炉内脱硫对氮氧化物的协同控制技术研究

以上数据表明，当采用炉内石灰石脱硫时，在特种废物流化床焚烧炉上具有协同控制NOx的效果，并且NOx的控制效果受石灰石投量影响。朱晓杰在总结火电厂NOx的防治技术时曾提出：空气分级燃烧技术是火电厂NOx控制常用的技术之一[5]。空气分级燃烧技术将燃料所需的空气分两级送入燃烧装置，使燃烧的第一阶段缺氧，降低燃烧速度和燃烧温度，控制NOx的生成。

特种废物流化床焚烧炉本身采用分级送风设计，所以不采取其他措施的情况下，NOx的小时平均排放浓度也仅为662mg/Nm3。当向焚烧炉密相区投入石灰石后，石灰石首先吸热分解，生成CaO和CO2[13]。这一过程也起到了降低密相区燃烧温度和其他物料燃烧速度的作用，同时CO2的生成加大了烟气总量，稀释了一次风中的氧量，增强了缺氧效果，从而有效抑制了NOx的生成。对于未

焚烧完全的物料，进入上部区域后，通过二次风增加氧量而得以焚烧。因此特种废物流化床焚烧炉无需采用烟气再循环和后续脱硝措施，通过在下煤口投入一定量的石灰石，在控制SO2的同时便能将NOx控制在达标范围内。

3.2石灰石的投放位置对NOx的影响

对于燃煤电厂来说，脱硫剂石灰石的投放位置一般有下煤口和二次风出口两处。一般出于提高石灰石利用率考虑，将脱硫剂石灰石的位置选择在二次风出口[14]。但在本试验中发现，石灰石投放口的投放位置提高后，对NOx的控制效果会变差。分别选择了1小时的数据作为对比。如图2所示，当脱硫剂石灰石的投放位置选择在下煤口时，在将SO2控制在达标范围的情况下(石灰石的投放速度约为180kg/h)，NOx的平均小时排放浓度为270mg/Nm3。

而未投石灰石时，NOx的排放浓度达到662mg/Nm3，对NOx的控制效果达到59%。当脱硫剂石灰石的投放位置选择在下渣口时，投放同样的石灰石量，也能将SO2控制在达标范围，但是NOx的平均小时排放浓度为539mg/Nm3，对NOx的控制效果仅为19%。本试验中进一步加大石灰石的投量(石灰石的投放速度约为360kg/h)，SO2的排放量降到0mg/Nm3，但NOx的平均小时排放浓度为480mg/Nm3。石灰石的投放量加倍后，对氮氧化物的控制效果也仅为27%。

本试验说明，炉内脱硫协同控制NOx的关键位置在密相区。

由于石灰石比重较轻，提高石灰石的投放位置之后，石灰石很快随烟气进入炉膛上部区域反应，减少了石灰石在密相区的停留时间，没有起到有效的降低密相区温度和控制燃烧速度的作用，而密相区为NOx的关键生成区，因而提高石灰石的投放位置后起不到有效的控制NOx生成的效果。

3.3炉内脱硫控制NOx与烟气再循环的对比分析

烟气再循环是将锅炉的一部分烟气再循环入炉膛，降低燃烧区域的氧气浓度，从而降低NOx的生成量[5]。本文对比了采用烟气再循环和投用石灰石对NOx的控制效果。如图3所示，当单纯投用烟气再循环时，可将NOx控制在555mg/m3，控制效率可达到16%。而投用石灰石时，对NOx的控制效果可以达到59%。另外试验中观察到，在采用烟气再循环时，焚烧炉排出的底渣有燃烧不完全的现象。投用烟气再循环时，减少了一次风的含氧量，因此降低了密相区整体的氧气含量，虽然能在一定程度上因密相区缺氧控制一部分NOx的生成，但因此也造成了密相区物料燃烧不完全。而投用石灰石时，虽然石灰石分解过程中产生的二氧化碳等也对氧气有稀释作用，但是并未减少密相区整体的氧气含量，因此并未造成密相区物料燃烧不完全。

4结论

(1)在采用石灰石炉内脱硫时，能协同控制NOx。当下煤口石灰石的投放速度为180kg/h时，能将SO2控制在达标范围，同时对NOx的控制效率达到59%，减少石灰石的投放量至100kg/h，对NOx的控制效率为41%。

(2)石灰石的投放位置对NOx的控制非常关键，一般宜选择更低的位置，以提高石灰石在密相区的停留时间，进而取得较好的NOx控制效果。

(3)通过炉内投放石灰石控制NOx效果优于烟气再循环，同时不会造成燃烧不完全的现象。

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