【正文】 燒區(qū)的溫度水平。因此 ,第一級燃燒區(qū)的主要作用就是抑制 NOX的生成并將燃燒過程推遲。燃燒所需的其余空氣則通過燃燒器上面的燃燼風噴口送入爐膛與第一級所產(chǎn)生的煙氣混合 ,完成整個燃燒過程。爐內(nèi)空氣分級燃燒包括 :軸向空氣分級燃燒 (OFA 方式 )和徑向空氣分級燃燒。軸向空氣分級將燃燒所需的空氣分兩部分送入爐膛 :一部分為主二次風 ,占總二次風量的 70% ~85%,另一部分為燃燼風 (OFA),占總二 次風量的 15% ~30%。爐內(nèi)的燃燒分南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 6 為 3 個區(qū)域 ,即熱解區(qū)、貧氧區(qū)和富氧區(qū)。徑向空氣分級燃燒是在與煙氣流垂直的爐膛截面上組織分級燃燒的。它是通過將二次風 射流部分偏向爐墻來實現(xiàn)的。空氣分級燃燒存在的問題是二段空氣量過大 ,會使不完全燃燒損失增大 。煤粉爐由于還原性氣氛而易結(jié)渣、腐蝕。 燃料分級燃燒 在主燃燒器形成初始燃燒區(qū)的上方噴入二次燃料 ,形成富燃料燃燒的再燃區(qū) , NOX進入該區(qū)將被還原成 N2。為了保證再燃區(qū)的不完全燃燒產(chǎn)物能夠燃燼 ,在再燃區(qū)的上面還需布置燃燼風噴口。改變再燃燒區(qū)的燃料與空氣 的比例是控制 NOX排放量的關(guān)鍵因素。存在的問題是為了減少不完全燃燒損失 ,需加空氣對再燃區(qū)煙氣進行三級燃燒 ,因而配風系統(tǒng)比較復雜。 煙氣再循環(huán) [9] 該技術(shù)是把空氣預熱器前抽取的溫度較低的煙氣與燃燒用的空氣混合 ,通過燃燒器送入爐內(nèi)從而降低燃燒溫度和氧的濃度 ,達到降低 NOX 生成量的目的。存在的問題是由于受燃燒穩(wěn)定性的限制 ,一般再循環(huán)煙氣率為 15% ~20%,投資和運行費較大 ,占地面積大。 低 NOX燃燒器 [8] 通過特殊設計的燃燒器結(jié)構(gòu) (LNB)及改變通過燃燒器的風煤比例 ,以達到在燃燒器著火區(qū)空氣分級、燃燒分級或煙氣再循環(huán)法的效果。在保證煤粉著火燃燒的同時 ,有效地抑制 NOX 的生成。如濃淡煤粉燃燒方式為 :在煤粉管道上的煤粉濃縮器使一次風分成水平方向上的濃淡兩股氣流 ,其中一股為煤粉濃度相對較高的煤粉氣流 ,含大部分煤粉 。另一股為煤粉濃度相對較低的煤粉氣流 ,以空氣為主。 我國低 NOx 燃燒技術(shù)起步較早 ,采用 LNB 技術(shù) ,只需用低 NOX 燃燒器替換原來的燃燒器 ,燃燒系統(tǒng)和爐膛結(jié)構(gòu)不需要作任何更改。 5 種脫硝技術(shù)的性價比較見表 1。從表 1 中可看出 ,低氮燃燒技術(shù)的脫硝效率 [10]僅有 25% ~40%,單靠這種技術(shù)已無法滿足日益嚴格的環(huán)保法規(guī)標準。對我國脫硝而言 ,采用煙氣脫硝技術(shù)勢在必行。 表 1 脫硝技術(shù)的性價比較 所采用的技術(shù) 脫硝效率 /% 工程造價 運行費用 低 NOX 燃燒技術(shù) 25~40 較低 低 SNCR 技術(shù) 25~40 低 中等 LNB+SNCR 技術(shù) 40~70 中等 中等 SCR 技術(shù) 80~90 高 中等 SNCR /SCR 混合技術(shù) 40~80 中等 中等 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 7 煙氣脫硝技術(shù) 煙氣單獨脫硝法 ㈠ 選 擇性催化還原法 SCR 脫硝技術(shù)是指在催化劑的作用下，還原劑（ H2， CO，烴類， NH3）與煙氣中的 NOx反應生成無害的 N2和水，從而去除煙氣中的 NOx。