氮氧化合物進(jìn)展1

1、 氮氧化物的排放及控制目錄氮氧化物簡(jiǎn)介11 NOX排放控制法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)2氮氧化物控制技術(shù)3同時(shí)脫硫脫氮技術(shù)14Chapter 1 Chapter 1氮氧化物簡(jiǎn)介1.1氮氧化物（NOX)性質(zhì)NOx包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5大氣中NOx主要以NO、NO2的形式存在氮氧化物（NOX）種類很多，造成大氣污染的主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），因此環(huán)境學(xué)中的氮氧化物一般就指這二者的總稱。NOx的性質(zhì) N2O：?jiǎn)蝹€(gè)分子的溫室效應(yīng)為CO2的200倍，并參與臭氧層的破壞。 NO：大氣中NO2的前體物質(zhì)，形成光化學(xué)煙霧的活躍組分。 NO2:強(qiáng)烈刺激性，來源于NO的氧化，酸沉降

2、。1.2氮氧化物（NOX)來源自然排放源閃電過程平流層光化學(xué)過程N(yùn)H3的氧化森林大火生態(tài)系統(tǒng)中的微生物過程以及土壤和海洋中NO2-的光解過程等人為排放源化石燃料（煤、石油、天然氣及汽車燃料）的燃燒生物質(zhì)燃料（秸稈、薪柴、牲畜糞便等）的燃燒各種工業(yè)過程的工藝排放等：包括硝酸的制造和使用、電鍍、雕刻、焊接、金屬清洗、炸藥爆炸以及液態(tài)二氧化氮（火箭推進(jìn)劑的基本成分）的應(yīng)用等各種燃料燃燒產(chǎn)生的氮氧化物量為：1噸天然氣:6.35公斤；1噸石油: 9.1-12.3公斤；1噸煤: 8-9公斤2022/10/8NOx生成與還原途徑1.3氮氧化物（NOX)產(chǎn)生機(jī)理（1）熱力型 燃燒時(shí)，空氣中氮在高溫下氧化產(chǎn)生，

3、其中的生成過程是一個(gè)不分支連鎖反應(yīng)。其生成機(jī)理可用捷里多維奇(Zeldovich)反應(yīng)式表示。（2）瞬時(shí)反應(yīng)型(快速型) 快速型NOx是1971年Fenimore通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的。碳?xì)浠衔锶剂先紵谌剂线^濃時(shí)，在反應(yīng)區(qū)附近會(huì)快速生成NOx。（3）燃料型NOx 由燃料中含氮化合物在燃燒中氧化而成。由于燃料中氮的熱分解溫度低于煤粉燃燒溫度，在600-800時(shí)就會(huì)生成燃料型，它在煤粉燃燒NOx產(chǎn)物中占60-80。1.4氮氧化物（NOX)危害致使人們感染氣喘病、肺水腫、鼻炎、頭痛等疾病對(duì)人體健康的直接危害。參與形成光化學(xué)煙霧，形成酸雨，造成環(huán)境污染。氧化二氮是一種溫室氣體，會(huì)破壞臭氧層。光化學(xué)反應(yīng)使N

4、O2分解為NO和O3，大氣中臭氧對(duì)人體健康十分有害。氮氧化物在大氣的催化反應(yīng)中可形成硝酸。美國(guó)洛杉磯光化學(xué)煙霧1.4氮氧化物（NOX)危害1952年，洛杉磯上空籠罩在淺藍(lán)色的煙霧之中，這是在強(qiáng)烈陽光照射下，污染物發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，400多名老人因此喪失了生命；附近農(nóng)作物一夜之間嚴(yán)重受害；6.5萬公頃的森林，29嚴(yán)重受害，33中等受害，其余38也受輕度損害。美國(guó)光化學(xué)煙霧對(duì)農(nóng)業(yè)和林業(yè)的危害曾波及27個(gè)州。 之后，日本、英國(guó)、德國(guó)、澳大利亞先后出現(xiàn)過光化學(xué)污染，我國(guó)蘭州、上海也發(fā)生過類似的光化學(xué)煙霧事件。 1.4氮氧化物（NOX)危害不同濃度的NO2對(duì)人體健康的影響Chapter 2 Chapter

