燃煤过程中NOX控制技术资料

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1、NOX控制技术控制技术NOX的控制技术的控制技术尾气控制尾气控制尾气控制尾气控制源头控制源头控制源头控制源头控制其特征是通过各种其特征是通过各种技术手段，控制技术手段，控制燃燃烧过程烧过程中的中的NOX的的生成反应，即生成反应，即低低NOX燃烧技术燃烧技术其特征是通过各种技其特征是通过各种技术手段，术手段，把生成的把生成的 NOX还原成还原成N2，从而，从而降低降低NOX的排放，即的排放，即烟气脱硝技烟气脱硝技术术低低NOX燃烧技术燃烧技术 低低NOX燃烧技术燃烧技术发展发展意义意义具体方式具体方式低低NOX燃烧技术的发展燃烧技术的发展20世纪世纪70-80年代年代2020世纪世纪世纪世纪50

2、50年代年代年代年代20世界世界90年代年代开始了解开始了解NOX的生成机理以的生成机理以及控制研究及控制研究NOX燃烧技术燃烧技术发展达到高潮发展达到高潮NOX燃烧器经燃烧器经过大量的改进过大量的改进和优化，日臻和优化，日臻成熟成熟19501970-801990-低低NOX燃烧技术的意义燃烧技术的意义热力型热力型NOX 快速型快速型NOX 燃料型燃料型NOX123实践工业实践工业影响因素影响因素燃烧区燃烧区温度以温度以及其分及其分布布空气空气-燃料比燃料比后燃烧后燃烧区的冷区的冷却程度却程度燃烧器燃烧器的形状的形状设计设计低低NOx燃烧技术通过燃烧技术通过良好的燃烧控制良好的燃烧控制NOX的

3、形成，满足环保要的形成，满足环保要求求。并且比较经济。并且比较经济。低低NOX燃烧技术的具体方式燃烧技术的具体方式快速型快速型NOx占氮氧化占氮氧化物总排放量不到物总排放量不到5%5%温度低于温度低于13001300时时,几乎没有热力型几乎没有热力型NOx对常规燃煤锅炉而言对常规燃煤锅炉而言,主要是是主要是是燃料型的燃料型的NOx排放排放低低NOX燃烧技术的具体方式燃烧技术的具体方式 具体方式具体方式空气分级燃烧空气分级燃烧燃料分级燃烧燃料分级燃烧烟气再循环烟气再循环低低NOX燃烧器燃烧器低过剩空气系数燃烧低过剩空气系数燃烧1.低过剩空气系数燃烧低过剩空气系数燃烧过量空气系数过量空气系数实际实

4、际实际实际/理论理论理论理论 控制原理控制原理低氧低氧低氧低氧 抑制程度抑制程度 注意事项注意事项15%-20%15%-20%平衡平衡平衡平衡将完全燃烧所将完全燃烧所需的其余空气需的其余空气以二次空气输以二次空气输入与第一燃烧入与第一燃烧区的烟气混合，区的烟气混合，形成形成富氧而贫富氧而贫燃料的燃料的第二燃第二燃烧区。烧区。2.空气分级燃烧空气分级燃烧由主燃烧器供由主燃烧器供入炉膛的空气入炉膛的空气被减少到被减少到理论理论空气量的空气量的80%左右，形成左右，形成贫贫氧而富燃料氧而富燃料的的第一燃烧区。第一燃烧区。空气分级燃烧空气分级燃烧该技术在美国发展起来，目前国内运该技术在美国发展起来，目

5、前国内运用较多，比较成熟用较多，比较成熟2.空气分级燃烧空气分级燃烧控制原理控制原理：一级燃烧区内一级燃烧区内,由由于缺氧于缺氧,燃烧速度燃烧速度和温度降低和温度降低,因而因而抑制了抑制了热力型热力型NOx的生成。的生成。另外燃烧生成的另外燃烧生成的CO和和NO以及燃料以及燃料中中N分解成的中间分解成的中间产物相互复合作用产物相互复合作用,同样也抑制了同样也抑制了燃料燃料型型NOx的生成。的生成。2.空气分级燃烧空气分级燃烧(a)不分级不分级 (b)分级分级(两级两级)燃烧燃烧 第一级燃烧区第一级燃烧区 第二级燃烧区第二级燃烧区CN+O2CO+NO 2CO+2NO2CO2+N2 CN+O2CO