催化劑是影響 NOx 脫除效率的重要因素，催化劑的種類主要有以下 3 種 ［ 11］ ：（ 1）催化劑主要是 Rh 和 Pd 等，有較高的活性且反應溫度較低。但由于它們和硫反應，且價格昂貴，在 20 世紀八九十年代以后逐漸被金屬氧化物類催化劑所取代。（ 2）金屬氧化物類催化劑，主要包括 V2O5， Fe2O3， CuO， CrOx， MnO，MgO， MoO3等金屬氧化物或其聯(lián)合作用的混合物，還原劑 一般選擇 NH3。（ 3）沸石分子篩型，主要是采用離子交換方法制成的金屬離子交換沸石。特點是反應較高，最高可達 600℃，目前是國外研究的重點，但在工業(yè)應用方面不是很多。用 NH3催化還原 NO 脫氮效率高，鐘秦等 ［ 12］ 研究 V2O5/TiO2選擇性催化還原脫除煙氣中 NOx 時發(fā)現(xiàn)在 310℃時脫硝效率達到最大值（ 90％）， Flora 等 ［ 13］ 的研究結(jié)果表明，當 n（ NH） 3/n（ NOx）在 左右時能達到 95％以上的 NOx 脫除率。但這種催化方法用的 NH3價格相當貴，而且存在氨泄漏的危險。由此各種替代還原劑和催化劑應運而生 。 Ben［ 14］ 指出，在低溫（ 150℃）和有氧、水蒸氣存在時，烴類是選擇性催化還原 NO 中最有效的還原劑，相應的催化劑為活性炭和以活性炭為載體的過渡金屬氧化物。 ㈡ 非選擇性催化還原法 SNCR 是一項成熟的技術(shù)。 1974 年在日本首次投入商業(yè)應用，到目前為止，全世界大約有 300 套 SNCR 裝置應用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、市政垃圾焚燒爐和其他燃燒裝置。 SNCR工藝就是把含有氨基的還原劑噴入到鍋爐爐膛中 900～ 1 100℃的區(qū)域內(nèi)，該還原劑快速熱解成 NH3，并和煙氣中的 NOx 進行還原反應，把 NOx 還原成 N2和 H2O。非選擇性催化還原法受溫度、 NH3/NOx 摩爾比及停留時間影響較大。王智化等 ［ 15］ 通過模擬試驗得出氨水最佳噴射溫度范圍為 850～ 1 100℃， NH3/NOx 理想摩爾比介于 1～ 2，停留時間為 1 s 時，最大NOx 還原率達到 82％。 SNCR 的應用中可能出現(xiàn)一些問題 ［ 16］ ：（ 1） SNCR 工藝中氨的利用率不高，容易形成過量的氨泄漏。氨泄漏造成環(huán)境的污染并形成氨鹽可能堵塞和腐蝕下游設備。（ 2）形成溫室氣體N2O。研究表明用尿素作還原劑要比用氨作還原劑 產(chǎn)生更多的 N2O。（ 3）如果運行控制不適當，用尿素作還原劑時可能造成較多的 CO 排放。（ 4）在鍋爐過熱器前大于 800℃的爐膛位置噴入低溫尿素溶液，必然會影響 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 8 熾熱煤炭的繼續(xù)燃燒，引發(fā)飛灰、未燃燒碳提高的問題。 ㈢ SNCRSCR 聯(lián)合脫硝法 混合 SNCRSCR煙氣脫硝技術(shù)并非是 SCR工藝與 SNCR工藝的簡單組合，它是結(jié)合了 SCR技術(shù)高效、 SNCR 技術(shù)投資省的特點而發(fā)展起來的一種新型工藝。 Brain 等 ［ 17］ 研究提出，SCRSNCR 聯(lián)合技術(shù) 可以達到 90％的 NOx 的去除率，并且 NH3的泄漏率僅為 3%?