氮氧化物實(shí)在讓人頭疼，看別人是如何處理的？
發(fā)布時(shí)間：2022-10-12 查看次數(shù)：1320
氮氧化物的的危害有哪些?
1、NO能使人中樞神經(jīng)麻痹并導(dǎo)致死亡，NO2會(huì)造成哮喘和肺氣腫，破壞人的心、肺，肝、腎及造血組織的功能喪失，其毒性比NO更強(qiáng)。無論是NO、NO2或N2O，在空氣中的最高允許濃度為5mg/m3(以NO2計(jì))。
2、NOx與SO2一樣，在大氣中會(huì)通過干沉降和濕沉降兩種方式降落到地面，最終的歸宿是硝酸鹽或是硝酸。硝酸型酸雨的危害程度比硫酸型酸雨的更強(qiáng)，因?yàn)樗趯?duì)水體的酸化、對(duì)土壤的淋溶貧化、對(duì)農(nóng)作物和森林的灼傷毀壞、對(duì)建筑物和文物的腐蝕損傷等方面絲毫不不遜于硫酸型酸雨。
所不同的是，它給土壤帶來一定的有益氮分，但這種“利”遠(yuǎn)小于“弊”，因?yàn)樗赡軒淼乇硭粻I養(yǎng)化，并對(duì)水生和陸地的生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。
3、大氣中的NOx有一部分進(jìn)入同溫層對(duì)臭氧層造成破壞，使臭氧層減薄甚至形成空洞，對(duì)人類生活帶來不利影響;同對(duì)NOx中的N2O也是引起全球氣候變暖的因素之一，雖然其數(shù)量極少，但其溫室效應(yīng)的能力是CO2的200-300倍。
影響NOx生成的主要因素有哪些?
答：鍋爐煙氣中的NOx主要來自燃料中的氮，從總體上看燃料氮含量越高，則NOx的排放量也就越大。此外還有很多因素都會(huì)影響鍋爐煙氣中的NOx含量的多少，有燃料種類的影響，有運(yùn)行條件的影響，也有鍋爐負(fù)荷的影響。
1、鍋爐燃料特性影響煤揮發(fā)成分中的各種元素比會(huì)影響燃燒過程中的NOx生成量，煤中氧/氮(O/N)比值越大，NOx排放量越高;即使在相同O/N比值條件下，轉(zhuǎn)化率還與過量空氣系數(shù)有關(guān)，過量空氣系數(shù)大，轉(zhuǎn)化率高，使NOx排放量增加。此外，煤中硫/氮(S/N)比值也會(huì)影響到SO2和NOx的排放水平，S和N氧化時(shí)會(huì)相互競(jìng)爭(zhēng)，因此，在鍋爐煙氣中隨SO2排放量的升高，NOx排放量會(huì)相應(yīng)降低。
2、鍋爐過量空氣系數(shù)影響
當(dāng)空氣不分級(jí)進(jìn)入爐膛時(shí)，降低過量空氣系數(shù)，在一定程度上會(huì)起到限制反應(yīng)區(qū)內(nèi)氧濃度的止的，因而對(duì)NOx的生成有明顯的控制作用，采用這種方法可使NOx的生成量降低15%-20%。但是CO隨之增加，燃燒效率下降。當(dāng)空氣分級(jí)進(jìn)入時(shí)，可有效降低NOx排放量，隨著一次風(fēng)量減少，二次風(fēng)量增，N被氧人的速度降低，NOx的排放量也相應(yīng)下降。
3、鍋爐燃燒溫度影響
燃燒溫度對(duì)NOx排放量的影響已取得共識(shí)，即隨著爐內(nèi)燃燒溫度的提高，NOx排放量上升。
4、鍋爐負(fù)荷率影響
通常情況下，增大負(fù)荷率，增加給煤量，燃燒室及尾部受熱面處的煙溫隨之增高，揮發(fā)分N生成的NOx隨之增加。
控制NOx的措施有那些?
