【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 同時(shí)脫硫脫硝的燃燒器，也在一定范圍內(nèi)得到了應(yīng)用。 爐膛噴射脫硝 爐膛噴射脫硝實(shí)際上是在爐膛上部噴射某種物質(zhì)，使其在一定的 溫度條件下還原己生成的 NOX，以降低 NOX 的排放量。它包括噴水 、噴二次燃料和噴氨等。但噴水和二次燃料的方法，尚存在著如何將 NO 氧化為 NO2 和解決非選擇性反應(yīng)的問(wèn)題，因此，目前還不成熟。下面著重介紹噴氨（或尿素）法。 噴氨法是一種選擇性降低 NOX 排放量的方法（因噴入的氨只與煙氣中的 NOX 發(fā)生反應(yīng)，而不與煙氣中的其它成分反應(yīng)），當(dāng)不采用催化劑時(shí)， NH3 還原 NOX 的反應(yīng)只能在 950～ 1050OC 這一狹窄的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。因此這種方法又稱(chēng)為選擇性非催化脫硝法。氨的噴入地點(diǎn)一般在爐膛上部煙氣溫度在 9 5 0～ 10 5 00C 范圍內(nèi)的區(qū)域。當(dāng)?shù)蜔煔庵?NOX 接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生 下面的還原反應(yīng)： 4NH3＋ 4NO＋ O2 → 6H2O＋ 4N2 4NH3＋ 2NO2＋ O2 → 6H2O＋ 3N2 4NH3＋ 6NO → H6H2O ＋ 5N2 8NH3＋ 6NO2 → 12H2O＋ 7N2 采用該方法要解決好兩個(gè)問(wèn)題：一是氨的噴射點(diǎn)選擇，要保證在 鍋爐負(fù)荷變動(dòng)的情況下，噴入的氨均能在 950～ 1050oC 范圍內(nèi)與煙氣反應(yīng)。因此，一般在爐墻上開(kāi)設(shè)多層氨噴射口。二是噴氨量的選擇要 適當(dāng)，少則無(wú)法達(dá)到預(yù)期的脫除 NOX 的效果，但氨量過(guò)大，將在尾部受熱面產(chǎn)生硫酸銨，從而堵塞并腐蝕空氣預(yù)熱器，因此 要求尾部煙氣中允許的氨的泄漏量應(yīng)小于 5PPm，在這一限制條件下，非催化煙氣噴氨脫硝法的 NOX 降低率為 30％～ 70％。 非催化煙氣噴氨脫硝法投資少，運(yùn)行費(fèi)用也低，但反應(yīng)溫度范圍 狹窄，目前在歐洲和美國(guó)的 300MW 燃煤電站鍋爐上己有采用該法的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 煙氣處理脫硝技術(shù) 由于低 NOX 燃燒技術(shù)降低 NOX 的排放是比較低的（一般在 50％以上），因此，當(dāng)NOX 的排放標(biāo)準(zhǔn)要求比較嚴(yán)格時(shí)，就要考慮采用燃燒后的煙氣處理技術(shù)來(lái)降低 NOX 的排放量。煙氣脫硝分為干法、濕法。 一、干法煙氣脫硝技術(shù) 干法煙氣 脫硝技術(shù)包括采用催化劑來(lái)促進(jìn) NOX 的還原反應(yīng)的選擇性催化脫硝法、電子束照射法和電暈放電等離子體同時(shí)脫硫脫硝法。 （一）選擇性催化脫硝法 采用該法脫硝的反應(yīng)溫度取決于催化劑的種類(lèi)，因此，催化劑室 應(yīng)布置在尾部煙道中相應(yīng)的位置。該方法能達(dá)到 80％～ 90％的 NOX 降低率，因此，對(duì)于環(huán)保要求日益嚴(yán)格的地區(qū)，有相當(dāng)好的應(yīng)用前景。選擇性催化脫硝法的系統(tǒng)主要由催化劑反應(yīng)器、催化劑和氨儲(chǔ)存和噴射系統(tǒng)所組成。催化劑反應(yīng)器在鍋爐煙道中的布置有三種可能方案： ①空氣預(yù)熱器前溫度為 350℃左右的位置（以下簡(jiǎn)稱(chēng)前置式布置） 優(yōu)點(diǎn)：溫度范圍適合于大多數(shù)催化劑的工作溫度。 