5、 2 NOX排放控制法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)2.1NOX排放控制法規(guī)中華人民共和國(guó)大氣污染防治法第三章第30條規(guī)定: “企業(yè)應(yīng)當(dāng)對(duì)燃料燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物采取控制措施?！被痣姀S氮氧化物防治技術(shù)政策 2010年1月27日環(huán)保部發(fā)布(環(huán)發(fā)201010號(hào)),包括總則、防治技術(shù)路線、低氮燃燒技術(shù)、煙氣脫硝技術(shù)、新技術(shù)開發(fā)、運(yùn)行管理、監(jiān)督管理等。低氮燃燒技術(shù)應(yīng)作為燃煤電廠氮氧化物控制的首選技術(shù)。當(dāng)采用低氮燃燒技術(shù)后，氮氧化物排放濃度不達(dá)標(biāo)或不滿足總量控制要求時(shí)，應(yīng)建設(shè)煙氣脫硝設(shè)施。2.1NOX排放控制法規(guī)火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范 （2010.2.3發(fā)布，4.1實(shí)施）選擇性催化還原法(HJ562-2010)規(guī)定了

6、火電廠選擇性催化還原法煙氣脫硝工程的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、運(yùn)行和維護(hù)等應(yīng)遵循的技術(shù)要求，可作為環(huán)境影響評(píng)價(jià)、工程設(shè)計(jì)與施工、項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收及建成后運(yùn)行與管理的技術(shù)依據(jù)。 適用于機(jī)組容量為200 MW及以上火電廠燃煤、燃?xì)狻⑷加湾仩t同期建設(shè)或已建鍋爐的煙氣脫硝工程。機(jī)組容量200 MW以下的燃煤、燃?xì)?、燃油鍋爐及其他工業(yè)鍋爐、爐窯，同期建設(shè)或已建鍋爐的煙氣脫硝工程時(shí)，可參照?qǐng)?zhí)行。2.1NOX排放控制法規(guī)火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范 （2010.2.3發(fā)布，4.1實(shí)施）選擇性非催化還原法(HJ563-2010)規(guī)定了火電廠選擇性非催化還原法煙氣脫硝工程的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、運(yùn)行和維護(hù)等應(yīng)遵循的技術(shù)要

7、求，可作為環(huán)境影響評(píng)價(jià)、工程設(shè)計(jì)與施工、建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收及建成后運(yùn)行與管理的技術(shù)依據(jù)。適用于火電廠（熱電聯(lián)產(chǎn)）燃煤、燃?xì)狻⑷加湾仩t同期建設(shè)或已建鍋爐的煙氣脫硝工程。供熱鍋爐和其它工業(yè)鍋爐、爐窯，同期建設(shè)或已建鍋爐的煙氣脫硝工程可參照?qǐng)?zhí)行。2010年9月，環(huán)境保護(hù)部明確提出將NOx列入“十二五”總量控制指標(biāo)，氮氧化物排放量減少10%，脫硝是企業(yè)特別是火電企業(yè)“十二五”期間必須完成好的節(jié)能減排工作。2.2環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不同國(guó)家NOX環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(mg/m3)小時(shí)均值日均值年均值歐共體0.350.05加拿大0.06美國(guó)0.10前蘇聯(lián)0.85前西德0.30世界健康組織0.400.15澳大利亞0.32

8、中國(guó)NOX(NO2)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.15(0.12)0.10(0.08)0.05(0.04)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.15(0.12)0.10(0.08)0.05(0.04)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.30(0.24)0.15(0.24)0.10(0.08)2.3污染物排放標(biāo)準(zhǔn)IEA國(guó)家新建大型燃煤鍋爐的強(qiáng)制排放標(biāo)準(zhǔn)一覽表(IEA-經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織下屬的部分國(guó)家組成的國(guó)際能源機(jī)構(gòu))NOX排放標(biāo)準(zhǔn)（mg/Nm3)NOX排放標(biāo)準(zhǔn)（mg/Nm3)澳大利亞500盧森堡450奧地利（硬煤）200荷蘭200比利時(shí)200葡萄牙1500-800加拿大740西班牙650丹麥200瑞典145芬蘭145土耳其600德國(guó)200英國(guó)650愛爾蘭650

9、美國(guó)570-470日本411國(guó)外2.3污染物排放標(biāo)準(zhǔn)國(guó)外（一）歐盟燃燒企業(yè)氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)歐盟84/360/ECD導(dǎo)則 歐盟88/609/EEC導(dǎo)則歐盟98/C 300/04導(dǎo)則歐盟2001/80/EC導(dǎo)則2001/80/EC導(dǎo)則在以往導(dǎo)則已有企業(yè)NOX的排放總量控制目標(biāo)的基礎(chǔ)上，增加了已有企業(yè)的排放限值?？紤]到大容量機(jī)組將是以后的主要發(fā)展趨勢(shì)，該導(dǎo)則對(duì)熱輸入功率大的新建企業(yè)排放限值的規(guī)定比以往標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。NOX排放限值見表2-1和表2-2。表2-1 2003年11月27日之前投入運(yùn)行的現(xiàn)有企業(yè)NOX排放限值（mg/m3)熱輸入功率/(MWh)50-500500固態(tài)燃料2016年1月1日前6

