【正文】 可使催化劑中毒；高分散度的粉塵微?？筛采w催化劑的表面，使其活性下降；系統(tǒng)中存在一些未反應(yīng)的 NH3和煙氣中的 SO2作用，生成易腐蝕和堵塞設(shè)備的硫酸氨 (NH4)2SO4和硫酸氫氨 NH4HSO4,同時還會降低氨的利用率；投資與運行費用較高。 11 SCR 法的優(yōu)點有哪些？ 答： SCR 法是國際上應(yīng)用最多、技術(shù)最成熟的一種煙氣脫硝技術(shù)。由于 NH3具有選擇性，只與 NOx發(fā)生反應(yīng)，基本不與 O2反應(yīng)，故稱為選擇性催化還原脫硝。 因此必須 將降低 NOx和提高燃燒效率相結(jié)合，在 相 應(yīng)的 低 過量空氣系數(shù)降低NOx排放的同時兼顧鍋爐整體受熱面的設(shè)計，優(yōu)化整體鍋爐的運行性能。因此在鍋爐設(shè)計和運行時，應(yīng)選取最合理的過量空氣系數(shù)。一般可降低NOx排放 15～ 20%。 9 低 NOx燃 燒 低過量空氣 技術(shù)有什么優(yōu)缺點？ 答： 使燃燒過程盡可能在接近理論空氣量的條件下進行 ，隨著煙氣中過量氧的減少，可以抑制 NOx的生成。因此為保證既能減少 NOx的排 放，又保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟性和可靠性，必須正確組織空氣分級燃燒過程。 空氣分級燃燒 這一方法彌補了簡單的低過量空氣燃燒的缺點。軸向分級燃燒指在距燃燒器上方一定位置處開設(shè)一層或兩層所謂燃盡風噴口，將助燃空氣沿爐膛軸向 (即煙氣流動方向 ) 分級送入爐內(nèi)，使燃料的燃燒過程沿爐膛軸向分級分階段進行。 8 上鍋廠的 低 NOx空氣分級燃燒 技術(shù)有什么特點？ 答： 空氣分級燃燒的基本原理是將燃料的燃燒過程分階段完成。 7 上鍋廠的 低 NOx燃燒器 有什么特點？ 上鍋采用的是特殊的低 NOx燃燒器， 通過特殊設(shè)計的燃燒器結(jié)構(gòu)以及通過改變?nèi)紵鞯娘L煤比例，將前述的空氣分級、燃料分級用于燃燒器 本身 ，以盡可能地降低著火氧的濃度適當降低著火區(qū)的溫度達到最大限度地抑制 NOx 生成的目的。 另外 ，當機組在 低負荷運行時，即使不參與燃燒配風的二次風門全關(guān)時，風門擋板仍留有一定的流通空隙，以保證約 10%左右的二次風通過，冷卻該燃燒器噴嘴。 6 為什么低氮燃燒技術(shù)在 低負荷時 NOx的 排放 不易 控制 ？ 答： 一般而言， 為了保證汽溫， 鍋爐在低 負荷運行時 通常會適當提高燃燒時的過量空氣系數(shù)。 上鍋 低 NOx燃燒技術(shù)設(shè)計的基本理念是將低過量空氣燃燒、空氣分級燃燒和特殊設(shè)計的低 NOx燃燒器相結(jié)合，在 揮發(fā)氮物質(zhì)形成時、非常關(guān)鍵的早期燃燒階段 中將 O2 降低，從而達到它把整個爐膛內(nèi)分段燃燒和局部性空氣分段燃燒時降低 NOx的能力結(jié)合起來，在初始的富燃料條件下促使揮發(fā)氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化成 N2，因而達到 大幅度降低 NOx排放的目的。實施低氮燃燒改造基本上是通過采用空氣分級、高位燃盡風、濃淡燃燒器和空氣濃淡分布技術(shù)、降低燃燒器區(qū)域熱負荷等技術(shù)來實現(xiàn)對 NOx 的有效控制。而早些年投運的機組， NOx 排放濃度相對較高。 此外，還有燃料分級燃燒、煙氣再循環(huán)等技術(shù)對 NOx 進行控制。缺氧燃燒產(chǎn)生的煙氣再與二次風混合，使燃料完全燃燒。 (2)空氣分級燃燒技術(shù)：是目前應(yīng)用較為廣泛的低 NOx 燃燒技術(shù)，它的主要原理是將燃料的燃燒過程分段進行。