如何降低烟气中氮氧化物的含量

如何降低烟气中氮氧化物的含量

作者：黄坤敏 王建军

来源：《科技传播》2010年第02期

摘要 氮氧化物(NOx)是火电厂排放的主要气体污染物之一。国家对氮氧化物(NOx)的控制要求越来越严格,在实际工作中为没有脱硝设备的燃煤电厂控制排放提供参考。 关键词 氮氧化物;方法;降低

中图分类号 X51文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2010)11-0069-02

1 重要性和产生的原因

氮氧化物(NOX)是锅炉排放气体中的有害物之一。燃煤锅炉在1996年国家要求控制在650mg/m3,而2004年第3时段排放标准进一步提高要求控制在450 mg/m3;所以对于我们燃煤机组的火电厂热电厂减少NOX的排放迫在眉睫。 在燃烧过程中, NOX生成的途径有3条:

1)热力型NOX:是空气中氮在高温(1 400℃以上)下氧化产生;

2)快速型NOX:是由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基和空气中氮气反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOx;

3)燃料型NOX:是燃料中含氮化合物在燃烧中氧化生成的NOx,称为燃料型NOx。

2 降低的方法

对于没有脱硝设备和脱硝燃烧器的燃煤锅炉来说,也就是采用低氮燃烧技术来减少NOX的生成机会。

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1)在燃用挥发分较高的烟煤时,燃料型NOX含量较多,快速型NOX极少。燃料型NOX是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成NOX,燃料中氮并非全部转变为NOX,它存在一个转换率,降低此转换率,控制NOX排放总量,可采取: (1)减少燃烧的过量空气系数; (2)控制燃料与空气的前期混合; (3)提高入炉的局部燃料浓度。

2)热力型NOx:是燃烧时空气中的N2和O2在高温下生成的NOX,产生的主要条件是高的燃烧温度使氮分子游离增本化学活性;然后是高的氧浓度,要减少热力型NOX的生成,可采取;: (1)减少燃烧最高温度区域范围; (2)降低锅炉燃烧的峰值温度;

(3)降低燃烧的过量空气系数和局部氧浓度。

具体来说,就是在保证锅炉燃烧安全的前提下,采取以下措施来减少氮氧化物的生成: (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),会增加化学不完全燃烧热损失,引起飞灰含碳量增加,使锅炉燃烧效率下降。因此,在锅炉运行时,应选取最合理的过量空气系数。 (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,采用倒三角的配风方式。在第一阶段预燃阶段,将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少(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。此时第一级燃烧区内过量空气系数α1的条件下完成全部燃烧过程。这一方法弥补了简单的低过量空气燃烧的缺点。在第一级燃烧区内的过量空气系数越小,抑制NOX的生成效果越好,但不完全燃烧产物越多,导致燃烧效率降低、引起结渣和腐蚀的可能性越大。因此,为保证既能减少NOX的排放,又保证锅炉燃烧的经济性和可靠性,必须正确组织空气分级燃烧过程。

(3)燃料分级燃烧

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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,重新还原为N2。利用这一原理,将主要燃料送入第一级燃烧区,在α>1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α (4)烟气再循环

目前使用较多的还有烟气再循环法,它是在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉内,或与一次风或二次风混合后送入炉内,这样不但可降低燃烧温度,而且也降低了氧气浓度,进而降低了NOX的排放浓度。但是,在现有设备没再循环就得进行设备改造,还是进行经济性和安全性比较后才能实施。 (5)试验情况

我厂设备实际情况,锅炉为东方锅炉厂DG670/13.7-19型,其燃烧器采用百叶窗式水平浓淡燃烧器如右图所示;燃烧器共布置14层喷口,包括有4 层一次风喷口(A、B、C、D层),2层3次风喷口,1层顶二次风喷口,7层二次风喷口1、3次风喷口均布置有周界风;锅炉没有设计烟气再循环。

根据我厂设备情况在不改造设备的条件下并结合上述方法,确保安全燃烧同时采用降低氧量、加大下层煤粉浓度、采用倒三角配风来控制氮氧化物,并兼顾了锅炉运行的经济性,在同负荷和同种煤种的前提下,试验前后燃烧比较NOx降低了22%左右;试验证明采用低氮燃烧技术在降低NOx方面取得了比较明显的效果。 3 结论

在没有低氮燃烧器和脱氮设备的燃煤电厂用低氮燃烧技术在降低NOx的排放会起到很好的效果;所以,在日常运行中要提高我们的运行水平,在保证安全燃烧的前提下采用低氮燃烧技术会取得很好的经济效益。 参考文献

[1]任剑锋,等.大气中氮氧化物的污染与防治[J].科技情报开发与经济,2003(5):92-93.

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