缺點(diǎn)：催化劑易中毒，催化劑反應(yīng)器易受飛灰磨損，反應(yīng)器蜂窩 狀通道易受堵塞，催化劑易燒結(jié)，不適于高活性催化劑。 ②布置在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間 該法由于靜電除塵器無(wú)法在 300～ 400℃溫度下正常工作，因此 很少采用。 ③布置在 FGD 之后（以下簡(jiǎn)稱(chēng)后置式布置） 當(dāng)鍋爐尾部煙道裝有濕法脫硫裝置（ FGD）時(shí)，可將催化劑反應(yīng) 器裝于 FGD 之后，使催化劑工作在無(wú)塵、無(wú) SO2 的煙氣中，故可采用高活性催化劑，并使反應(yīng)器布置緊湊，但由于煙氣溫度低（ 50～ 60oC）難 以達(dá)到催化劑的工作溫度，因此，須在煙道內(nèi)加裝燃油或燃 氣的燃燒器，或蒸汽加熱的換熱器來(lái)加熱煙氣，從而增加了能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用。 （二）電子束照射同時(shí)脫硫脫硝技術(shù) 經(jīng)除塵后的煙氣，主要含 S 0 NOX、 N H2O。它們?cè)陔娮蛹铀倨鳟a(chǎn)生的電子束流輻照下，經(jīng)電離、激發(fā)、分解等作用，可生成活性很強(qiáng)的離子、激發(fā)態(tài)分子。再經(jīng)化學(xué)反應(yīng)，可生成一系列新物質(zhì)。 為提高脫除率，更好地回收和利用生成物，加入氨、石灰水等添加劑， 生成固體化學(xué)肥料硫酸銨和硝酸銨。電子束輻照處理煙氣技術(shù)（圖 3 燃燒鍋爐排風(fēng)機(jī)集塵器塵埃冷卻塔氨電子加速器電子加速器反應(yīng)器肥料集塵器排風(fēng)機(jī)煙囪圖 3— 10 電子束加氨法煙氣脫硝系統(tǒng)示意圖 一 10）的優(yōu)點(diǎn)有：能同時(shí)脫硫脫氮，處理過(guò)程中不用觸媒，不受塵埃影響，沒(méi)有老化、結(jié)集、阻塞、清洗等問(wèn)題，因是干式處理法，不影響原系統(tǒng)的熱效率，煙氣可不必再加熱即從煙囪排放。添加氨時(shí)，生成物可作肥料使用；脫除率高，達(dá) 80％以上，設(shè)備占地面積小， 建造費(fèi)與運(yùn)行費(fèi)比常規(guī)法處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維修保養(yǎng)容易。由于部分相關(guān)技術(shù)的限制，目前在大型鍋爐上應(yīng)用尚有一定困難，但該技術(shù)具有 相當(dāng)理想的應(yīng)用前景。 （三）電暈放電等離子體同時(shí)脫硫脫硝技術(shù) 電暈放電過(guò)程中產(chǎn)生的活化電子（ 5— 20eV）在與氣體分子碰撞的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生OH、 O2H、 N、 O 等自由基和 O3。這些活性物種引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)首先把氣態(tài)的 SO2和 NOX 轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r(jià)氧化物，然后形成 HNO3 和 H2SO4。在有氨注入的情況下，進(jìn)一步生成硫酸銨和硝酸銨等細(xì)顆粒氣溶膠。產(chǎn)物用常規(guī)方法（ ESP 或布袋）收集，完成從氣相中的分離。其 原理流程由圖 3— 11 所示： 圖 3— 11 電暈放電等離子體同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)流程圖 鍋爐排放的煙氣首先經(jīng)過(guò)一級(jí)除塵，去掉 80％ 左右的粉塵。之后將煙氣降溫到70～ 80C。目前降溫的方法有兩種：一是熱交換器，二是噴霧增濕降溫。 