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1、锅炉脱硝的原理和技术第l6卷第1期2006年3月湖南工程学院JournalofHunanInstituteofEngineeringVO1.16.No.1Mar.2006锅炉脱硝的原理和技术刘向龙,龚福华,娄小铁,郑文亨(湖南工程学院建筑工程系,湖南湘潭411104)摘要:我国现今的能源结构以煤炭为主,这种大量使用煤炭的方式,还造成了大量的NOx,S0和CO2排入大气,酸雨日益严重,大气环境不断恶化.随着"西气东输"战略的实施,天然气再燃降低NOx排放成为可能.天然气再燃具有脱硝效果好,价格低廉,适合我国国情
2、等特点,同时因燃料特性不同会使炉膛黑度减小,火焰中心位置降低,水冷壁热有效系数增加,理论燃烧温度上升,给锅炉燃烧特性带来一定影响.关键词:天然气;再燃;脱硝中图分类号:TKll文献标识码:A文章编号:1671—119X(2006)01—0080—830引言我国现今的能源结构以煤炭为主,这种大量使用煤炭的方式,不仅给水陆交通运输带来了压力,还造成了大量的NOx,sch和co2排人大气,酸雨日益严重,大气环境不断恶化.据估计,大气中约70%的NOx来自于煤炭的燃烧….锅炉燃烧过程中生成的氮氧化物主要由NO和N02
3、,通常把这两种氮氧化物称为NOx,其中NO占90%以上.在煤燃烧过程中,生成NOx的途径有三个:热力NOx;快速No)(.对于燃煤锅炉来说,通常燃料No)(占70%至85%;热力型NOx占15%至25%;其余为快速NOx,比例很小"].NOx是一种危害大,难处理的大气污染物,它不仅刺激人的呼吸系统,损害动植物,破坏臭氧层,而且是引起温室效应,酸雨和光化学反应的主要物质之一.因此,开展对NOX排放的治理具有极其重要的意义.目前国内燃煤机组的NOx排放量一般是700-800mg/Nm3,1999年我国NOx的排放
4、标准是600mg/Nm3,而欧的排款猢嘲小.我国与欧美发达国家相比,在控制N排放量方面还相差很远.因此,要控制火电厂N的排放量,使其达到发达匡豸冰平,还需开发新的适合我国国情的燃煤锅炉卜控制技术.1降低N0x排放的技术降低燃煤产生的NOx有两种方式:一是尾部烟气脱硝技术,二是低NOx燃烧技术.目前国外较多的采用选择性催化技术(scR)和选择性非催化技术(SNCR)除去尾气中的NOx[引.一般采用低氧燃烧,烟气再循环,低NOx燃烧器,空气分级和燃料分级等低NCI)(燃烧技术来降低NCI)(排放.1.1烟气脱硝技
5、术烟气脱硝技术是根据NO具有氧化,还原和吸附的特性所采取的脱氮方法,包括干法烟气脱硝和湿法烟气脱硝.干法,即还原法,是采用还原剂(NH3,CH4,H2,CO等)将NO和NCh还原成N2,包括选择性催化还原技术(SelectiveCatalyticReduction,SCR),选择性非催化还原技术(SelectiveNon—catalyticReduction,SNCR)和电子束照射技术等;湿法,即氧化法,是将NO先氧化成N02,然后使NCh溶于水而变成硝酸.湿法脱硝虽然效率很高,但系统复杂而且用水量大并有水的
6、污染,因此在燃煤锅炉上很少被采用.综合考虑技术可靠性,初投资,运行费用与脱氮效率等因素,在国外发达国家被大规模工业应用的是SCR和SNCR技术,这里着重介绍这两种技术.1.1.1选择性催化还原技术(SCR)该技术常采用NH3作为还原剂,将NOx还原收稿日期:2005—07—03作者简介:刘向龙(1978一),男,硕士,讲师,研究方向:再燃生物质能第1期刘向龙等:锅炉脱硝的原理和技术81成N2.NH3具有选择性,它只和N0x发生作用,而不与烟气中的氧进行反应.如果采用其它还原剂,如,H2,CO等,它们还和氧起反
7、应,因而会消耗更多的还原剂,并使烟温升高.无催化剂时,这个反应的最佳温度为900～1000℃,若高于此温度,很大部分的N将反应生成NO;若低于此温度,则其反应速度很小.采用催化剂时,其反应的温度可控制300～400℃,相当于将NH3喷入锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气中.此时可得到80%～9O%的脱硝率(N}{3与NO之比为0.85--0.95).通常采用二氧化钛为机体的碱金属催化剂,其最佳烟温为300400℃,即相当于锅炉省煤器出口处.烟温低于300℃时,NH与烟气中的933反应生成粘结的液体,沉积于催化剂
8、上,使其活性降低.对于NH3的用量来说,如果NH3太少,不能达到预期的脱硝效果;N太多,也没必要,而且会造成NH3泄漏.1.1.2选择性非催化还原技术(SNCR)选择性非催化还原技术一般采用炉内喷氨(NH3),尿素(CO(NH2)2)或氢氨酸((HCNO)3)作为还原剂,还原NO,其原理与前述的SCR技术相同,所不同的是不用催化剂,还原剂喷入点一般处于高温区.该技术由于不用催化剂,故设备和运行费用较
