垃圾焚烧发电烟气中NOx污染控制技术

2垃圾焚烧过程中NOx控制方式

2.1燃烧控制技术

燃料型NOx是垃圾焚烧尾气中NOx生成的主要方式，在燃烧过程中，通过空气分级燃烧法、烟气分级燃烧法和烟气再循环等技术，控制燃料型NOx的生成。表2-1列举了使用不同形式的焚烧炉，脱除NOx的效果。

表2-1不同形式焚烧炉内脱除NOx的量

2.2选择性非催化还原(SNCR)

温度和氨氮摩尔比是影响选择性非催化还原(SNCR)去除垃圾焚烧尾气中氮氧化物的主要因素。

2.2.1温度和氨氮摩尔比的影响

SNCR去除烟气中NOx的主要原理为：

NH3+NO→N2+H2O+H(2-1)

NH3+O2→NO+H2O+H(2-2)

从方程式可以看出，一个为还原反应，一个为氧化反应，温度较低时，NH3和NO的反应速率较低，反应较难进行，NH3逃逸较大，随着温度的升高，两个反应同时进行，但是还原反应在整个过程中起控制作用，生成的NO少于反应消耗的NO，NO和NH3的浓度同时减小，起到脱硝的作用。

随着温度的进一步升高，氧化反应代替还原反应在整个过程中起控制作用，生成的NO多于反应消耗的NO，脱硝效率开始下降。烟气中的NOx主要以NO的形式存在，约占整个NOx浓度的95%，氨去除烟气中的NO的主要反应式为：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O(2-3)

由反应式可知，理论上去除1molNO消耗1molNH3，工程中，为了提高NO的转化率，需要加入过量的NH3，实际加入的NH3和NO的摩尔比与理论上NH3和NO的摩尔比之间的比值。称为氨氮摩尔比NSR。氨氮摩尔比越大，加入的NH3越多。

李穹等的研究表明，SNCR的最佳反应温度为980℃，温度窗口为850～1050℃，温度为最佳反应温度，氨氮摩尔比为1～1.5时，脱硝效率达50%，氨逃逸为10ppm;LingLiang等的研究表明，最佳反应温度为900℃左右，脱硝效率大于40%;曹庆喜等的研究表明，最佳反应温度为925℃，氨氮摩尔比为1.5时，脱硝效率为60%;李可夫等的研究表明，

尿素和氨水作为还原剂，对应的最佳温度窗口不同，尿素为900℃左右，氨水为850℃左右。

引起二者最佳反应温度差别的因素是尿素热解消耗的热量大于氨水汽化消耗的热量。综合上述研究数据并结合工程经验，设计中常设定的氨水温度窗口为850℃左右，尿素的温度窗口为900℃左右，氨氮摩尔比为1.1～1.5时，脱硝效率可达50%。

Gang-WooLee等[13]的研究表明，还原剂NH3和烟气的混合程度也是影响NOx脱除效率的重要因素，同时喷入氨和压缩空气比单独喷入氨有更好的脱硝效果。工程中常采用二流体喷枪用压缩空气将还原剂雾化，增强还原剂的渗透能力、增加还原剂与烟气的混合程度，增大脱硝效率。

2.2.2、SNCR系统设备

某工程1：烟气体积流量为16500Nm3/h(标况、湿基、实际含氧量)，烟气组份体积百分含量为：H2O含量为20%，O2含量为9%，NO初始浓度为400mg/Nm3，要求SNCR脱除后NO的浓度为200mg/Nm3，还原剂为25%的氨水。设计中氨氮摩尔比选值为1.1，窗口温度为850℃，NH3的消耗量为83.7Kg/h。

某工程2：烟气体积流量为：87300Nm3/h(标况、湿基、实际含氧量)，烟气组份体积百分含量为：H2O含量为24.2%，O2含量为6.46%，NO初始浓度为400mg/Nm3，要求SNCR脱除后NO的浓度为200mg/Nm3，还原剂为40%的尿素溶液。设计中氨氮摩尔比选值为1.1，窗口温度为900℃，尿素的消耗量为25.2Kg/h。

上述两个工程的工艺流程如图2-1所示，采用的还原剂分别为氨水和尿素，由还原剂消耗量可以看出，单位体积流量的还原剂消耗量差别较小，工艺流程简单，设备少，易于模块化设计，但脱硝效率难以满足较高的排放标准。氨水不需要现场配置，但易发生泄漏爆炸事故，尿素需要增加溶液配置设备，但易于输送和储存，安全性好。在我国北京地区还原剂禁止使用氨水。

图2-1：SNCR工艺流程图

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