6、+NONH+NHN2+H2NH+NON2+OH3.燃料分级燃烧燃料分级燃烧第一燃烧区第一燃烧区第二燃烧区第二燃烧区 第三燃烧区第三燃烧区氧化性或稍氧化性或稍还原性气氛还原性气氛(1)送入二次送入二次风风(1)燃料燃料80%-85%燃料燃料15%-20%燃料燃料0%还原性气氛还原性气氛(1)，NONO被被CHCH基还原基还原3.燃料分级燃烧燃料分级燃烧主燃区主燃区：生生成较多数量的成较多数量的NONOx x。再燃区：再燃区：富余燃料形成强还原富余燃料形成强还原性气氛，不仅使得一级燃烧区所性气氛，不仅使得一级燃烧区所生成生成NONOx x得到还原，还抑制了新得到还原，还抑制了新的的NONOx x生

7、成。生成。燃烬区：燃烬区：保证未燃烧产物保证未燃烧产物燃尽燃尽，从而完成燃烧全过程。从而完成燃烧全过程。4.烟气再循环技术烟气再循环技术将部分将部分烟气烟气冷却冷却直接送直接送入炉内，或入炉内，或与空气与空气（一（一次风或二次次风或二次风）风）混合送混合送入炉内。入炉内。降低氧浓度以低氧浓度以及燃烧区温度及燃烧区温度的作用，的作用，抑制抑制热力型热力型NOX生生成成,并且形成成并且形成成局部还原性气局部还原性气氛氛，从而抑制，从而抑制燃料性燃料性NOX的的生成生成。4.烟气再循环技术烟气再循环技术当当r增加时，增加时，NOX减减少。当少。当r太大，炉温太大，炉温降低较多，燃烧不稳降低较多，燃烧

8、不稳定，化学与机械不完定，化学与机械不完全燃烧热损失增加。全燃烧热损失增加。因此，再循环率因此，再循环率r般般不超过不超过30%。一般大。一般大型燃煤锅炉型燃煤锅炉r控制在控制在10-20%，这时这时NOX降降低低25-35%。5.低低NOx燃烧器燃烧器将前面一种或者几种技术结将前面一种或者几种技术结合，制造出不同代数的燃烧合，制造出不同代数的燃烧器器绝大部分燃料型绝大部分燃料型NOX是在是在着火阶着火阶段段产生的，改变燃烧器结构，改产生的，改变燃烧器结构，改变变风煤比风煤比，可以抑制，可以抑制NOX的生成的生成燃烧器是锅炉设备的重要部件燃烧器是锅炉设备的重要部件,它保它保证燃料证燃料稳定着火

9、稳定着火、燃烧燃烧过程过程燃燃烧烧器器抑抑制制机机理理应应用用技技术术5.低低NOx燃烧器燃烧器B&WB&W公司调风旋流燃烧器公司调风旋流燃烧器5.低低NOx燃烧器燃烧器DRBDRB燃烧器（美国巴威公司）燃烧器（美国巴威公司）DRB型双调风低NOX燃烧器示意图低低NOX技术控制效果比较技术控制效果比较技术名称技术名称效果效果优点优点缺点缺点空气分级燃烧空气分级燃烧（OFA）最多最多30%投资低投资低有运行经验有运行经验并并不不是是对对所所有有炉炉膛膛都都适适用用，有有可可能能引引起起炉炉内内腐腐蚀蚀和和结结渣渣，并并降降低燃烧效率低燃烧效率燃料分级燃烧燃料分级燃烧（再燃）（再燃）达到达到50%