目前常用的低 NOx 燃燒技術(shù)有如下幾種： (1)燃燒優(yōu)化：通過調(diào)整鍋爐燃燒配風，控制 NOx 排放的一種實用方法。 4 什么是低氮燃燒技術(shù) 答：對 NOx 的形成起決定作用的是燃燒區(qū)域的溫度和過量空氣量。目前普遍采用的燃燒中 NOx 控制技術(shù)即為低 NOx 燃燒技術(shù)，主要有低 NOx 燃燒器、空氣分級燃燒和燃料分級燃燒。當前，燃燒前脫硝的研究很少，幾乎所有的研究都集中在燃燒中和燃燒后的 NOx 控制。 (4)、鍋爐負荷率影響 通常情況下，增大負荷率， 增加給煤量，燃燒室及尾部受熱面處的煙溫隨之增高，揮發(fā)分 N 生成的 NOx隨之增加。當空氣分級進入時，可有效降低 NOx排放量，隨著一次風量減少，二次風量增， N被氧人的速度降低，NOx的排放量也相應(yīng)下降。 (2)、鍋爐過量空氣系數(shù)影響 當空氣不分級進入爐膛時，降低過量空氣系數(shù)，在一定程度上會起到限制反應(yīng)區(qū)內(nèi)氧濃度的止的，因而對 NOx 的生成有明顯的控制作用，采用這種方法可使 NOx的生成量降低 15%20%。 (1)、鍋爐燃料特性影響 煤揮發(fā)成分中的各種元素比會影響燃燒過程中的 NOx生成量，煤中氧 /氮 (O/N)比值越大， NOx排放量越高；即使在相同 O/N 比值條件下，轉(zhuǎn)化率還與過量空氣系數(shù)有關(guān)，過量空氣系數(shù)大，轉(zhuǎn)化率高，使 NOx排放量增加。 2 影響 NOx生成的主要因素有哪些？ 答：鍋爐煙氣中的 NOx主要來自燃料中的氮，從總體上看燃料氮含量越高，則 NOx的排放量 也就越大。所不同的是，它給土壤帶來一定的有益氮分，但這種“利”遠小于“弊”，因為它可能帶來地表水富營養(yǎng)化，并對水生和陸地的生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。 (2)、 NOx與 SO2一樣，在大氣中會通過干沉降和濕沉降兩種方式降落到地面，最終的歸宿是硝酸鹽或是硝酸。 脫硝技術(shù)問答 100題 一、 基礎(chǔ)原理篇： 1 氮氧化物的的危害有哪些？ 答： (1)、 NO 能使人中樞神經(jīng)麻痹并導(dǎo)致死亡， NO2 會造成哮喘和肺氣腫，破壞人的心、肺，肝、腎及造血組織的功能喪失，其毒性比 NO 更強。無論是 NO、 NO2或 N2O，在空氣中的最高允許濃度為 5mg/m3(以 NO2計 )。硝酸型酸雨的危害程度比硫酸型酸雨的更強，因為它在對水體的酸化、對土壤的淋溶貧化、對農(nóng)作物和森林的灼傷毀壞、對建筑物和文物的腐 蝕損傷等方面絲毫不不遜于硫酸型酸雨。 (3)、大氣中的 NOx 有一部分進入同溫層對臭氧層造成破壞，使臭氧層減薄甚至形成空洞，對人類生活帶來不利影響；同對 NOx中的 N2O 也是引起全球氣候變暖的因素之一，雖然其數(shù)量極少，但其溫室效應(yīng)的能力是 CO2的 200300 倍。此外還有很多因素都會影響鍋爐煙氣中的 NOx含量的多少，有燃料種類的影響，有運行條件的影響，也有鍋爐負荷的影響。此外，煤中硫 /氮 (S/N)比值也會影響到 SO2和 NOx的排放水平， S和 N氧化時會相互競爭，因此，在鍋爐煙氣中隨 SO2排放量的升高， NOx排放量會相應(yīng)降低。但是 CO 隨之增加，燃燒效率下降。 (3)、鍋爐燃燒溫度影響 燃燒溫度對 NOx排放量的影響已取得共識，即隨著爐內(nèi)燃燒溫度的提高， NOx排放量上升。 3 控制 NOx 的措施有那些？ 答：有關(guān) NOx 的控制方法從燃料的生命周期的三個階段入手，即燃燒前、燃燒中和燃燒后。所以在國際上把燃燒中 NOx 的所有控制措施統(tǒng)稱為一次措施，把燃燒后的 NOx 控制措施稱為二次措施，又稱為煙氣脫硝技術(shù)。