燃煤过程中NOX控制技术

NOX控制技术NOX的控制技术尾气控制源头控制其特征是通过各种技术手段，控制燃烧过程中的NOX的生成反应，即低NOX燃烧技术其特征是通过各种技术手段，把生成的NOX还原成N2，从而降低NOX的排放，即烟气脱硝技术低NOX燃烧技术

低NOX燃烧技术发展意义具体方式低NOX燃烧技术的发展20世纪70-80年代20世纪50年代20世界90年代开始了解NOX的生成机理以及控制研究NOX燃烧技术发展达到高潮NOX燃烧器经过大量的改进和优化，日臻成熟19501970-801990-低NOX燃烧技术的意义热力型NOX

快速型NOX

燃料型NOX123实践工业影响因素燃烧区温度以及其分布空气-燃料比后燃烧区的冷却程度燃烧器的形状设计低NOx燃烧技术通过良好的燃烧控制NOX的形成，满足环保要求。并且比较经济。低NOX燃烧技术的具体方式快速型NOx占氮氧化物总排放量不到5%温度低于1300℃时,几乎没有热力型NOx对常规燃煤锅炉而言,主要是是燃料型的NOx排放低NOX燃烧技术的具体方式

具体方式空气分级燃烧燃料分级燃烧烟气再循环低NOX燃烧器低过剩空气系数燃烧1.低过剩空气系数燃烧过量空气系数实际/理论

控制原理低氧

抑制程度

注意事项15%-20%平衡将完全燃烧所需的其余空气以二次空气输入与第一燃烧区的烟气混合，形成富氧而贫燃料的第二燃烧区。2.空气分级燃烧由主燃烧器供入炉膛的空气被减少到理论空气量的80%左右，形成贫氧而富燃料的第一燃烧区。空气分级燃烧该技术在美国发展起来，目前国内运用较多，比较成熟2.空气分级燃烧控制原理：一级燃烧区内,由于缺氧,燃烧速度和温度降低,因而抑制了热力型NOx的生成。另外燃烧生成的CO和NO以及燃料中N分解成的中间产物相互复合作用,同样也抑制了燃料型NOx的生成。2.空气分级燃烧(a)

不分级(b)分级(两级)燃烧

第一级燃烧区第二级燃烧区CN+O2→CO+NO

2CO+2NO→2CO2+N2CN+O2→CO+NONH+NH→N2+H2NH+NO→N2+OH3.燃料分级燃烧第一燃烧区第二燃烧区第三燃烧区氧化性或稍还原性气氛(1)送入二次风(1)燃料80%-85%燃料15%-20%燃料0%还原性气氛(1)，NO被CH基还原3.燃料分级燃烧主燃区：生成较多数量的NOx。

再燃区：富余燃料形成强还原性气氛，不仅使得一级燃烧区所生成NOx得到还原，还抑制了新的NOx生成。燃烬区：保证未燃烧产物燃尽，从而完成燃烧全过程。4.烟气再循环技术将部分烟气冷却直接送入炉内，或与空气（一次风或二次风）混合送入炉内。降低氧浓度以及燃烧区温度的作用，抑制热力型NOX生成,并且形成成局部还原性气氛，从而抑制燃料性NOX的生成。4.烟气再循环技术当r增加时，NOX减少。当r太大，炉温降低较多，燃烧不稳定，化学与机械不完全燃烧热损失增加。因此，再循环率r般不超过30%。一般大型燃煤锅炉r控制在10-20%，这时NOX降低25-35%。5.低NOx燃烧器将前面一种或者几种技术结合，制造出不同代数的燃烧器绝大部分燃料型NOX是在着火阶段产生的，改变燃烧器结构，改变风煤比，可以抑制NOX的生成燃烧器是锅炉设备的重要部件,它保证燃料稳定着火、燃烧过程燃烧器抑制机理应用技术5.低NOx燃烧器B&W公司调风旋流燃烧器5.低NOx燃烧器DRB燃烧器（美国巴威公司）DRB型双调风低NOX燃烧器示意图低NOX技术控制效果比较技术名称效果优点缺点空气分级燃烧（OFA）最多30%投资低有运行经验并不是对所有炉膛都适用，有可能引起炉内腐蚀和结渣，并降低燃烧效率燃料分级燃烧（再燃）达到50%适用于新的和改造现有锅炉可减少已形成的NOx中等投资可能需要第二种燃料，可能导致飞灰含碳量增加，运行经验较少低过剩空气系数根据原来运行条件，最多降低20%投资最少有运行经验导致飞灰含碳量增加烟气再循环（FGR）25-35%能改善混合和燃烧中等投资增加再循环风机，适用不广泛低NOx燃烧器与空气分级燃烧合用时可达60%适用于新的和改造现有锅炉中等投资有运行经验结构比常规燃烧器复杂，有可能引起炉膛结渣和腐蚀，并降低燃烧效率低NOX燃烧技术的国内外情况国内的锅炉制造厂家在应用空气分级燃烧制造锅炉很成功我国烟煤、褐煤300MW电站采取的空气系数、空气分级燃烧、燃料分级燃烧,NOX可以降到460-800mg/m3,未达到标准哈锅600MW以上四角切圆锅炉采用2.3.5.等技术但是NOX可以降到750-1000mg/m3,未达到标准小机组无尾气有尾气烟气脱硝技术对烟气进行处理，以降低NOX的排放量，通常称为烟气脱硝烟气脱硝处理的烟气体积过大NOX的总量相对较大，吸收或者吸附废弃物回收利用困难，催化剂费用技术难题烟气脱硝技术

