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锅炉氮氧化物减排技术有哪些?

北极星环保网来源:大城小E 魏玉剑2018/7/21 9:16:35我要投稿

北极星环保网讯:新的锅炉大气污染物排放标准以氮氧化物控制为重点,提升了氮氧化物的排放要求,本市现有燃油、燃气锅炉需要进行低氮改造,改造路径有:燃烧前:使用优质燃料,减少燃料中的含氮量;(推荐)。燃烧中:使用低氮燃烧技术,控制燃烧温度、氧量与时间,主要方法包括纯氧燃烧,控温技术(空气分级、燃料分级、分散燃烧、烟气内循环、烟气外循环、空冷、水冷等);(推荐)。燃烧后:在烟气排放后增加处理装置,如尾部烟气脱硝技术(SNCR,SCR),AO干法脱硫脱硝协同技术,生物质藻类捕获技术等。

氮氧化物减排技术

魏玉剑

“工业燃气锅炉低氮排放技术路线”主题演讲

氮氧化物怎么来?

锅炉是利用燃料化学能或其他能源的热能,把水或其他工质加热到一定参数的热能转换设备。锅炉的分类有很多,根据工质、燃料、出口介质、本体结构、水循环、额定压力、出厂形式等等,在《锅炉大气污染物排放标准》中,以燃料分类:燃油锅炉、燃气锅炉和燃煤锅炉划分。

氮氧化物减排技术

锅炉的主要污染物包括颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等。其中NOx(氮氧化物)是造成城市中雾霾与臭氧的污染物中最重要的元凶之一,氮氧化物包括NO,NO2,N2O、N2O3,N2O4,N2O5等,但在燃烧过程中生成的氮氧化物,几乎全是NO和NO2。煤炭、天然气、重油等天然矿物燃料在燃烧过程生成的氮氧化物中,NO占90%左右,其余为NO2。

氮氧化物减排技术

锅炉污染排放中,氮氧化物污染产生的方式有三种:燃料型、热力型和快速型。

燃料型NOx:生物质及煤等燃料本身含有氮元素,而这些氮元素在燃烧的过程中会从燃料中析出,在锅炉内经过一系列的氧化反应,生成NOx。由于天燃气中基本不含固定氮,在燃烧天然气的锅炉中,燃料型NOx可忽略不计。去除燃料型NOx可以采用炉内脱硝,或者尾气脱硝方式解决。

热力型NOx:热力型NOx是燃烧时空气中的氮(N2)和氧(O2)在高温下生成氮氧化物。影响热力型NOx的最主要因素是燃烧温度,从氮(N2)和氧(O2)的反应式中可以看出一些端倪:

氮氧化物减排技术

平衡常数Kp是生成物(NO)与反应物(N2与O2)的浓度(方程式系数幂次方)乘积比,Kp数值越大,则代表在其他条件不变的情况下,NO的生成量越高。当温度低于1000K时(约700摄氏度),Kp值非常小, NO在很低的浓度下,等式就已经达到了平衡,就算增加氮气与氧气的浓度,或者增加空气与燃料的停留时间,NO的增加也非常有限,随温度升高氮氧化物迅速增加,温度在1500℃附近变化时,温度增100℃,反应速度将增6~7倍。

氮氧化物减排技术

过剩的空气/氧气浓度:氧气浓度越高,NOx的生成量就越大;以及空气与燃料的混合时间:停留时间越长,NOx的生成量就越大。这两点也是热力型NOx产生的影响因素。

快速型NOx:在碳氢化合物燃烧时会分解出大量的CH,CH2,CH3和C2等离子团,它们会破坏燃烧空气中N2分子的键而反应生成HCN,CN等,然后再被氧化成NOx,在三种途径中,快速型NOx所占比例不到5%。

延伸阅读:

氮氧化物(NOx)危害与SNCR、SCR控制技术

各地锅炉氮氧化物排放量标准

在实践操作中如何更好地控制NOx氮氧化物

影响燃煤锅炉氮氧化物NOX生成量因素分析

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