應(yīng)用在燃煤 電站鍋爐上的成熟煙氣脫硝技術(shù)主要有選擇性催化還原技術(shù) （ SCR） 、選擇性非催化還原技術(shù)以 (SNCR)及 SNCR/SCR 混合煙氣脫硝技術(shù)。因此，低 NOx燃燒技術(shù)就是通過控制燃燒區(qū)域的溫度和空氣量，以達到阻止 NOx 生成及降低其排放的目的。它采取的措施是通過控制燃燒空氣量、保持每只燃燒器的風粉 (煤粉 )比相對平 衡及進行燃燒調(diào)整，使燃料型 NOx 的生成降到最低，從而達到控制 NOx 排放的目的。該技術(shù)是將燃燒用風分為一、二次風，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量 (一次風 )，提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度，推遲一、二次風混合時間，這樣煤粉進入爐膛時就形成了一個富燃料區(qū)，使燃料在富燃料區(qū)進行缺氧燃燒，以降低燃料型 NOx 的生成。 (3)低 NOx 燃燒器：將前述的空氣分級及燃料分級的 原理應(yīng)用于燃燒器的設(shè)計，盡可 能的降低著火區(qū)的氧濃度和溫度，從而達到控制 NOx 生成量的目的，這類特殊設(shè)計的燃燒器就是低 NOx 燃燒器，一般可以降低 NOx 排放濃度的 30～ 60%。近幾年投運的大型機組，特別是超臨界、超超臨界機組基本都采用了低氮燃燒技術(shù)，較好的控制了 NOx 的排放濃度。由于我國對環(huán)保的要求越來越高，對氮氧化物排放的限制將越來越嚴格，因此國內(nèi)一些大型鍋爐廠和一些工程公司等對低氮燃燒技術(shù)進 行了較多的研究，特別是在已運行的機組上如在一些已運行的電站鍋爐上實施低氮燃燒改造的試驗和工程應(yīng)用。 5 上鍋廠 低 NOx燃燒技術(shù) 有什么特點？ 答： 在燃燒過程中降低 NOx的生成的主要手段是采用分級燃燒，降低燃燒區(qū)域的氧濃度和降低火焰溫度。 上鍋 低 NOx燃燒技術(shù) 在燃用設(shè)計煤種的情況下，機組負荷 BMCR 工況下鍋爐的 NOx排放濃度保證值可達到不超過 200 mg/Nm3（ O2=6%）；機組負荷大于 60%BMCR工況下鍋爐的 NOx 排放濃度保證可達到不超過 250 mg/Nm3（ O2=6%）。過量空氣系數(shù)的提高使得燃燒中 氧量偏高 ， 分級燃燒 效果降低 ，也就是沒有有效發(fā)揮空氣分級的特點以降低 NOx的排放，這是鍋爐低負荷時 NOx不易控制的主要原因。但由于鍋爐在低負荷運行時，總的運行風量較小，而燃燒器停運風門全關(guān)時流通空隙的結(jié)構(gòu)，冷卻風量占燃燒風量的比例在低負荷時明顯增加，低負荷運行時的 主燃燒器區(qū)域的 低氧量無法保證， 分級燃燒 效果降低 ，因此低負荷控制NOx的效果不明顯。 上鍋特殊的低 NOx 燃燒器主要包括 預(yù)置水平偏角的輔助風噴嘴（ CFS） 設(shè)計和強化著火煤粉設(shè)計。 空氣分級燃 燒主要有軸向和徑向分級燃燒兩種。徑向分級燃燒指將二次風射流軸線向水冷壁偏轉(zhuǎn)一定角度，形成一次風煤粉氣流在內(nèi)，二次風在外的徑向分級燃燒。在第一級燃燒區(qū)內(nèi)的過量空氣系數(shù)越小，抑制 NOx的生成效果越好，但不完全燃燒產(chǎn)物越多，導(dǎo)致燃燒效率降低、引起結(jié)渣和腐蝕的可能性越大。 軸向分級燃燒技術(shù)的主要通過 緊湊燃盡風 CCOFA 和 分離燃盡風 SOFA 進行控制，而徑向分級燃燒技術(shù)則通過預(yù)置 水平偏角的輔助風噴嘴（ CFS） 設(shè)計來實現(xiàn)， 上鍋 低 NOx燃燒技術(shù)能有效地將軸向分級燃燒和徑向分級燃燒進行 復(fù)合。這是一種最簡單的降低 NOx排放的方法。但如爐內(nèi)氧濃度過低 （ 3%以下），會造成 CO 濃度急劇增加，增加化學(xué)不完全燃燒熱損失，引起飛灰含碳量增加，燃燒效率下降。 