鍋爐氮氧化物的控制主要分為一次措施和二次措施。一次措施是指控制燃燒過程中氮氧化物的生成，一次措施主要有低過量空氣系數(shù)運(yùn)行，空氣分級(jí)燃燒，煙氣循環(huán)，水煤漿技術(shù)。二次措施是把已經(jīng)生成的氮氧化物通過某種手段再還原為氮?dú)狻ｅ仩t煙氣氮氧化物的控制，就是二次措施。二次措施現(xiàn)在主要有燃料再燃，選擇性催化還原法，非選擇性催化還原法。選擇性催化還原法催化劑選擇還原是基于氨和氮氧化物反應(yīng)。這種方法選擇氨作為還原劑，金屬基和碳基作為催化劑。一般就是把氨噴到省煤器和空預(yù)器之間的煙氣中。氨和煙氣混合物通過催化床，氨和氮氧化物反應(yīng)生成氮?dú)夂退羝?。非選擇性催化還原法在合適的溫度下，無催化劑的情況下，還原劑NH3把氮氧化物轉(zhuǎn)換為氨分子和水。
有關(guān)NOx的控制方法從燃料的生命周期的三個(gè)階段入手，即燃燒前、燃燒中和燃燒后。當(dāng)前，燃燒前脫硝的研究很少，幾乎所有的研究都集中在燃燒中和燃燒后的NOx控制。所以在國際上把燃燒中NOx的所有控制措施統(tǒng)稱為一次措施，把燃燒后的NOx控制措施稱為二次措施，又稱為煙氣脫硝技術(shù)。
目前普遍采用的燃燒中NOx控制技術(shù)即為低NOx燃燒技術(shù)，主要有低NOx燃燒器、空氣分級(jí)燃燒和燃料分級(jí)燃燒。應(yīng)用在燃煤電站鍋爐上的成熟煙氣脫硝技術(shù)主要有選擇性催化還原技術(shù)(SCR)、選擇性非催化還原技術(shù)以(SNCR)及SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)。
1、鍋爐點(diǎn)火前24小時(shí)，投入頂部大梁及電暈瓷軸箱等加熱裝置，鍋爐點(diǎn)火前12小時(shí)，投入灰斗加熱裝置，鍋爐點(diǎn)火前8小時(shí)，啟動(dòng)輸灰系統(tǒng)，檢查輸灰系統(tǒng)是否正常，有缺陷及時(shí)消除，鍋爐點(diǎn)火前2小時(shí)，啟動(dòng)振打裝置，確認(rèn)轉(zhuǎn)動(dòng)方向正確，工作情況良好，振打方式采用矩陣模式
2、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前投入靜電除塵器運(yùn)行，控制電除塵電場(chǎng)二次電壓在35KV以內(nèi)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后及時(shí)聯(lián)系脫硫運(yùn)行，視情況投入濕式除塵器運(yùn)行，防止煙道內(nèi)積灰造成環(huán)保煙塵越限，鍋爐吹掃完畢后，投油點(diǎn)火前退出電除塵電場(chǎng)運(yùn)行。
3、鍋爐點(diǎn)火后保證爐膛氧量大于19%運(yùn)行，隨著油槍數(shù)量增加，可適當(dāng)增加鍋爐總風(fēng)量，提高爐膛氧量，使環(huán)保上傳煙塵不參與折算，減少煙塵越限時(shí)間，觀察爐膛溫度、鍋爐負(fù)壓及火檢變化情況，確保鍋爐穩(wěn)定燃燒（氧量大于19%，煙塵為實(shí)測(cè)值。氧量小于19%，煙塵為折算值）。
4、風(fēng)量提升應(yīng)維持至第一套制粉啟動(dòng)，當(dāng)磨煤機(jī)降磨輥后投入電除塵一電場(chǎng)，控制二次電壓≯35kV，學(xué)習(xí)鍋爐知識(shí)，請(qǐng)關(guān)注微信公眾號(hào)鍋爐圈！此時(shí)應(yīng)注意鍋爐氧量的變化，如氧量降至19%以下，應(yīng)及時(shí)縮小鍋爐總風(fēng)量，控制在約450t/h左右，降低爐膛氧量，從而降低煙塵折算數(shù)據(jù)。
5、當(dāng)鍋爐總風(fēng)量降至450t/h后，無法繼續(xù)通過調(diào)整風(fēng)量降低爐膛氧量，此時(shí)可隨著鍋爐升溫升壓速率，盡快增加給煤量，從而降低爐膛氧量。
6、隨著鍋爐總煤量的增加，視煙塵情況投入電除塵二電場(chǎng)運(yùn)行，控制電除塵電場(chǎng)二次電壓在35KV以內(nèi)，保證煙塵達(dá)標(biāo)排放。