10、005002016年1月1日后600200液態(tài)燃料450400氣態(tài)燃料300200表2-2 2003年11月27日后運(yùn)行的企業(yè)NOX排放限值（燃?xì)廨啓C(jī)除外）（mg/m3)熱輸入功率/(MWh)50-100100-300300固態(tài)燃料生物燃料400300200普通燃料400200200液態(tài)燃料400200200氣態(tài)燃料天然氣150100其他氣體2002002.3污染物排放標(biāo)準(zhǔn)國(guó)外（二）美國(guó)燃煤熱電廠鍋爐NOX排放標(biāo)準(zhǔn) 美國(guó)燃煤熱電廠NOX的排放量為世界之最，燃煤電廠向大氣排放的NOX約占總NOX排放量的90%。美國(guó)制定了全國(guó)執(zhí)行的允許向大氣排放限量法令，當(dāng)今美國(guó)電力行業(yè)執(zhí)行1990年修訂的“空氣

11、潔凈法”第篇的燃煤鍋爐允許NOX排放標(biāo)準(zhǔn)，見表2-3。2.3污染物排放標(biāo)準(zhǔn)國(guó)外鍋爐類別鍋爐爐膛型式第I時(shí)段（1996-2000年）第II時(shí)段(2000年后)g/MJmg/m3(2=6%)g/MJmg/m3(2=6%)I類鍋爐旋流燃燒器固態(tài)排渣鍋爐0.2156100.194554四角切圓燃燒鍋爐0.1945540.163467II類鍋爐旋流燃燒器液態(tài)排渣鍋爐0.3701058前置式旋風(fēng)爐膛鍋爐0.4001156豎立式燃燒鍋爐0.344984孔格式燃燒器0.293836流化床爐膛鍋爐0.125357表2-3 美國(guó)1990年修訂的有關(guān)“空氣潔凈法令”第篇規(guī)定燃煤鍋爐允許NOX排放限值2.3污染物排放

12、標(biāo)準(zhǔn)國(guó)外（三）日本電站鍋爐NOX排放標(biāo)準(zhǔn)日本火電廠發(fā)電量?jī)H次于美國(guó)和中國(guó)，居世界第3位。1973年空氣污染防治法開始，幾經(jīng)修訂，成為當(dāng)今世界上NOX允許排放限值最低、排放標(biāo)準(zhǔn)要求最嚴(yán)的國(guó)家之一 。表2-4 日本電站鍋爐NOX排放標(biāo)準(zhǔn)鍋爐類型鍋爐容量（t/h）NOX最高允許排放限值，mg/m3ppm (10-6)mg/m3(以NO2計(jì))燃煤 (2=6%)570250513570200410燃油 (2=4%)540150308540130267燃?xì)?(2=5%)506100205506601232.3污染物排放標(biāo)準(zhǔn)國(guó)外（四）德國(guó)電站鍋爐NOX排放標(biāo)準(zhǔn)1983年大型燃燒裝置法規(guī)（GFAVO）生效。時(shí)

13、限機(jī)組容量NOX排放限值，mg/m3（2=6%）1984年前建成機(jī)組300MW且剩余壽命3萬h20050-300且剩余壽命3萬h650（液態(tài)排渣1300）50MW且剩余壽命300MW20050MW-30MW4001MW-50MW5002.3污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-2011）2011年7月29日發(fā)布，2012年1月1日?qǐng)?zhí)行，規(guī)定了火電廠NOX最高允許排放濃度見表2-5。自2014 年7 月1 日起，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組執(zhí)行表2-5 規(guī)定的氮氧化物排放限值。自2012 年1 月1 日起，新建火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組執(zhí)行表2-5規(guī)定當(dāng)氧化物排放限值。排污費(fèi)

