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產品技術
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燃煤工業鍋爐氮氧化物排放控制技術

作者: 來源: 日期:2016-4-30 9:41:02 人氣:32

西安市環境保護產業協會副秘書長、高級工程師  王義林

 

一、工業鍋爐脫硝任務艱巨

我國以燃煤為主的能源消費結構造成嚴重的大氣污染。大氣污染物中90%的SO2和67%的NOX來自煤炭的燃燒。大氣中的SO2和NOX是引起酸雨的主要成份。“十一五”期間,我國的SO2排放得到有效控制,國內的酸雨污染已經由硫酸型轉移為硫酸型/硝酸型的復合型。據統計,2003年NOX的排放量>1600萬噸,2005年為2200萬噸,2010年達到2400萬噸。酸雨中[ NO3 ]/[ SO42— ]比值逐年上升,2003年僅為1/8,2006年為1/3,部分地區達到1/2。削減NOX的排放量已被列入國家“十二五”約束性指標。目前對NOX的控制尚處于試點和起步階段,重點是電站鍋爐的NOX控制。

我國現有工業鍋爐約60萬臺,年耗煤量約4億噸,工業鍋爐的脫硝起步較晚,除北京、廣州少數城市開展了此項工作,絕大多數城市的工業鍋爐脫硝尚未正式開展,工業鍋爐的脫硝技術尚處于研發示范階段。

二、燃煤工業鍋爐NOX的控制技術

控制燃煤鍋爐NOX排放的措施大體分為兩大類:一類是通過燃燒技術的改造(包括采用先進的低NOX燃燒器)降低NOX的排放量;另一類是在鍋爐尾部加裝煙氣脫硝裝置。

1、燃燒優化降低NOX 技術。

通過燃燒優化來降低NOX的排放量,主要有以下幾種途徑:

(1)低過量空氣燃燒(降低燃燒區氧濃度);

(2)空氣分級燃燒(降低燃料點火區氧濃度);

(3)燃料分級燃燒(形成低氧環境還原已生成的NOX);

(4)煙氣再循環(降低燃燒區氧濃度和燃燒溫度)。

2、煙氣后處理降低NOX技術。

在鍋爐尾部加裝煙氣脫硝裝置控制NOX排放量,目前有兩種技術:一種是選擇性催化還原法(Selective  Catalytic  Reduction),簡稱SCR;另一種是選擇性非催化還原法(Selective  non—Catalytic reduction),簡稱SNCR。

(1)SCR法脫硝技術特點。SCR使用催化劑,利用還原劑(NH3、液氨、氨水、尿素)有選擇性地與煙中的NOX反應并生成無毒無污染的N2和H2O,NOX脫除效率最高(超過90%),是當前NOX控制技術中應用最廣泛的技術。但是SCR技術需要使用昂貴的催化劑和建設單獨的SCR反應器,其投資和運行成本在各種NOX控制技術中最高。

(2)SNCR法脫硝技術特點。SNCR脫硝技術在鍋爐爐膛適當的位置噴入含氮的還原劑,高溫分解出NH3,將煙氣中的NOX選擇性地還原為N2和H2O,不需要催化劑,投資成本相對較低,以鍋爐爐膛為反應器,不需要大的改造空間,改造簡便。

三、燃煤工業鍋爐NOX控制的建議

我國煙氣脫硝技術研究水平較低,電站鍋爐的脫硝技術絕大多數為引進的SCR技術,且催化劑大多依賴進口。工業鍋爐脫硝不同于電站鍋爐,應積極開發燃煤工業鍋爐的脫硝技術,支持建立示范工程進行現場研究。采用燃燒優化脫除NOX的技術,成本低、改造方便,一些發達國家20世紀90年代主要推薦采用燃燒優化技術,但缺點是脫硝率較低。

根據工業鍋爐爐膛結構燃燒方式特點,對爐膛內的流場和溫度場合理組織和優化,適當設計噴射系統,開發適應工業鍋爐負荷變化的SNCR技術,以提高脫硝率,是當前急需解決的課題。


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