近年来,煤燃烧造成的大气污染问题备受人们关注,尤其我国北方供暖期的严重雾霾更是影响到了人们的日常生活。如何去除燃烧烟气中氮氧化物,防止环境污染,现已作为世界范围的问题,被尖锐地提了出来。
为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境,应对煤进行脱硝处理。锅炉低氮燃烧和SNCR脱硝技术在现有LNB技术和SNCR技术原理的基础上,对锅炉LNB和SNCR技术进行大量的试
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近年来,煤燃烧造成的大气污染问题备受人们关注,尤其我国北方供暖期的严重雾霾更是影响到了人们的日常生活。如何去除燃烧烟气中氮氧化物,防止环境污染,现已作为世界范围的问题,被尖锐地提了出来。
为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境,应对煤进行脱硝处理。锅炉低氮燃烧和SNCR脱硝技术在现有LNB技术和SNCR技术原理的基础上,对锅炉LNB和SNCR技术进行大量的试验研究和工程化研发,研究适应于煤粉低氮燃烧和SNCR脱硝优化技术装备的耦合技术。首先对原有低氮燃烧器进行针对性改造,将燃烧器改造成更适合与SNCR系统耦合,控制燃料燃烧过程中NOx的生成量,其次建立SNCR烟气脱硝系统,进一步降低烟气中NOx浓度。现在北京燃气锅炉氮氧化物的排放浓度,大致在120毫克/立方米至200毫克/立方米之间,如果要限期达到的要求,整合引进的低氮燃烧器未来两年将会有很大的需求。通过实验室和实际工程试验,研究整套系统关键技术参数,包括锅炉负荷变化对低氮燃烧和SNCR耦合技术下的气固两相流动和混合过程的影响规律,研究低NOx燃烧和SNCR技术耦合脱除NOx过程中燃烧区的温度场、流场和浓度场分布规律。优化关键参数,可使系统在运行成本较低的情况下,达到较高的脱硝效率。


1降低氮氧化物排放的必要性
氮氧化物即NOx,它是由多种化合物组成的一类物质,主要包括N2O、NO、NO2、N2O3等等。燃烧是NOx产生的主要方式之一,大部分燃烧方式中产生的NO约为90%左右,剩余的10%则以NO2为主。相关研究结果表明,火力发电是空气中NOx的主要来源,当空气中的NOx溶于水之后会生成,这种雨会对自然生态环境带来极大程度的危害,并且酸雨还会对建筑物、工业设备等造成严重腐蚀,进而引起巨大的经济损失。如果人们引用了含有酸性物质的地下水,会对身体健康造成影响。同时,当NOx浓度超标之后,会与人体血液中的血色素相结合由此会导致血液缺氧,进而进气。下图反映的是燃煤型锅炉的NOx排放和温度的关系,其中热力型Nox的温度关系同样适合于锅炉燃烧器。近年来,我国在大力发展经济的同时,对自然生态环境造成了一定程度的破坏,因NOx排放量超标引起的各种环境问题越来越多。为了有效减轻NOx的危害,必须逐步降低NOx的排放量,这已成为我国当前亟待解决的问题之一。
2NOx的生成机理及燃气燃烧器的脱氮技术
2.1NOx的生成机理
相关研究结果表明,NOx主要有以下几种生成途径:
2.1.1燃料型NOx。具体是指燃料当中所含有的氮化合物在燃烧过程中发生热分解,进而氧化生成NOx。
2.1.2热力型NOx。具体是指空气当中的氮气在高温的条件下经过氧化后生成NOx。
2.1.3型NOx。当燃烧燃烧时,空气中的氮与燃料当中的碳氢离子团会发生化学反应,由此会生成NOx。
在上述三种生成途径当中,型所占的比例相对较少,仅为5%左右;在运行方面,主要通过控制炉膛内燃烧氧量,提高二次风份额,降低给煤粒度,减少料层厚度等来降低氮氧化物的生成。当温度在1600摄氏度以下时,热力型的生成率非常低,但当温度超过1600摄氏度后,热力型的NOx生成速度会急剧增加,并且两者之间成正比例关系,即温度越高,NOx的生成率越高。
2.2燃气燃烧器的脱氮技术
为了有效降低NOx的排放,经常会采用向燃烧室内注水火势蒸汽的方法,以此来降低燃烧温度,从而达到减少NOx的排放量。实践证明,虽然这种方法可以使NOx的排放量有所降低,但却会对燃烧的稳定性造成一定的影响,所以该方法现已很少使用;有些电厂采用SCR法来降低NOx的排放,SCR即选择性催化还原法,它是在催化剂的作用下,将N0和NO2还原成为N2,该过程中基本不会发生NH3的氧化反应,显著提高了N2的选择性,并且还大幅度减少了NH3的消耗。但采用该方法时,需要在燃气燃烧器的排气中,加装专门的SCR脱硝装置,由此使得成本增大;干式低氮燃烧技术简称DLN,它的原理是先让燃烧与较多的空气相混合,这样做的主要目的是稀释燃料,然后再进行低温度的燃烧,借此来达到降低NOx的目的。由于DLN技术既不会对燃烧的稳定性造成影响,也不会导致生产成本大幅度增加,所以该方法的应用日益增多。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行可靠的脱硝效率、运行成本、水泥能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。
3干式燃烧法在燃气燃烧器降低氮氧化物排放中的应用
3.1低氮燃烧器燃烧系统
该系统是随着F级燃气燃烧器的出现而出现的,其现已成为F级系列燃气燃烧器的标配。在DLN-2系统的燃烧中,可以使用作为燃料,也可以使用清油作为燃料。当以作为燃料时,如果基本负荷小于50%,可采用扩散燃烧模式,若是负荷大于50%,则可采用预混模式。更安全:冷凝锅炉采用强制循环,可以不燃烧室内空气(普通锅炉则必须燃烧室内空气,为了安全需增加烟气报警系统)。以清油作为燃料时,可以采用扩展模式,但必须注入一定剂量的水或是蒸汽。