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产品技术
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燃煤工业锅炉氮氧化物排放控制技术

作者: 来源: 日期:2016-4-30 9:41:02 人气:12

西安市菲律宾金百利副秘书长、高级工程师  王义林

 

一、工业锅炉脱硝任务艰巨

我国以燃煤为主的能源消费结构造成严重的大气污染。大气污染物中90%的SO2和67%的NOX来自煤炭的燃烧。大气中的SO2和NOX是引起酸雨的主要成份。“十一五”期间,我国的SO2排放得到有效控制,国内的酸雨污染已经由硫酸型转移为硫酸型/硝酸型的复合型。据统计,2003年NOX的排放量>1600万吨,2005年为2200万吨,2010年达到2400万吨。酸雨中[ NO3 ]/[ SO42— ]比值逐年上升,2003年仅为1/8,2006年为1/3,部分地区达到1/2。削减NOX的排放量已被列入国家“十二五”约束性指标。目前对NOX的控制尚处于试点和起步阶段,重点是电站锅炉的NOX控制。

我国现有工业锅炉约60万台,年耗煤量约4亿吨,工业锅炉的脱硝起步较晚,除北京、广州少数城市开展了此项工作,绝大多数城市的工业锅炉脱硝尚未正式开展,工业锅炉的脱硝技术尚处于研发示范阶段。

二、燃煤工业锅炉NOX的控制技术

控制燃煤锅炉NOX排放的措施大体分为两大类:一类是通过燃烧技术的改造(包括采用先进的低NOX燃烧器)降低NOX的排放量;另一类是在锅炉尾部加装烟气脱硝装置。

1、燃烧优化降低NOX 技术。

通过燃烧优化来降低NOX的排放量,主要有以下几种途径:

(1)低过量空气燃烧(降低燃烧区氧浓度);

(2)空气分级燃烧(降低燃料点火区氧浓度);

(3)燃料分级燃烧(形成低氧环境还原已生成的NOX);

(4)烟气再循环(降低燃烧区氧浓度和燃烧温度)。

2、烟气后处理降低NOX技术。

在锅炉尾部加装烟气脱硝装置控制NOX排放量,目前有两种技术:一种是选择性催化还原法(Selective  Catalytic  Reduction),简称SCR;另一种是选择性非催化还原法(Selective  non—Catalytic reduction),简称SNCR。

(1)SCR法脱硝技术特点。SCR使用催化剂,利用还原剂(NH3、液氨、氨水、尿素)有选择性地与烟中的NOX反应并生成无毒无污染的N2和H2O,NOX脱除效率最高(超过90%),是当前NOX控制技术中应用最广泛的技术。但是SCR技术需要使用昂贵的催化剂和建设单独的SCR反应器,其投资和运行成本在各种NOX控制技术中最高。

(2)SNCR法脱硝技术特点。SNCR脱硝技术在锅炉炉膛适当的位置喷入含氮的还原剂,高温分解出NH3,将烟气中的NOX选择性地还原为N2和H2O,不需要催化剂,投资成本相对较低,以锅炉炉膛为反应器,不需要大的改造空间,改造简便。

三、燃煤工业锅炉NOX控制的建议

我国烟气脱硝技术研究水平较低,电站锅炉的脱硝技术绝大多数为引进的SCR技术,且催化剂大多依赖进口。工业锅炉脱硝不同于电站锅炉,应积极开发燃煤工业锅炉的脱硝技术,支持建立示范工程进行现场研究。采用燃烧优化脱除NOX的技术,成本低、改造方便,一些发达国家20世纪90年代主要推荐采用燃烧优化技术,但缺点是脱硝率较低。

根据工业锅炉炉膛结构燃烧方式特点,对炉膛内的流场和温度场合理组织和优化,适当设计喷射系统,开发适应工业锅炉负荷变化的SNCR技术,以提高脱硝率,是当前急需解决的课题。