14、征收使用管理?xiàng)l例2003年2月28日由第369號(hào)國(guó)務(wù)院令發(fā)布，自2003年7月1日起實(shí)施。氮氧化物排污費(fèi)自2004年7月1日開始征收，標(biāo)準(zhǔn)為0.63元/千克。 2.3污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中國(guó) 表2-5 火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組氮氧化物最高允許排放濃度 mg/m3序號(hào)燃料和熱能轉(zhuǎn)化設(shè)施類型污染物項(xiàng)目適用條件限值污染物排放監(jiān)控位置1燃煤鍋爐氮氧化物（以 NO2 計(jì)）全部100200(2)煙囪或煙道2以油為燃料的鍋爐或燃?xì)廨啓C(jī)組氮氧化物（以 NO2 計(jì)）新建燃油鍋爐100現(xiàn)有燃油鍋爐200燃?xì)廨啓C(jī)組1203以氣體為燃料的鍋爐或燃?xì)廨啓C(jī)組氮氧化物（以 NO2 計(jì)）天然氣鍋爐100其他氣體燃料鍋爐200天然氣

15、燃?xì)廨啓C(jī)組50其他氣體燃料燃?xì)廨啓C(jī)組120注：(2) 采用W 型火焰爐膛的火力發(fā)電鍋爐，現(xiàn)有循環(huán)流化床火力發(fā)電鍋爐，以及2003 年12 月31 日前建成投產(chǎn)或通過建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書審批的火力發(fā)電鍋爐執(zhí)行該限值。Chapter 3 Chapter 3 氮氧化物控制技術(shù)3氮氧化物控制技術(shù)1低氮燃燒技術(shù)：空氣分級(jí)燃燒技術(shù)；燃料分級(jí)燃燒技術(shù)；煙氣再循環(huán)技術(shù)；低氮燃燒器2煙氣脫硝技術(shù)：選擇性非催化還原法；選擇性催化還原法；選擇性非催化還原與選擇性催化還原聯(lián)合法；其它煙氣脫硝技術(shù)一般情況下，采用低氮燃燒技術(shù)比不采用低氮燃燒技術(shù)的鍋爐NOx排放量低20% -40%。該類技術(shù)工藝成熟，投資與運(yùn)行費(fèi)用較低

16、，尤其適用于燃用煙煤和褐煤的鍋爐。目前火電機(jī)組大多已進(jìn)行了低氮燃燒技術(shù)改造，但隨著NOx排放新標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，實(shí)施煙氣脫硝成為必然發(fā)展趨勢(shì)。煙氣脫硝技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展尚不成熟。3.1低氮燃燒技術(shù)煤燃燒過程中影響NOx生成的主要因素有：（1）燃料、煤種特性，如煤的含氮量、揮發(fā)分含量、燃料中固定碳/揮發(fā)分之比以及揮發(fā)分中含氫量與含氮量之比；（2）鍋爐燃燒溫度、燃燒區(qū)域的溫度峰值；（3）鍋爐過量空氣系數(shù)，影響反應(yīng)區(qū)中氧、氮、一氧化氮和烴根等的含量；可燃物在反應(yīng)區(qū)中的停留時(shí)間。（4）鍋爐負(fù)荷，負(fù)荷增大，燃料量增大，燃燒溫度增大，NOx生成量增加。3.1低氮燃燒技術(shù)低過量空氣燃燒：通過燃燒調(diào)整，減少氧氣濃度，

17、使燃燒過程在盡可能接近理論空氣量的條件下進(jìn)行，一般可降低15%-20%的NOx排放。空氣分級(jí)燃燒：將燃料的燃燒過程分階段完成。第一階段減少供氣量到70%-75%；第二階段將完全燃燒所需的其余空氣通過布置在主燃燒器上方的專門空氣噴口OFA（Over Fire Air）火上風(fēng)噴入爐膛。為了保證既能減少排放，又能保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)、可靠性，必須正確組織空氣分級(jí)燃燒過程?？諝夥旨?jí)燃燒是目前國(guó)內(nèi)外燃煤電廠采用最廣泛、技術(shù)上也比較成熟的低NOx燃燒技術(shù)之一，NOx脫除率達(dá)15% -30%。圖3-1 煤粉爐燃燒器前墻布置時(shí)“ 火上風(fēng)”(OFA)噴口在爐膛上布置的示意圖“火上風(fēng)”噴口一次風(fēng)煤粉和二次風(fēng)圖3-2

18、 一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)過量空氣系數(shù)、燃料中氮含量與NOx生成量的關(guān)系3.1低氮燃燒技術(shù)燃料分級(jí)燃燒：將80%-85%燃料送入一級(jí)燃燒區(qū)，在1條件下燃燒生成，送入一級(jí)區(qū)的燃料稱為一級(jí)燃料；其余15%-20%則在主燃燒器上部送入二級(jí)燃燒區(qū)，在1條件下形成還原性氣氛，使還原。二級(jí)燃燒區(qū)又稱再燃區(qū)。煙氣再循環(huán)法:空氣預(yù)熱器抽取部分煙氣，直接送入爐膛或者與一、二次風(fēng)混合后通過燃燒器進(jìn)入爐膛，減少爐膛氧濃度，降低燃燒溫度，從而降低NOx排放。低NOx燃燒器：通過對(duì)燃燒器進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，改變?nèi)紵鲀?nèi)的風(fēng)煤比，盡可能的降低著火區(qū)氧的濃度和溫度，可抑制燃燒初期NOx的生成。幾乎各大公司都有自己品牌的低NOx燃燒器。包括直