7、NOx的穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)標(biāo)判定標(biāo)準(zhǔn)為機(jī)組啟動(dòng)后負(fù)荷達(dá)到165MW后及機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行4小時(shí)后。根據(jù)公司規(guī)定，機(jī)組并網(wǎng)時(shí)間控制在整點(diǎn)后一刻鐘內(nèi)，同時(shí)控制機(jī)組出力達(dá)到165MW時(shí)間在整點(diǎn)后半小時(shí)左右，從而減少環(huán)保參數(shù)小時(shí)均值越限次數(shù)，保證氮氧化物日均值不超標(biāo)。
8、當(dāng)機(jī)組負(fù)荷達(dá)到165MW后，應(yīng)盡快增加總煤量提升爐膛溫度，提高脫硝出入口煙氣溫度，盡量在40分鐘內(nèi)滿足脫硝投入條件。脫硝系統(tǒng)準(zhǔn)備投入前，提前聯(lián)系化學(xué)人員適當(dāng)提高供氨母管壓力并維持穩(wěn)定，通知鄰機(jī)注意供氨壓力變化。就地人員開啟相關(guān)供氨管路手動(dòng)門，并檢測(cè)管道及閥門無泄漏，滿足條件后第一時(shí)間開啟氨氣快關(guān)閥及調(diào)節(jié)門，如氨氣流量及脫硝出口氮氧化物無明顯變化，及時(shí)開啟脫硝旁路手動(dòng)門，確保氮氧化物盡快達(dá)標(biāo)。
9、從脫硝投入到氮氧化物達(dá)標(biāo)排放大約需要30分鐘左右的時(shí)間，同時(shí)為達(dá)到氮氧化物快速達(dá)標(biāo)的要求，氨氣流量相對(duì)較大操作人員應(yīng)注意氨逃逸的變化，禁止氨逃逸超過3ppm。
鍋爐配風(fēng)對(duì)氮氧化物排放量的影響
1. 鍋爐配風(fēng)方式及其作用
針對(duì)當(dāng)今電系統(tǒng)普遍使用的煤粉爐進(jìn)行分析.一次風(fēng)的作用主要是通過燃燒器將煤粉送入爐膛.并能供給煤粉中的揮發(fā)分著火燃燒所需的氧氣，采用熱風(fēng)送粉的一次風(fēng)，同時(shí)還具有對(duì)煤粉預(yù)熱的作用。二次風(fēng)的作用是供給燃料完全燃燒所需的氧量，并能使空氣和燃料充分混合.通過二次風(fēng)的擾動(dòng).使燃燒迅速、強(qiáng)烈、完全。
2. 風(fēng)箱與鍋爐壓差對(duì)氮氧化物排放量的影響
通過改變二次風(fēng)與鍋爐內(nèi)的壓差，加大二次風(fēng)的力度，能夠更有效的從一次風(fēng)中卷吸高溫?zé)煔?。高溫?zé)煔獗桓咝饰?能夠起到降低爐膛溫度，減少熱力型氮氧化物的生成量的作用。如果二次風(fēng)與鍋爐內(nèi)壓差較小，則二次風(fēng)的風(fēng)速會(huì)偏低,二次風(fēng)會(huì)與一次風(fēng)發(fā)生融合現(xiàn)象，不但不能降低爐內(nèi)溫度，反而由于氧氣輸送最過大加大了爐內(nèi)的溫度,從而使煤炭中的氮成分隨著其他揮發(fā)物一起釋放，最終在和過量氧氣的反應(yīng)生成NOx.從而加大氮氧化物的排放量
3、送氧量對(duì)氮氧化物排放量的影響
配風(fēng)是給鍋爐燃燒提供氧氣的主要手段，送氧量的大小不僅影響著煤炭的燃燒效率.穩(wěn)定的送氧配風(fēng)還是保持爐膛煤炭穩(wěn)定燃燒的控制手段。然而當(dāng)送氧超過一定限度時(shí)，會(huì)增大氮氧化物的排放量.從而加劇電廠廢棄中酸性氣體的排放量。隨著送氧量的加大,爐膜內(nèi)的煤炭劇烈燃燒產(chǎn)生高溫，對(duì)氮氧化物產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析.高溫能夠增大熱力型、燃料型和快速型三種氮氧化物的生成效率。
而且隨送氧最的加大，爐內(nèi)過量空氣系數(shù)變高，進(jìn)一步為氮氧化物的產(chǎn)生提供了有利條件。
4.配風(fēng)方式對(duì)氮氧化物排放量的影響
通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的査閱和分析，配風(fēng)方式對(duì)釋放高溫?zé)煔夂途S持爐內(nèi)一定的氧氣含量有重要影響，配風(fēng)方式的選擇在很大程度上影響了氮氧化物的排放量。
正三角的配風(fēng)方式.