INCT 在 Kawecyn電廠采用了一種干底噴霧技術(shù)。一般增濕后的煙氣含 H。 0 約 10％左右。降溫后的煙氣與化學(xué)計(jì)量比的氨混合進(jìn)入等離子體反應(yīng)器，反應(yīng)產(chǎn)物由二次除塵設(shè)備收集。采用ESP 或布袋均可，但選擇布袋更憂(yōu)。最后潔凈的煙氣從煙囪排出。 電暈放電法（ PPCP）與電子束輻照法是類(lèi)似的方法，只是獲得高能電子的渠道不同，電子束法的高能電子束（ 500～ 800keV）是由加速器加速得到。后者的活化電子（ 5～20eV）則由脈沖流柱電暈的局部強(qiáng)電場(chǎng)加速得到。該方法的 NOx 脫除率相當(dāng)可觀，其投資和運(yùn)行費(fèi)用也相對(duì)較低，但目前由于脈沖電源等技術(shù)尚不成熟，因此，距離大面積工業(yè)應(yīng)用還有一段距離。 二、濕法煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù) 傳統(tǒng)濕法煙氣脫硝有兩大類(lèi)，一類(lèi)是利用燃煤鍋爐已裝有煙氣洗滌脫硫裝置的，只要對(duì)脫硫裝置進(jìn)行適當(dāng)改造，或調(diào)整運(yùn)行條件，就可將煙氣中的 NOX 在洗滌過(guò)程中除去。另一類(lèi)的單純的濕法洗滌脫硝。由于需加將 NO 氧化為 NO2 設(shè)備，因此雖然效率高，但系 統(tǒng)復(fù)雜，用水量大，并有水的污染，因此燃煤鍋很少采用。下面簡(jiǎn)單介紹同時(shí)脫硫脫硝的濕式系統(tǒng)： ○ 1 石灰 /石膏法 采用生石灰、消石灰和微粒碳酸鈣制成吸收液。并加入少量硫酸將吸收液的 pH 值調(diào)到4~，則在洗滌反應(yīng)塔里會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)： 噴霧冷卻塔 NH3 反應(yīng)器 脈沖電壓 靜電除塵器 鍋爐 熱交換器 靜電 除塵器 煙囪 熱交換器 Ca(OH)2+SO2→ CaSO3+H2O CaSO3+SO2 +H2O→ Ca(HSO3)2 2NO+2Ca(HSO3)2+2H2O→ N2+2CaSO4 2H2O+2SO2 NO2+2Ca(HSO3)2+2 H2O→ 1/2N2+2CaSO4 2H2O+2SO2 ○ 2 氨 /石膏法 在洗滌反應(yīng)器中再加入 NH3，則會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)： 2NH3+SO2+H2O→ (NH4)2SO3 (NH4)2SO3+SO2+H2O→ NH4HSO3 NH4HSO3+2Ca(OH)2→ CaSO3 1/2H2O+2NH3+7/2H2O+CaSO3 NO+2NH4HSO3→ 1/2N2+(NH4)2SO4+SO2+H2O NO2+4NH4HSO3→ 1/2N2+2(NH4)2SO4+2SO2+2H2O 傳統(tǒng)濕式系統(tǒng)的普遍缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)行成本和初投資較高。但 今年來(lái)研究的電化學(xué)輔助脫硝、生物輔助脫硝技術(shù)等，有望在脫硝技術(shù)上取得新的突破。 應(yīng)該指出，同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)雖說(shuō)具有較好的發(fā)展前景，但目前還遠(yuǎn)不如單獨(dú)脫硫、脫硝技術(shù)成熟，且脫除率也低于單獨(dú)方式，還有待于進(jìn)一步研究。 各種方案的技術(shù)指標(biāo) 表 31 列出了 200MW 機(jī)組采用 不同脫硝技術(shù)的性能指標(biāo)，本表數(shù)據(jù)取自美國(guó)環(huán)保局（ The Northeast States for Coordinated Air USe Manag 一 ement、 NESCAUM）的合同數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中可以看出， SCR 法的脫 硝效￥率最高，但其投資和處理成本也最大，一般來(lái)說(shuō)，脫硝效率和投資成正比。 