19、流和旋流，基本上都是根據(jù)空氣分級(jí)濃淡燃燒降低NOx排放機(jī)理來實(shí)現(xiàn)的，可降低NOx30%-60%。 圖3-3 再燃燒示意簡(jiǎn)圖圖3-4 德國(guó)斯坦謬?yán)眨⊿teinmuller）公司SM型低NOx燃燒器圖3-5 美國(guó)巴威公司低NOx燃燒器圖3-6 巴布科克-日立公司HT-NR型低NOx燃燒器低氮燃燒技術(shù)比較3.2煙氣脫硝技術(shù)濕法脫硝裝置龐大，反應(yīng)裝置的防腐、副產(chǎn)品處理較難，技術(shù)尚未成熟應(yīng)用。3.2煙氣脫硝技術(shù)選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)（SCR）是指在催化劑的作用下，以NH3作為還原劑，“有選擇性”地與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成無毒無污染的N2和H2O。原理首先由Engelhard 公司發(fā)現(xiàn)并于1957年

20、申請(qǐng)專利，后來日本在環(huán)保政策的驅(qū)動(dòng)下，成功研制出了現(xiàn)今被廣泛使用的V2O5/TiO2催化劑，并分別在1977年和1979年在燃油和燃煤鍋爐上成功投入商業(yè)運(yùn)用。SCR目前已成為世界上應(yīng)用最多、最為成熟且最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)。選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)（SCR）優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)+SCR技術(shù)對(duì)鍋爐煙氣NOx控制效果十分顯著，占地面積小，技術(shù)成熟，易于操作，可作為我國(guó)燃煤電廠控制NOx污染的主要手段之一。SCR技術(shù)消耗NH3和催化劑，也存在運(yùn)行費(fèi)用高、設(shè)備投資大的缺點(diǎn)。3.2煙氣脫硝技術(shù)選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(shù)（SNCR）爐膛溫度900-1100，在無催化劑作用下，NH3或尿素等氨基還原劑可選

21、擇性地還原煙氣中的NOx，基本上不與煙氣中的O2作用。SNCR工藝的NOx脫除效率主要取決于反應(yīng)溫度、NH3與NOx的化學(xué)計(jì)量比、混合程度、反應(yīng)時(shí)間等。研究表明SNCR工藝的溫度控制至關(guān)重要，若溫度過低，NH3的反應(yīng)不完全，容易造成NH3泄漏；而溫度過高NH3則容易被氧化為NO，抵消了NH3的脫除效果。溫度過高或過低都會(huì)導(dǎo)致還原劑損失和NOx脫除率下降。3.2煙氣脫硝技術(shù)氨泄漏N2O的產(chǎn)生當(dāng)采用尿素作還原劑時(shí)，還可能產(chǎn)生CO二次污染等問題SNCR可能出現(xiàn)的問題同SCR工藝相似3.2煙氣脫硝技術(shù)SNCR與SCR相比運(yùn)行費(fèi)用低，舊設(shè)備改造少，尤其適合于改造機(jī)組，僅需要氨水儲(chǔ)槽和噴射裝置，投資較SC

22、R法小，但存在還原劑耗量大、NOx脫除效率低等缺點(diǎn)，溫度窗口的選擇和控制也比較困難，同時(shí)不同的鍋爐形式和負(fù)荷狀態(tài)需要采用不同的工藝設(shè)計(jì)和控制策略，設(shè)計(jì)難度較大。表3-1SCR工藝與SNCR工藝的比較 3.2煙氣脫硝技術(shù)SNCR/SCR聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)SNCR/SCR聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)結(jié)合了兩者的優(yōu)勢(shì)，將SNCR工藝的還原劑噴入爐膛，用SCR工藝使逸出的NH3和未脫除的NOx進(jìn)行催化還原反應(yīng)。在聯(lián)合工藝的設(shè)計(jì)中，一個(gè)重要的問題是將氨與NOx充分混合。SNCR體系可向SCR催化劑提供充足的氨，但是要想控制好氨的分布以適應(yīng)NOx分布的改變卻是非常困難的。圖3-7 SNCR/SCR聯(lián)合工藝脫硝流程1鍋爐