；旌蟂NCRSCR 工藝最主要的改進就是省去了 SCR 設置在煙道里的復雜 AIG（氨噴射）系統(tǒng)，它具有以下優(yōu)點：（ 1）在節(jié)省催化劑的情況下，脫硝效率高，能達到 SCR 法的脫硝效率；（ 2）反應塔體積小，空間適應性強；（ 3）與傳統(tǒng) SCR 工藝相比，系統(tǒng)壓降將大大減小，從而減少了引風機改造的工作量，降低了運行費用；（ 4）降低腐蝕危害。 ㈣ 光催化氧化法 光催化技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一 項空氣凈化技術(shù)，具有反應條件溫和、能耗低、二次污染少等優(yōu)點。 TiO2氧化脫除 NOx 的效率受初始濃度影響大，對低濃度的 NOx 效率可以高達 90%，但對高濃度 NOx 脫除效率則不高 ［ 18］ 。 TiO2對 NO 的脫除效率也隨著溫度升高而增大，這是由于溫度升高，導致各反應物粒子擴散速率及碰撞頻率提高，也就是反應場增多所致。 TiO2光催化脫除 NOx 的技術(shù)盡管尚未成熟，但有著很好的前景，通過探索不同因素對光催化效率的影響及催化作用機理，人們將更加全面地了解這一反應體系。同時，也必須注意解決如何提高 TiO2對高濃度 NOx的脫除效 率，減少有害中間產(chǎn)物的形成等重要問題。 ㈤ 電子束法（ EBA) EBA 是目前國際先進的煙氣處理技術(shù)之一 ,其原理是利用高能電子加速器產(chǎn)生的電子束 (500~800 kV)輻照處理煙氣 ,將煙氣中的二氧化硫和氮氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸銨和硝酸銨 [19]。該技術(shù)從 20 世紀 80 年代開始先后在日本、美國、德國、波蘭等建立中試及工業(yè)示范項目[ 20]。國內(nèi)首例 EBA 脫硫脫硝示范工程于 1997 年 8 月投入運行 ,其實際脫硫及脫硝效率分別為 %和 %,并可回收 副產(chǎn)品硫酸銨、硝酸銨 [19]。國內(nèi)對該項技術(shù)的研究起始于 20 世紀 90 年代初 ,并已于四川綿陽建成煙氣處理量為 1000 m3/h 規(guī)模的中試裝置 ,脫硫及脫硝分別達 %、 %。目前 ,國華荏原環(huán)境工程公司與杭州協(xié)聯(lián)熱電有限公司合作的杭州熱電廠脫硫脫硝工程也已建成 [21]。北京京豐熱電公司和太一電廠等也已進入可行性研究階段[19]。 煙氣同時脫硫脫硝法 ㈠ 非平衡等離子體法 非平衡等離子體是使電子獲得高能量，可以在放電空間引發(fā)各 種粒子（包括電子、離南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 9 子、原子、分子和自由基）之間的化學反應，而不必將化學反應物全部升溫或活化，能耗較低，在處理廢氣方面具有較大優(yōu)勢。 ［ 22］ 總結(jié)了利用非平衡等離子體去除 NOx和 SOx 的反應機理。分為 2 個階段：（ 1）自由基的生成，應用非平衡等離子體生成自由基（包括 N， O， OH， OH2等），并使之與有害氣體分子發(fā)生反應。（ 2）自由基與污染物之間的反應，氧化自由基與 NOx 和 SOx 氧化反應生成 HNO3， N2和 H2SO4。在廢氣處理中產(chǎn)生非平衡等離子體的方法主要是電子束法、電暈放電、介質(zhì)阻擋放電（又稱 無聲放電）。 80 年代中期，日本學者 Masuda［