干法

湿法选择性催化还原法SCR选择性非催化还原法SNCR

吸附法

吸收法选择性催化还原法SCR反应方程式：SCR原理：利用NH3和NO反应的选择性，在催化剂表面将富氧烟气中的NO还原成N2和H2O催化剂稳定性温度较低温度宽范围热稳定性催化剂选择机械性能催化剂催化剂贵金属类179-290℃催化剂类型以及使用温度(℃)贱金属类230-425℃金属化合物260-450℃分子筛345-590℃1243催化剂催化剂催化剂样式板式蜂窝状催化剂催化剂失活催化剂中毒催化剂沉积催化剂冲蚀主要是由于烟气中的碱性金属Na、K等或As、Ca等引起催化剂的中毒催化剂沉积由于烟气中含有S02，是催化剂失去活性冲蚀由于高温烟气冲刷，且其中含有S02，生成硫酸盐类以及粘结腐蚀性SCR布置方式高粉尘SCR布置方式SCR布置方式高粉尘SCR布置图SCR运行问题硫酸铵的生成氨逃逸催化剂失活氨的储存和运输选择性催化还原法SCR商业运用中为其脱硝效果最好最成熟，效率可达80%，甚至90%以上1.投资巨大2.运行费用也高3.需要较大的占地面积，改造困难4.运行问题很多SCR国内外应用情况无论是美国、欧洲还是中国，最早的脱硝技术都是从低NOX燃烧技术发展起来的，并随着其日益成熟，排放标准也变得更加严格，美国欧洲已经从1997、2002年开始要求新建火电站必须全部安装尾部脱硝装置，中国是从1991有了标准，1996年规定300MW以上的标准，2003年有了各种炉型的标准，2012年最新标准出炉SCR国内外应用情况国际上应用最多且技术最为成熟的尾气脱硝装置，美国日本运用较多。截止到2004年，全世界应用SCR达到178GW我国是20世纪90年代开始研究，2009年，运行电厂改建达到8%，在建电厂运用SCR尾气脱硝达到98%选择性非催化还原法SNCR利在870-1205℃下，将氮还原剂（一般只氨或者尿素）喷入烟气中，将NOX还原，生产N2和H2OSNCR原理：化学方程式：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O8NH3+6NO2→7N2+12H2O选择性非催化还原法SNCRSCR与SNCR综合比较SCR与SNCR工艺比较吸附法吸附法：常用吸附剂：吸附法能比较彻底的消除NOX，并且又能将NOX回收利用。活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤吸附法广泛研究最多的是活性炭吸附剂。活性炭容易爆炸氧化锰与氧化亚铁有磨损的技术障碍NOx和SO2联合控制技术吸附法化学方程式：常用吸附剂：浸渍碳酸钠的-Al2O3Na2CO3+Al2O3→2NaAlO2+CO22NaAlO2+H2O→2NaOH+6Al2O32NaOH+SO3+0.5O2→5Na2SO4+H2O2NaOH+2NO+1.5O2→2NaNO3+H2O2NaOH+2NO2+0.5O2→2NaNO3+H2O吸收法吸收法：利用水、氢氧化物和碳酸盐溶液、硫酸、有机溶液吸收NOX2NO2+2MOH→MNO3+H2ONO+NO2+2MOH→2MNO2+H2O2NO2+Na2CO3→NaNO3+NaNO2