23、；2催化反應(yīng)器；3氨或尿素儲(chǔ)罐；4空氣加熱器 圖3-8 SNCR/SCR聯(lián)合工藝NOX脫除效率 3.2煙氣脫硝技術(shù)其它煙氣脫硝技術(shù) (1)液體吸收法 表3-2 液體吸收法煙氣脫硝工藝3.2煙氣脫硝技術(shù)其它煙氣脫硝技術(shù) (2)微生物吸收法微生物處理NOx與微生物處理有機(jī)揮發(fā)物及臭氣有較大的不同。由于NOx是無機(jī)氣體，其構(gòu)成不含有碳元素，因此微生物凈化NOx是適宜的脫氮菌在有外加碳源的情況下，利用NOx作為氮源，將NOx還原成無害的N2，而脫氮菌本身獲得生長(zhǎng)繁殖。其中NOx先溶于水中形成NO3-及NO2-，再被生物還原為N2，而NO則是被吸附在微生物表面后直接被生物還原為N2。微生物吸收法具有工藝

24、設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗和處理費(fèi)用低、效率高、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但目前還處于研究階段，未見有工業(yè)應(yīng)用的報(bào)道。3.2煙氣脫硝技術(shù) 主要煙氣脫硝工藝的比較各種脫硝技術(shù)比較（因機(jī)組容量數(shù)據(jù)有所不同）脫硝技術(shù)脫硝效率/%投資成本/$kW-1脫除NOx費(fèi)用/$t-1燃燒器改造103015100200低NOx燃燒器(LNB)306052050300空氣分級(jí)（OFA）2040510200450煙氣再循環(huán)（FGR）304035200300再燃天然氣6010153001 500煤粉502030200500生物質(zhì)602030先進(jìn)再燃天然氣8520253001 500煤粉833045200800生物質(zhì)903045選擇性非催化

25、還原（SNCR）40705154001 000選擇性催化還原（SCR）809025608003 000鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-2011），即從2014年7月1日起，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放限值，燃煤發(fā)電企業(yè)紛紛進(jìn)行環(huán)保設(shè)施的改造，如鍋爐低氮燃燒器的改造，改造后降低NOx的排放取得較好效果，但也給鍋爐安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了一定的影響。鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討 燃燒中脫氮是根據(jù)NOx的生成機(jī)理采取的低氮燃燒技術(shù)主要是：低氧燃燒、空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒、煙氣再循環(huán)等，該技術(shù)的主要機(jī)理就是將燃燒器通過縱向布置

26、形成氧化還原、主還原、燃盡三區(qū)，對(duì)于四角切圓燃燒鍋爐還可通過橫向雙區(qū)布置形成近壁區(qū)和中心區(qū)兩個(gè)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)燃料與配風(fēng)在爐膛內(nèi)分區(qū)、分級(jí)、低溫、低氧燃燒，降低煤粉燃燒過程中NOx生成量。從2011年至今，該低氮燃燒技術(shù)在全國(guó)的燃煤鍋爐上大范圍應(yīng)用，通過改造和運(yùn)行優(yōu)化，NOx減排量可達(dá)30%70%，對(duì)于四角切圓燃燒鍋爐NOx的排放濃度可由原來的400-600mg/m3降為200mg/m3以內(nèi)，對(duì)沖燃燒鍋爐NOx的排放濃度可由原來的500-700mg/m3降為370mg/m3以內(nèi)，“W”火焰燃燒鍋爐NOx的排放濃度可由原來的1100-1300mg/m3降為800mg/m3以內(nèi)鍋爐低氮燃燒器改造后存

27、在的問題與對(duì)策探討 從低氮燃燒技術(shù)在大量電站燃煤鍋爐應(yīng)用實(shí)踐證明，降NOx有效且明顯，但鍋爐由于燃用煤種不同，其爐型也不同，NOx的排放水平也不同，低氮燃燒技術(shù)在不同爐型上應(yīng)用后減排效果和產(chǎn)生的問題也不同；其中，四角切圓燃燒鍋爐其本身的NOx的排放水平最低，改造后NOx減排效果最好，產(chǎn)生的其它影響也最小，對(duì)沖燃燒鍋爐次之，“W”火焰燃燒鍋爐最差鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討灰、爐渣可燃物增加，爐效下降 低氮燃燒器改造后，雖然NOx降幅很大，但即使在燃用同一煤種時(shí)，飛灰可燃物升幅也較大。主要是低氮燃燒技術(shù)采用低溫、低氧燃燒，主燃區(qū)的溫度下降較多，控制和推遲煤粉的著火,并降低著火區(qū)的氧量

