热力型为主;燃油时,情况介于两者之间,重油含氮量高, 则燃料型NO.居多,轻油含氮量低,则热力型N0.居多。对于燃煤电站烟气中NO_的生成,上述三种机理类型的NO,均有,燃煤电 站燃烧过程中三种机理对NO,生成量的贡献如图1-5所示。由图1-5可以看出,在燃烧温度低于500℃时,烟气中的NO.绝大多数属 于燃料型的NO.,热力型和快速型的量相对较少,因此采取相关措施有效控制燃料型NO.的产生就能控制烟气中NO.的含量。下一 节将对影响燃煤电站NO生成的因素进行进一步说明。 .......................................................................................................   燃煤电站烟气中NO,排放量的控制技术 燃烧后居对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.还原为.从而脱除烟气中的NO,按治理工艺可分 为湿法脱确和干法脱确。有工业业绩的脱确技术主要包括酸吸收法、碱吸收法、选择性催化还原法、选择性非催化还原法、吸附 法、等离子体活化法等。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NO,废气的方法,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NO.溶解的原理来净化燃煤烟气的,其最大的障碍是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通过与氧化剂03、ClO,或KMnO,反应,氧化生成NO2,然后NO,被水或碱性溶液吸 收,实现烟气脱硝。(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,设备及工艺过程简单,脱除NO。的效率也较高,无废水和废弃物处理,不易造成二次污染,目前有工程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(SNCR)脱硝技术、电子束治理技术等。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%,其运行成本在很大得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,ANCR)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、 碳酸氢铵每)喷入炉膛温度为800~1200℃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N2和H20,而且基本上不与02发生作用。SNCR法的还原剂可以是NH3、尿素或其他氨 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+1/202=-2N2+CO2+2H20同 SCR工艺类似,SNCR工艺的NO,的脱除效率主要取决于反应温度、NH3与NO,的化学计量比、混合程度、反应时间等。研究表 明,SNCR工艺的温度控制至关重要,若温度过低,NH3的反应不完全,容易造成NH3泄漏;而温度过高,NH3则容易被氧化为NO, 抵消了NH,的脱除效果。温度过高或过低都会导致还原剂损失和NO,脱除效率下降。通常,煤粉炉设计合理的SNCR工艺能达到 30%~50%的脱除效率,循环流化床锅炉SNCR系统的效率可以大于50%。选择性非催化还原法工艺,最初由美国的Exxon公司发明, 并于1974年在日本成功投入工业应用,20世纪80年代末欧盟国家一些燃煤电站也开始了SNCR技术的工业应用,美国的SNCR技术在 燃煤电站的工业应用是从90年代初开始的。目前国内的江苏利港三期2x600MW、江苏阀山一期2×600MW机组、华能伊敏2×600MW 电厂、广州瑞明电力公司2x125MW机组已经建成投运,其他还有广州梅山热电厂、南海江南发电厂等小型机组也先后投人运营。该法的优点是不需要催化剂,投资较SCR法小,比较适合于环保要求不高的改造机组,但存在如下一些问题:①效率不高;②反 应剂和运载介质(空气)的消耗量大;③氨的进漏量大;④生成的(NH,)250。和NH。HSO,会腐蚀和堵塞下游的空气预热器等设 备。(三)电子束治理技术电子束(Electron Beam,EB)法的原理是利用电子加速器产生的高能电子束,直接照赞处理的气体, 通过高能电子与气体中的氧分子发水分子能撞,使之器解、电高,形成非平衡等离子体,其中所产生应,使之氧花去除高高生的 大量活性粒子(如O日、02-和HO5等)与污染物进行反16。许多国家已经建立了一批电子束试验设施和示范车间。日本、德国、 美国和波兰的示范车间运行结果表明,这种电子系统去除SO2的总效率通常超过95%,去除NO。的效率达到80%~85%。电子束照射 法脱除NO。的技术,是当今烟气系统脱硝的一项新技术,可以同时处理大型燃煤电站的SO2、NO。和飞难灰,但电子束照射法仍 有不少缺点:①能量利用率低,当电子能量降到3eV以下后,将失去分解和电离的功能,剩余的能量将浪费掉;②电子束法所采 用的电子枪价格昂贵,电子枪及靶窗的寿命短,所需的设备及维修费用高;③设备结构复杂,占地面积大,X射线的屏蔽与防护 费用较大。上述原因限制了电子束法的实际应用和推广。

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