另外當鍋爐設(shè)計時按照較低的過量空氣系數(shù)時，如果實際運行無法達到設(shè)計選取的過量空氣系數(shù)（實際運行高于設(shè)計值），會導(dǎo)致通過鍋爐各受熱部件的煙氣流速偏離設(shè)計值，因此將無法到達設(shè)計的換熱效果和受熱面防磨性的要求。 10 什么是 SCR 煙氣 脫硝技術(shù)？ 答： SCR 煙氣脫硝技術(shù)即選擇性催化還原技術(shù)（ Selective Catalytic Reduction，簡稱 SCR），是向催化劑上游的煙氣中噴入氨氣或其它合適的還原劑，利用催化劑 (鐵、釩、鉻、鈷或鉬等堿金屬 ) 在溫度為 200450℃時將煙氣中的 NOx 轉(zhuǎn)化為氮氣和水。在通常的設(shè)計中，使用液態(tài)純氨或氨水（氨的水溶液），無論以何種形式使用氨，首先使氨蒸發(fā)，然后氨和稀釋空氣或煙氣混合，最后利用噴氨格柵將其噴入 SCR反應(yīng)器上游的煙氣中。該法的優(yōu)點是：由于使用了催化劑，故反應(yīng)溫度較低；凈化率高，可高達 85%以上；工藝設(shè)備緊湊，運行可靠；還原后的氮氣放空，無二次污染。 13 SCR 系統(tǒng)里的 NOx是如何被反應(yīng)的？ 在 SCR 反應(yīng)器內(nèi)， NO通過以下反應(yīng)被還原： 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2+ 6H2O 6NO + 4NH3 → 5N2+ 6H2O 當煙氣中有氧氣時，反應(yīng)第一式優(yōu)先進行，因此，氨消耗量與 NO還原量有一對一的關(guān)系。在絕大多數(shù)鍋爐的煙氣中， NO2 僅占 NOx 總量的一小部分，因此 NO2 的影響并不顯著。在以氨為還原劑來還原 NOx時，雖然過程容易進行，銅、鐵、鉻、錳等非貴金屬都可起到有效的催化作用，但因煙氣中含有 SO塵粒和水霧，對催化反應(yīng)和催化劑均不利，故采用銅、鐵等金屬作為催化劑的 SCR 法必須首先進行煙氣除塵和脫硫；或 者是選用不易受骯臟煙氣污染和腐蝕等影響的，同時要具有一定的活性和耐受一定溫度的催化劑，如二氧化鈦為基體的堿金屬催化劑，其最佳反應(yīng)溫度為 300400℃。有一小部分氨不反應(yīng)而是作為氨逃逸離開了反應(yīng)器。但是，隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞，氨逃逸量就會增加，為了維持需要的 NOx 脫除率，就必須增加反應(yīng)器中 NH3/NOx 摩爾比。 16 SCR 脫硝過程中氨的氧化機理及危害？ 答：氨的氧化將一部分氨轉(zhuǎn)化為其它的氮化合物。一般認為在釩催化劑上，當溫度超過 399℃時，氨的氧化對脫硝過程才有顯著影響。因此， SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)需要安裝氨逃逸的測量儀器。 SO2 氧化率受煙氣中 SO2 濃度、反應(yīng)器溫度、催化劑質(zhì)量、催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計及配方的影響。增加反應(yīng)溫度也會加快 SO2 的氧化，當溫度超過 371℃時，氧化速率將迅速增加。 SO3 與催化劑組分及煙氣組分反應(yīng)，形成固體顆粒沉積在催化劑表面或內(nèi)部，縮短催化劑壽命。 18 SCR 脫硝過 程中銨鹽（如硫酸氫銨和硫酸銨）的形成機理及危害。降低上述影響是將氨逃逸量維持在低水平以及控制燃用含硫燃料鍋爐 SCR 裝置的 SO2氧化率。 19 影響 SCR 脫硝性能的因素有哪些？ 答：影響 SCR脫硝性能的幾個關(guān)鍵因素有：反應(yīng)溫度、煙