28、，使煤粉燃燼能力下降，燃燒過程延長(zhǎng)，飛灰和爐渣可燃物增大鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討 有的改造時(shí)，改變了燃燒器一、二次風(fēng)噴口和燃盡風(fēng)噴口的面積，造成二次風(fēng)與一次風(fēng)的混合延遲，不利于煤粉氣流的著火和燃燒。根據(jù)已改造鍋爐試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)于四角切圓燃燒鍋爐飛灰可燃物升幅為0.51個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)沖燃燒鍋爐飛灰可燃物升幅為11.5個(gè)百分點(diǎn)，“W”火焰燃燒鍋爐飛灰可燃物升幅為24個(gè)百分點(diǎn)，影響鍋爐效率下降0.41.6個(gè)百分點(diǎn)鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討蒸汽參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值，過、再熱減溫水量增加，屏過或再熱器超溫 鍋爐采用空氣分級(jí)低氮燃燒技術(shù)改造后，一方面，燃燒延遲，火焰中心上移，爐膛出

29、口煙溫上升，鍋爐的過熱汽溫、再熱汽溫上升，對(duì)于原來存在過熱汽溫、再熱汽溫超設(shè)計(jì)值的問題則加劇，過、再熱減溫水量增加。而另一方面，主燃區(qū)溫度降低，爐內(nèi)溫度分布更加均勻，對(duì)于原來爐膛水冷壁的沾污結(jié)渣情況嚴(yán)重的則會(huì)改善，水冷壁吸熱增加，爐膛出口煙溫降低，過熱器溫升、再熱器溫升下降，對(duì)于原來存在過熱汽溫、再熱汽溫低的問題則更達(dá)不到超設(shè)計(jì)值鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討 低氮燃燒技術(shù)改造后，產(chǎn)生鍋爐過熱器減溫水量增大的問題較多，因?yàn)槊悍廴紵^程延長(zhǎng)，加之采用的燃盡風(fēng)，爐膛出口煙氣溫度升高；同時(shí)爐膛溫度下降，爐膛水冷壁輻射吸熱量減少，對(duì)流受熱面的吸熱份額增加，導(dǎo)致過熱器減溫水量增加鍋爐低氮燃燒器

30、改造后存在的問題與對(duì)策探討爐內(nèi)燃燒工況變差，配煤、配風(fēng)、穩(wěn)燃性能下降 因采用低溫、低氧燃燒，爐膛溫度下降，煤粉在低溫缺氧情況下著火推遲,同時(shí)燃燼能力下降，爐內(nèi)燃燒工況較改造前變差，改造前原采用的配煤、配風(fēng)方式很大程度上不適用，對(duì)鍋爐的蒸汽參數(shù)、飛灰爐渣、排煙溫度、熱工品質(zhì)等指標(biāo)產(chǎn)生新的影響，同時(shí)鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力下降。鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討熱工自動(dòng)控制性能下降，蒸汽參數(shù)波動(dòng)大，機(jī)組AGC響應(yīng)速率慢 低氮燃燒器改造后，在同一煤種下同負(fù)荷下，由于燃料在爐內(nèi)燃燒反應(yīng)減緩，各級(jí)受熱面的煙溫分布和吸熱量發(fā)生變化，具體表現(xiàn)有，熱工自動(dòng)控制遲緩和過調(diào)

31、現(xiàn)象明顯增加，導(dǎo)致蒸汽參數(shù)波動(dòng)大；對(duì)于一些區(qū)域，對(duì)機(jī)組AGC響應(yīng)速率要求較高，往往出現(xiàn)AGC響應(yīng)速率遲緩，不能滿足電網(wǎng)的要求。主要原因是熱工的控制系統(tǒng)定值、控制曲線沒有進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整，如：原靜態(tài)、動(dòng)態(tài)負(fù)荷煤量控制曲線，制粉系統(tǒng)冷、熱風(fēng)門解耦控制系統(tǒng)，減溫水自動(dòng)控制系統(tǒng)；一次調(diào)頻鍋爐主控前饋系統(tǒng)。鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討燃燒器上部水冷壁區(qū)域高溫腐蝕加劇，過熱器產(chǎn)生結(jié)焦 鍋爐水冷壁高溫腐蝕現(xiàn)象在對(duì)沖燃燒和“W”火焰燃燒鍋爐上較為突出，主要是燃燒器區(qū)水冷壁存在著較強(qiáng)的還原性氣氛如CO、H2S等，燃燒區(qū)域氧含量在2%以下會(huì)產(chǎn)生大量CO，由于低氮燃燒其中采用了低氧燃燒，勢(shì)必會(huì)使增加C