表 3 一 1 200MW 機(jī)組 NOx 控制技術(shù)性能、成本、效率概要 鍋爐類(lèi)型 NOx 控制手段 NOx 控制 水平 （ lb/MMbtu） NOx 脫除效率 % NOx 控制成 本 ($/ton) 煤粉對(duì)沖燃燒 火上風(fēng) 1530 4101100 煤粉對(duì)沖燃燒 低 NOx 燃燒器 3555 160450 煤粉對(duì)沖燃燒 低 NOx 燃燒器 +火上 風(fēng) 4060 270800 煤粉切 圓燃燒 LNBCOFA 2550 5001300 煤粉切圓燃燒 LNB+SOFA 2550 4201200 煤粉對(duì)沖燃燒 選擇性非催化 技術(shù) 3050 5901100 煤粉對(duì)沖燃燒 選擇性催化 技術(shù) 7585 17003200 煤粉切圓燃燒 選擇性非催化 技術(shù) 3050 6301300 煤粉切圓燃燒 選擇性催化 技術(shù) 7585 26005000 旋風(fēng)爐 天然氣再燃 4565 500800 燃油 /燃?xì)? 對(duì)沖燃燒 BOOS 1550 230510 燃油 /燃?xì)? 對(duì)沖燃燒 燃?xì)庠偃? 3050 3201000 燃油 /燃?xì)? 對(duì)沖燃燒 低 NOx 燃燒器 2550 7501700 燃油 /燃?xì)? 對(duì)沖燃燒 低 NOx 燃燒器 +火上風(fēng) +煙氣再燃 3080 900600 燃油 /燃?xì)? 切圓燃燒 BOOS 1535 340740 燃油 /燃?xì)? 切圓燃燒 低 NOx 燃燒器 1550 10005100 燃油 /燃?xì)? 對(duì)沖燃燒 選擇性非催化 技術(shù) 3550 6701100 燃油 /燃?xì)? 對(duì)沖燃燒 選擇性催化 技術(shù) 7080 26004900 燃油 /燃?xì)? 選擇性非催化 3550 8002200 切圓燃燒 技術(shù) 燃油 /燃?xì)? 切圓燃燒 選擇性催化 技術(shù) 6585 36007400 北侖電廠脫硝方案優(yōu)選 北侖電廠屬 于己運(yùn)行大型電廠，成熟的脫硝工藝應(yīng)是首要考慮的和素，在以上介紹的各種脫硝技術(shù)中，許多方法都還處于研究或中試階段，距離大規(guī)模應(yīng)用還有不小的距離。下面對(duì)比較常見(jiàn)的成熟技術(shù)員用模糊評(píng)判法進(jìn)行綜合評(píng)判。備選方案為： SCR 法、天然氣再燃法、留細(xì)煤粉再燃法、低 NOx 燃燒器、燃燒優(yōu)化調(diào)整（合空氣分級(jí)燃燒）等五種方法。評(píng)判過(guò)程如下： 方案 指標(biāo) 方案 A 方案 B 方案 C 方案 D 方案 E SCR 法 天然氣再燃 超細(xì)煤粉再燃 低 NOx燃燒器 燃燒優(yōu)化調(diào)整（含空氣分級(jí)燃燒） 投資費(fèi)用（元/KW） 600 160 50 60 60 運(yùn)行成本（元/KWh） 脫硝效率（ %） 80 60 55 40 40 技術(shù)成熟度 高 高 低 中等 高 各指標(biāo)因素對(duì)應(yīng)系數(shù) 指標(biāo) a1 a2 投資費(fèi)用 0 700 運(yùn)行成本 0 脫硝效率 30 90 技術(shù)成熟度 0 1 以上數(shù)據(jù)中的投資成本和運(yùn)行成本均為國(guó)產(chǎn)化設(shè)備的數(shù)據(jù)。 用模糊評(píng)判法進(jìn)行評(píng)判，上表的各因素可表示為： X={投資費(fèi)用、運(yùn)行成本、脫硝效率、技術(shù)成熟