再燃法烟气脱硝技术

Posted 2023-01-12 燃料

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综述了再燃法烟气脱硝技术及其主要影响因素。通过对几种脱硝技术的分析比较，认为再燃
脱硝是一种很有前景的脱硝技术，其投资和运行费用界于低NO，燃烧器和选择性催化还原技术之间，
有喷氨条件下的先进再燃脱硝效率接近于选择性催化还原技术。总结了国内外对先进再燃脱硝技术各
种参数影响条件的研究结果，并论述了该技术的应用要点。
[中图分类号1X701文献标识码1A[文章编号]1006一1878(2005)02-0114-03国家环保总局2002年监测的大部分城市的二氧化氮虽然达到国家环境空气质量二级标准，但部分大城市氮氧化物的浓度还较高。氮氧化物主要来自燃煤锅炉，因此发展高效和低成本的烟气脱硝技术是烟气处理技术发展的方向。燃煤锅炉脱硝技术主要分为两种:燃烧中控制和燃烧后控制。燃烧中控制即对燃料的燃烧过程进行控制以达到脱硝的目的，其中包括燃烧优化、空气分级燃烧、低氮氧化物燃烧器、烟气再循环和低温燃烧等。而燃烧后的烟气控制则是对排放出的烟气进行处理，其中包括再燃烧(Reburning)、选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)、吸收法、吸附法、等离子体去除法、生物法等。再燃脱硝是近年来出现的一种新技术，本文对它的原理和技术等方面进行论述和总结。1再燃脱硝技术日本三菱公司在20世纪80年代早期，将再燃脱硝技术工业化，使燃烧锅炉的脱硝效率达到500以上〔’」。再燃脱硝技术的核心是在炉膛上部区域形成一个局部的还原性气氛，使烟气中的NO二还
原。将再燃燃料如甲烷、天然气或精细煤粉喷人炉膛，因空气供应不够，再燃燃料不完全燃烧形成CHX以及HCN,NH二等中间产物基团，这些活性基团与NO二发生还原反应形成氮气〔’」。图1表示锅炉的燃烧情况，再燃脱硝工艺的具体过程见图1(b)和图1(c)。一般的空气分级燃烧如图1(a)，在锅炉下部主燃区中，燃料过剩，空气不足(过量空气系数a小于1)，抑制了燃料氮向NO,
的转化，同时由于氧气不足，燃烧温度不高，热力NO二的形成也受到一定程度的抑制。在燃尽区中，喷人过量空气(a大于1)，使燃料充分燃烧，空气分级燃烧的脱硝效率不高。一般再燃脱硝仁图1(b)〕在锅炉下部主燃区中，空气过剩，主燃料充分燃烧，
形成NO,，在再燃区中，喷人再燃燃料和少量的空气(a小于1)，再燃区中不完全燃烧形成大量的碳氢等还原性物质以还原NOx。在燃尽区，喷人过量空气，燃料燃尽。为了进一步提高再燃区的脱硝效率，有些研究者[4〕在再燃区中引人促进剂NH。等，这种
方法被称为先进再燃脱硝技术「见图1(c)〕。一般再燃脱硝技术的脱硝效率高于空气分级燃烧，而先进再燃脱硝技术脱硝效率可以达到90%以上。

2再燃脱硝技术的主要影响因素
2.1温度
在一定范围内适当提高再燃区内的温度可以提高脱硝效率。Tree等〔‘」认为在先进再燃脱硝技术中，当O，体积分数为0.7%一3.0%,NH3体积分数小于3x10-3、温度为1274-1343K时，NO二的还原率最高，这些参数和SNCR的最佳条件很
相近。
2.2再燃区的过量空气系数
再燃区的过量空气系数是喷入的空气量与再燃区内化学反应所需空气量的比值。随着再燃区过量空气系数的增大，NO二排放量也相应增加，同时未燃尽热损失下降[8]。
2.3停留时间
在再燃区中增加再燃燃料和NO二的停留时间，起初对NO，的削减有利，但随着停留时间的进一步增加(超过700ms)，停留时间的作用不再明显认为NO二削减的最佳停留时间为0.4一1.0so
2.4再燃燃料
碳氢化合物的脱硝效率由大到小的顺序是:乙炔、乙烯、乙烷、天然气和甲烷。但温度不同，各种类型的再燃燃料脱硝效率也受到影响。如天然气和甲烷适合在较高温度下使用，乙炔适合在较低温度下使用['030Peter等提出用生物质、精煤、焦化后衍生燃料(CRDF)等作再燃燃料。对于一般再燃来说，这些再燃燃料和天然气相比，对氮氧化合物的还原作用相似或略好于天然气。生物质的脱硝效果比天然气好，其主要原因是由于生物质的挥发分中含有含氮中间物质，这些中间物质能与NO作用形成氮气。同时生物质的灰烬中含有较高含量的钠和钾，对再燃脱硝具有促进作用。
2.5NO二的起始浓度
在一定范围内，随着NO二起始浓度的增加，NO二的还原率增大。特别是以粉煤为再燃燃料时，当NO二的体积分数小于3X10-4时，NO二的还原率显著下降，研究者认为NO二的起始体积分数应在4X10-4以上，这一点对于设计天然气的喷口位
置具有指导意义。
2.6其它影响因素
再燃燃料中含有一定量的含氮组分HCN，对NO二的再燃过程和再燃率都有很大的影响。氮组分含量越高，再燃区内NO二还原率越高，但通过再燃区出口进人燃尽区的总氮含量也越大，这样可能在燃尽区部分形成NO,，对降低总NO二排放量不利。再燃燃料中Hz的存在对NO，的削减有重要作用。在适当的温度、过量空气系数和各种气体成分浓度下，向再燃区中喷人NH3或尿素，对NOx的削减具有显著作用〔“]。在再燃区中喷加微量金属促进剂，对脱硝有利，其机理目前还不是很清楚。在再燃区中喷人微量的钠盐、钾盐、钙盐可提高脱硝效率，钙盐可以同时脱硫，钠盐和钾盐比钙盐对脱硝更有利。
3再燃技术与其它脱硝技术的比较
再燃技术与其它脱硝技术的比较见表1

由表1可知，低NO二燃烧器脱硝效率不高，而选择性催化还原法的脱硝效率虽然较高，但运行成本很高，选择性非催化还原法和再燃脱硝费用适中、脱硝效率处于前两者之间。但SNCR的有效脱硝温度范围较窄，在实际运行中不容易操作与控制。相比较而言，再燃脱硝技术是一项很有前景的脱硝技术，目前国内外正在对其开展广泛的研究。
4结语
再燃脱硝技术有很好的应用前景。今后的研究
5HartmutS,UlrichG,HelmutR,etal.Basicefectson
emissionsm
NOs
scale
开发中应考虑到以下几点:再燃脱硝中喷氨或尿素的作用机理和工艺效果研究；在再燃区域喷人微量的金属促进剂，如钠盐、钾盐、钙盐等的实验研究。研究其脱硝效果的差异，寻求工程上应用可行的金属促进剂；对再燃脱硝进行多因素的优化研究；将再
燃脱硝与其它脱硝技术相结合。
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