32、O的產(chǎn)生，加劇水冷壁區(qū)域高溫腐蝕鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討 因增加了高位燃盡風(fēng)，在總風(fēng)量不變的情況下，二次風(fēng)量減小，導(dǎo)致煤粉缺氧燃燒，一次風(fēng)與二次風(fēng)摻混時(shí)間都發(fā)生推遲,使得爐內(nèi)煤粉燃燒過程拉長(zhǎng)，爐膛火焰中心上移,相應(yīng)爐膛出口煙溫升高，未能燃燼的成分隨氣流上升到上部區(qū)域與燃盡風(fēng)等強(qiáng)烈混合，在此區(qū)域開始劇烈燃燒，造成此區(qū)域溫度高，容易引起過熱器超溫、結(jié)焦和積灰鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討鍋爐煤種適應(yīng)性變差 低氮燃燒器改造后，經(jīng)過燃燒優(yōu)化調(diào)整，在一定程度上能使NOx的排放水平和鍋爐經(jīng)濟(jì)性取得較好匹配，但鍋爐燃用煤種發(fā)生變化后，原先鍋爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)的平衡關(guān)系旋即被打破，

33、如：高熱值、高揮發(fā)分煤種時(shí)，NOx的排放濃度雖略有增加但較易調(diào)整控制，也伴隨著出現(xiàn)燃燒器噴口易結(jié)焦、過熱器易超溫、過熱減溫水量增加等現(xiàn)象；當(dāng)燃用劣質(zhì)煤或水分偏大的煤種時(shí),NOx的排放濃度雖略有降低但調(diào)整控制較困難，特別是上層燃燒器煤質(zhì)較差時(shí),再熱器超溫情況明顯增加等鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討對(duì)策改造前的充分評(píng)估 鍋爐的排放指標(biāo)尤其是NOx的排放濃度與煤種、鍋爐選型、燃燒器型式密切相關(guān)，對(duì)于在運(yùn)鍋爐，爐型已確定，但由于近年來，燃煤電廠為了增加營(yíng)利能力和應(yīng)對(duì)多變電煤的市場(chǎng)，鍋爐燃用的煤質(zhì)大多進(jìn)行摻混且劣于原設(shè)計(jì)煤種，因此低氮燃燒技術(shù)改造前，首先應(yīng)充分評(píng)估鍋爐現(xiàn)有主要燃用煤種和常用煤種

34、，在改造可行性論證中由于煤種選定不當(dāng)造成改造后NOx減排效果不明顯并產(chǎn)生新的問題的不乏其數(shù)，其次是對(duì)在運(yùn)鍋爐進(jìn)行摸底試驗(yàn)，充分評(píng)估鍋爐運(yùn)行中存在的燃燒性能、蒸汽參數(shù)、受熱面壁溫、結(jié)焦結(jié)渣、運(yùn)行調(diào)整、熱工自動(dòng)等方面的問題，提出科學(xué)合理改造預(yù)期目標(biāo)，權(quán)衡鍋爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)，并通過改造有效改善現(xiàn)有存在的問題。 鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討科學(xué)的燃燒運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整 鍋爐低氮燃燒技術(shù)改造后，燃燒器的型式已確定，但對(duì)于不同的煤種，燃燒條件的不同、鍋爐負(fù)荷的不同、燃燒溫度的變化、所需的空氣量不同，NOx的生成量將會(huì)變化，所以鍋爐運(yùn)行方式將起主導(dǎo)作用，因此降低NOx排放量的主要措施是燃燒優(yōu)化調(diào)整，并且在滿足環(huán)保排放要求的前提下要最大程度兼顧運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問題與對(duì)策探討爐內(nèi)分層配煤混燒 結(jié)合鍋爐的配煤摻燒，在兼顧排放濃度、穩(wěn)燃等方面條件下最大程度消化經(jīng)濟(jì)煤種，建議煙煤宜在配置下層燃燒器保鍋爐穩(wěn)燃；褐煤揮發(fā)分高宜配置在中間層燃燒器低氧燃燒可控制NOx的產(chǎn)生；貧煤宜配置在上層燃燒器有利于著火和二次分級(jí)燃燒。同時(shí)各磨煤機(jī)應(yīng)根據(jù)不同煤種確定其合理的經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度鍋爐低氮燃燒器改造后