明晟環(huán)保氨法脫硫：煙氣再循環(huán)在降低NOx排放中應(yīng)用

有效改善CFB鍋爐燃燒過程低氮特性加入煙氣再循環(huán)，努力降低NOx排放值，設(shè)法達(dá)到國家對燃煤爐的NOx排放標(biāo)準(zhǔn);煙氣再循環(huán)是其中一種低氮燃燒技術(shù)，通過控制循環(huán)煙氣量及分級送風(fēng)，達(dá)到低氮與高效燃燒有效地降低了NOx的生成，保障排放環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

一、概述

我國循環(huán)流化床技術(shù)發(fā)展情況，目前我國有案可查的循環(huán)流化床鍋爐(簡稱CFB鍋爐)已達(dá)4000余臺，其中80%以上為中小型CFB發(fā)電機(jī)組或工業(yè)鍋爐，多達(dá)3500臺左右，420t/h以上蒸發(fā)量的大型CFB鍋爐平均NOx排放指標(biāo)為230mg/Nm3左右;240t/h中小型蒸發(fā)量的中小型鍋爐NOx煙氣排放更高一些，而平均為300mg/Nm3。未達(dá)到國家現(xiàn)階段NOx排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，有效改善CFB鍋爐燃燒過程低氮特性加入煙氣再循環(huán)，努力降低NOx排放值，必要時也可加裝爐內(nèi)噴氨SNCR裝置，設(shè)法達(dá)到國家對燃煤爐的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)，就成為不可回避的問題了。

二、NOx的生成、危害

化石燃料燃燒產(chǎn)物是重要的大氣環(huán)境污染源之一。其中氮氧化物是燃燒過程中排放的污染物之一。氮氧化物、硫氧化物和固體顆粒排放物能產(chǎn)生酸雨、降低能見度和影響人類健康。燃燒任何化石燃料、由于溫度高氧氣的存在以及空氣和燃料中的氮、都會產(chǎn)生一定量的NOx。燃燒過程中排放出來的NOx約90%是NO，5%到10%是N02，l%是N20。煙氣排出煙囪后其中的NOzui終在大氣中被氧化成NO?。在電廠煙囪排氣中經(jīng)常看到的紅棕色即是NO?。在大氣中NO?經(jīng)過一系列反應(yīng)形成二次污染物。NO?與太陽光和碳?xì)鋱F(tuán)反應(yīng)形成光化學(xué)煙霧和酸雨的成分。

氮氧化物NOx主要是通過三種路經(jīng)形成的：熱力型、快速型、及燃料氮。

熱力型或Zeldovich型氮氧化物是通過下列基本反應(yīng)形成的：

O+N2→NO+N(1—1)

N+02→NO+O(1—2)

N+OH→NO+H(1—3)

傳統(tǒng)的保證充分燃燒的條件(高溫、足夠長的停留時間、高湍流度或混合)都是增加熱力型氮氧化物的因素。因此，需要在有效燃燒及控制氮氧化物的生成之間尋找一個佳點(diǎn)。降低熱力型NOx可以通過對燃燒系統(tǒng)修改來實(shí)現(xiàn)。通過控制燃料與空氣的混合來控制燃燒速度，從而降低燃燒zui高溫度點(diǎn)的溫度以此來降低熱力型NOx的形成。通過分級燃燒即先加入部分燃燒空氣，使燃料在*燃燒之前*行部分冷卻然后在逐步加入剩余的燃燒空氣亦可有效降低熱力型NOx的產(chǎn)生。采用煙氣再循環(huán)可有效地降低zui高溫度區(qū)域的溫度，從而減少熱力型NOx的產(chǎn)生。燃料型NOx是煤燃燒時產(chǎn)生的NOx的主要來源。研究燃料型NOx的生產(chǎn)和破壞機(jī)理，對于如何有效地在燃燒過程中控制NOx的排放具有重要的意義。煤燃燒時約75%至90%的NOx是燃料型NOx。

三、煙氣再循環(huán)技術(shù)理論

高溫低氧燃燒技術(shù)(HTAC)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型燃燒技術(shù)。由于這項(xiàng)技術(shù)突出的節(jié)能與環(huán)保優(yōu)勢，在許多國家得到了廣泛的重視，到1995年，已經(jīng)有800多套工業(yè)爐采用該技術(shù)進(jìn)行改造。煙氣再循環(huán)是其中一種低氮燃燒技術(shù)，即從鍋爐尾部煙道抽取一部分低溫?zé)煔?主要成分N2，O2和CO2)返回爐內(nèi)，參與輔助燃燒和流場整合。抽取的煙氣通過與煙氣的混合后送入爐內(nèi)。煙氣再循環(huán)的效果不僅與燃燒種類有關(guān)，還與再循環(huán)煙氣量有關(guān)。循環(huán)煙氣量一般以煙氣循環(huán)率β來表示，即煙氣再循環(huán)量與燃燒設(shè)備鍋爐排煙總量之比。煙氣再循環(huán)技術(shù)，其核心在于利用煙氣所具有的低溫低氧特點(diǎn)，將部分煙氣再次噴入爐膛合適部位，降低爐膛內(nèi)局部溫度以及形成局部還原性氣氛，從而抑制NOx的生成。

近年來國內(nèi)眾多學(xué)者對煙氣再循環(huán)進(jìn)行了相關(guān)研究取得了不少成果。煙氣再循環(huán)技術(shù)可以降低爐膛內(nèi)平均溫度，從而降低NOx的生成量;通過研究煙氣再循環(huán)對高溫燃燒及其NOx排放特性影響。發(fā)現(xiàn)煙氣再循環(huán)有效的降低了助燃空氣中的氧含量，降低了火焰局部高溫，有效的抑制了熱力型NOx的生成。

通過控制循環(huán)煙氣量與吸入空氣混合，有效的降低入爐空氣氧量，達(dá)到控制爐出口過?？諝饨档?，在分級送風(fēng)階段通過控制主副床風(fēng)量氧量，使主副床溫度及溫差水平，達(dá)到低氮與高效燃燒有效地降低了NOx的生成平均各爐比未投入煙氣再循環(huán)前NOx平均折標(biāo)后降低180mg/Nm3，效果較明顯。再通過SCR及SNCR的投入就能保障排放環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

明晟環(huán)保憑借幾十年的化工經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)體工業(yè)求發(fā)展，以低碳經(jīng)濟(jì)、變廢為寶為理念，從根本上解決了高耗能和二次污染問題，使超低排放科技化、系統(tǒng)化。 

明晟環(huán)保愿與社會各界聯(lián)合起來，共負(fù)社會和歷史的責(zé)任，推進(jìn)人類文明的進(jìn)步。