10、适适用用于于新新的的和和改改造造现现有有锅锅炉可减少已形成的炉可减少已形成的NOx中等投资中等投资可可能能需需要要第第二二种种燃燃料料，可可能能导导致致飞飞灰灰含含碳碳量量增加，运行经验较少增加，运行经验较少低过剩空气系数低过剩空气系数根根据据原原来来运运行行条条件件，最最多多降降低低20%投资最少投资最少有运行经验有运行经验导致导致飞灰含碳量增加飞灰含碳量增加烟气再循环烟气再循环（FGR）25-35%能改善混合和燃烧能改善混合和燃烧中等投资中等投资增增加加再再循循环环风风机机，适适用不广泛用不广泛低低NOx燃烧器燃烧器与与空空气气分分级级燃燃烧烧合合用用时时可可达达60%适适用用于于新新的的

11、和和改改造造现现有有锅锅炉中等投资炉中等投资有运行经验有运行经验结结构构比比常常规规燃燃烧烧器器复复杂杂，有有可可能能引引起起炉炉膛膛结结渣渣和和腐腐蚀蚀，并并降降低低燃烧效率燃烧效率低低NOX燃烧技术的国内外情况燃烧技术的国内外情况国内的锅炉制造厂家在应用空国内的锅炉制造厂家在应用空气分级燃烧制造锅炉很成功气分级燃烧制造锅炉很成功我国烟煤、褐煤我国烟煤、褐煤300MW电站采电站采取的空气系数、空气分级燃烧、取的空气系数、空气分级燃烧、燃料分级燃烧燃料分级燃烧,NOX可以降到可以降到460-800mg/m3,未达到标准未达到标准哈锅哈锅600MW以上四角切圆锅炉采以上四角切圆锅炉采用用2.3.

12、5.等技术但是等技术但是NOX可以可以降到降到750-1000mg/m3,未达到未达到标准标准小机组小机组无尾气无尾气有尾气有尾气烟气脱硝技术烟气脱硝技术对烟气进行处理，以降低对烟气进行处理，以降低NOX的排放量，的排放量，通常称为烟气脱硝通常称为烟气脱硝烟烟气气脱脱硝硝处理的烟气体积过大处理的烟气体积过大NOX的总量相对较大，吸收或者吸附废的总量相对较大，吸收或者吸附废弃物回收利用困难，催化剂费用弃物回收利用困难，催化剂费用技技术术难难题题烟气脱硝技术烟气脱硝技术 干法干法 湿法湿法选择性催化还原法选择性催化还原法SCR选择性非催化还原法选择性非催化还原法SNCR 吸附法吸附法 吸收法吸收法

13、选择性催化还原法选择性催化还原法SCR反应方程式反应方程式：SCR原理原理：利用利用NH3和和NO反应的反应的选择性选择性，在，在催化剂催化剂表面将富氧烟表面将富氧烟气中的气中的NO还原成还原成N2和和H2O催化剂催化剂稳定性稳定性温度温度较低温度宽范围热稳定性催化剂催化剂选择选择机械性能催化剂催化剂催化剂催化剂贵金属类179-290催化剂类型以及使用温度催化剂类型以及使用温度()贱金属类230-425金属化合物金属化合物260-450分子筛分子筛345-5901243催化剂催化剂催化剂催化剂催化剂样式催化剂样式板式板式蜂窝状蜂窝状催化剂催化剂催化剂失活催化剂失活催化剂催化剂中毒中毒催化剂催化

14、剂沉积沉积催化剂催化剂冲蚀冲蚀主要是由于烟气主要是由于烟气中的碱性金属中的碱性金属Na、K 等或等或As、Ca 等引起催等引起催化剂的中毒化剂的中毒催化剂沉积由催化剂沉积由于烟气中含有于烟气中含有S02，是催化剂，是催化剂失去活性失去活性冲蚀由于高温烟冲蚀由于高温烟气冲刷，且其中气冲刷，且其中含有含有S02，生成，生成硫硫酸盐酸盐类以及粘结类以及粘结腐蚀性腐蚀性SCR布置方式布置方式高粉尘高粉尘SCR布置方式布置方式SCR布置方式布置方式高粉尘高粉尘SCRSCR布置图布置图SCR运行问题运行问题硫酸铵的生成硫酸铵的生成氨逃逸氨逃逸催化剂失活催化剂失活氨的储存和运输氨的储存和运输选择性催化还原法

