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1、燃烧过程中的烟气脱硝陈坤（长沙理工大学集控1102班）摘要:火电厂燃煤中排放的氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要成分,如何经济有效地控制燃煤中SO2和NOx的排放量是我国乃至世界节能减排领域中急需解决的关键问题。文章综述了国内外火电厂脱硫脱硝技术的发展和应用、脱硫脱硝一体化技术的发展趋势,着重介绍了世界上主要脱硝技术的分类、技术特点和应用,包括联合脱硫脱硝、同时脱硫脱硝在内的脱硫脱硝一体化原理、特点和应用前景,对火电厂脱硝和脱硫脱硝一体化技术的应用具有一定参考价值。关键词:节能减排;燃煤火力发电厂;氮氧化物(NOx);脱硝(脱氮);低NOx燃烧;烟气脱硝;脱硫脱
2、硝一体化;联合脱硫脱硝;同时脱硫脱硝1.引言煤炭是一种重要的能源资源,当今世界上电力产量的60%是利用煤炭资源生产的。中国又是一个燃煤大国,一次能源能源76%是煤炭,到2005年我国煤年产量达20亿t,其中一半用于燃煤电厂,燃煤发电量约占全国总发电量的70%左右。煤燃烧排放烟气中含有硫氧化物SOX(主要包括:SO2、SO3)和氮氧化物NOx(主要包括:NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5),其中SO2、NO和NO2是大气污染的主要成分,也是形成酸雨的主要物质。脱硫(Desulfurization)、脱硝(Denitrification)(亦称脱硫脱氮)是除去或
3、减少燃煤过程中的SO2和NOx,如何经济有效地控制燃煤中SOX和NOx的排放量是我国乃至世界节能减排领域中急需解决的关键问题。本文主要阐述火电厂脱硝技术和脱硫脱硝一体化的发展趋势,有助于推动我国火电厂脱硝和脱硫脱硝一体化技术的应用,以减少燃煤电厂氮氧化物NOx的排放。氮氧化物排放量NOx排放量近70%来自于煤炭的直接燃烧,火力发电厂是NOx排放的主要来源之一,其中染大气的主要是NO和NO2。降低NOx的污染主要有二种措施:一是控制燃烧过程中NOx的生成,即低NOx燃烧技术,亦称一级脱氮技术;二是对生成的NOx进行处理,即烟气脱硝技术,亦称二级脱氮技术。目前低NOx燃
4、烧技术主要有二段燃烧法、炉内脱氮(三段燃烧)、烟气循环法和低NOx燃烧器等,而烟气脱硝是近期内NOx控制中最重要的方法,目前脱氮效率最高、最为成熟的技术是选择性了一个新兴的节能产业,出现了专业的节能企业,产业的疆域在不断延伸,市场规模日益扩大。尽管尚缺乏权威的统计数据,但可从美、加节能市场的情况窥其一斑:美国有专业节能企业2100多家,仅纽约州的营业额就达85.5亿美元;加拿大的节能服务市场则达200多亿加元。2.国内外NOx排放标准自20世纪70年代初日本和美国率先实施控制SO2排放战略以来，许多国家相继制定了严格的SO2排放标准(表1-5)和中长期控制战略，加速
5、了控制SO2的步伐，大大促进了有关控制技术的发展，使SO2排放在短短的十多年问，得到了大幅度的削减。与SO2排放控制战略相比，NOx排放控制相对较晚，但到90年代初，发达国家均制定出严格的NOx排放标准，如表1-6所示。3.常见的脱硝技术对于燃煤NOx的控制主要有燃料脱氮(即燃烧前脱氮)、改进燃烧方式和生产工艺(即燃烧中脱氮)和烟气脱硝(即燃烧后脱氮)三种方法。前两种方法是减少燃烧过程中NOx的生成量，第三种方法则是对燃烧后烟气中的NQ进行治理。燃烧前脱氮主要将燃料转化为低氮燃料，成本太贵，工程应用较少。燃烧中脱氮是根据N(一的形成机理而产生的，主要有低氧燃烧法、二
6、段燃烧法、烟气再循环法等，这种技术费用较低，脱硝率不高，而且一些低Nq燃烧技术和设备有时会降低燃烧效率，造成不完全燃烧损失增加，设备规模随之增大。燃烧后脱氮主要指烟气脱硝技术，脱硝率较高，是近10年内N(L控制措施中最重要的方法。按脱硝剂及脱硝产物在反应过程中的干湿状态可分为干法、湿法、和干一湿结合法三大类；干法可分为选择性催化还原法、选择性非催化还原法、吸附法、高能电子活化法；湿法可分为水吸收法、络合吸收法、稀硝酸吸收法、氨吸收法、亚硫酸铵法、弱酸眭尿素吸收法等；干一湿结合法是催化氧化和相应的湿法结合而成的一种脱硝方法。
按烟气脱硝工艺的不同可分为气相反应法、液相
7、吸收法、吸附法、液膜法和微生物法等几类。气相反应法又包括三类：一是电子束法和脉冲电晕等离子体法；二是选择性催化还原法、选择性非催化还原法和炽热碳还原法；三是低温常压等离子体分解法等。第一类是利用高能电子产生的自由基将NO氧化为N02，再与H2O和NH3作用生成NH4NO3并加以回收利用，可同时脱硫脱硝；第二类是在催化或非催化条件下，用NH3、C等还原剂将N晚还原为无害N2的方法；第三类则是利用超高压窄脉冲电晕放电产生的高能活性粒子撞击NOx分子，使其化学键断裂分解为O2和N2的方法。以上方法中，脉冲电晕等离子体法和分解法处于试验阶段。表1-1为各种烟气脱硝工艺的