15、选择性催化还原法SCR商业运用中为其商业运用中为其脱硝效果最好最脱硝效果最好最成熟，效率可达成熟，效率可达80%80%，甚至，甚至90%90%以以上上1.投资巨大投资巨大2.运行费用也高运行费用也高3.需要较大的占需要较大的占地面积，改造困地面积，改造困难难4.运行问题很多运行问题很多SCR国内外应用情况国内外应用情况无论是无论是美国、欧洲美国、欧洲还是中国，最早的脱硝技术都是从还是中国，最早的脱硝技术都是从低低NOX燃烧技术发展起来的，并随着其日益成熟，排燃烧技术发展起来的，并随着其日益成熟，排放标准也变得更加严格，美国欧洲已经从放标准也变得更加严格，美国欧洲已经从1997、2002年开始要

16、求新建火电站必须全部安装尾部脱硝装置，年开始要求新建火电站必须全部安装尾部脱硝装置，中国是从中国是从1991有了标准，有了标准，1996年规定年规定300MW以上的以上的标准，标准，2003年有了各种炉型的标准，年有了各种炉型的标准，2012年最新标准年最新标准出炉出炉SCR国内外应用情况国内外应用情况国际上国际上应用最多应用最多且且技术技术最为成熟最为成熟的尾的尾气脱硝装置，美国气脱硝装置，美国日本运用较多。截日本运用较多。截止到止到2004年，全世年，全世界应用界应用SCR达到达到178GW我国是我国是20世纪世纪90年年代代开始开始研究，研究，2009年，年，运行运行电厂电厂改建达到改建

17、达到8%，在，在建电厂运用建电厂运用SCR尾尾气脱硝达到气脱硝达到98%选择性非催化还原法选择性非催化还原法SNCR利在利在870-1205下，将氮还原剂（一般只氨或者尿素）下，将氮还原剂（一般只氨或者尿素）喷入烟气中，将喷入烟气中，将NOX还原，生产还原，生产N2和和H2OSNCR原理原理：化学方程式化学方程式：4NH3+4NO+O24N2+6H2O 4NH3+2NO+2O23N2+6H2O 8NH3+6NO27N2+12H2O 选择性非催化还原法SNCRSCR与SNCR综合比较SCR与SNCR工艺比较吸附法吸附法吸附法吸附法：常用吸附剂常用吸附剂：吸附法能比较吸附法能比较彻底的彻底的消除消

18、除NOX，并且又能将，并且又能将NOX回收回收利用利用。活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤吸附法吸附法广泛研究最广泛研究最多的是活性多的是活性炭吸附剂。炭吸附剂。活性炭活性炭容易容易爆炸爆炸氧化锰与氧化氧化锰与氧化亚铁有亚铁有磨损磨损的的技术障碍技术障碍NOx和和SO2联合控联合控制技术制技术吸附法吸附法化学方程式化学方程式：常用吸附剂常用吸附剂：浸渍浸渍碳酸钠的碳酸钠的-Al2O3Na2CO3+Al2O3 2NaAlO2+CO22NaAlO2+H2O 2NaOH+6Al2O32NaOH+SO3+0.5O2 5Na2 SO4+H2O2NaOH+2NO+1.5O2 2N

19、aNO3+H2O2NaOH+2NO2+0.5O2 2NaNO3+H2O吸收法吸收法吸收法吸收法：利用水、氢氧化物和碳酸盐溶液、硫酸、有机溶液吸利用水、氢氧化物和碳酸盐溶液、硫酸、有机溶液吸收收NOX2NO2+2MOH MNO3+H2ONO+NO2+2MOH 2MNO2+H2O2NO2+Na2CO3 NaNO3+NaNO2+CO2NO+NO2+Na2CO3 2NaNO2+CO2碱液吸收碱液吸收：10%-80%吸收法NO+NO2+2H2SO4 2NOHSO4+H2O其中其中必须首先将一半以上的必须首先将一半以上的NO氧化为氧化为NO2NO/NO21效果最佳效果最佳其中其中M可以是可以是K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+注意事项注意事项：强硫酸吸收强硫酸吸收：S A UThank You!人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。S A U