由于高溫?zé)煔舛啻嬖谟跔t內(nèi)上方，因此，不利于對(duì)高溫?zé)煔獾尼尫?。而且由于風(fēng)量主要從爐膛燃燒區(qū)下部送入.使主燃區(qū)氧量比較大，進(jìn)而使煤炭燃燒速率加快.產(chǎn)生較高溫度.導(dǎo)致氮氧化物生成量的増加。
采用倒三角的配風(fēng)方式.
在主燃燒區(qū)域鍋爐內(nèi)氧含量相對(duì)較低.因此煤炭燃燒的火焰溫度也相對(duì)低些。通過對(duì)爐內(nèi)燃燒區(qū)域的溫度控制.能夠有效降低熱力型N0x和燃料型NOx的生成量。從上部進(jìn)行二次送風(fēng)的方式有助于帶走高溫?zé)煔猓宜惋L(fēng)區(qū)域不是煤炭的主燃區(qū)，即便氧氣含量較大，由于溫度較低，也不會(huì)對(duì)NOx的生成量帶來很大影響。而且采用上部二次配風(fēng)的方式，會(huì)使?fàn)t膛下部進(jìn)風(fēng)量減少，因此導(dǎo)致的煤粉頂托力不夠，會(huì)降低較重爐渣的燃燒率。由于硫化物、氮氧化物一般都在這些爐渣中，降低爐渣的燃燒率也能起到減少氮氧化物生成量的作用。因此從頂部二次送風(fēng)的倒三角配風(fēng)方式有助于NOx排放量的降低。
中低負(fù)荷下氮氧化物怎么控制？
鍋爐煙氣氮氧化物主要從四個(gè)方面進(jìn)行控制，下面就詳細(xì)介紹一下控制辦法。（僅供參考，實(shí)際已運(yùn)行參數(shù)為準(zhǔn)）
1、通過配煤，保證煤質(zhì)的揮發(fā)份含量。
2、采用合理的給煤機(jī)運(yùn)行方式，在300MW左右時(shí)，盡量控制單臺(tái)給煤機(jī)的煤量在合理的范圍內(nèi)，使進(jìn)入鍋爐的煤能充分燃燼。
3、氮氧化物超標(biāo)多發(fā)生在300MW左右的低負(fù)荷時(shí)，在此工況下燃盡風(fēng)擋板開度對(duì)氮氧化物影響較大，當(dāng)燃盡風(fēng)擋板全關(guān)時(shí)氮氧化物含量升高較快，保留燃盡風(fēng)開度在30%以上，煙氣中氮氧化物含量降低較明顯。因此在低負(fù)荷時(shí)，應(yīng)保留燃盡風(fēng)擋板開度至少在30%以上。
4、機(jī)組在300MW左右時(shí)，鍋爐氧量控制在5.0左右，此時(shí)的氮氧化物含量較高，在通過降低送風(fēng)量使鍋爐氧量降至4.5左右時(shí)，氮氧化物含量降低較明顯，通過就地取不同氧量時(shí)的飛灰比較，目測(cè)飛灰含碳量沒有明顯變化，因此在低負(fù)荷時(shí)，可適當(dāng)下調(diào)鍋爐氧量0.5左右。
中、低負(fù)荷下氮氧化物的生成分析
脫硝設(shè)備在不同負(fù)荷的運(yùn)行工況下，爐膛出口氮氧化物濃度、煙筒出口氮氧化物濃度、氨投入量的相關(guān)數(shù)據(jù)。在此可以發(fā)現(xiàn)，在SCR出口NOx濃度一致的情況下，機(jī)組在中低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)省煤器出口的氮氧化物濃度較高，要求投入的氨也逐步提高；機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)氮氧化物的生成明顯降低，需要投入的氨量也有所降低。由此可以得出結(jié)論，邊際負(fù)荷噴氨量隨著負(fù)荷的降低而逐漸增加。
中、低負(fù)荷下脫硝超低排放調(diào)整措施
1、制粉系統(tǒng)的運(yùn)行組合優(yōu)化
不同的制粉系統(tǒng)運(yùn)行組合方式直接影響氮氧化物的生成，尤其在中、低負(fù)荷下這一情況更為明顯。由于各層燃燒器供給的煤粉減少、濃度降低，這將導(dǎo)致煤量和空氣的混合程度增大，造成富氧燃燒，將引起NOx的產(chǎn)生。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在400MW，保持中下層三臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，各項(xiàng)參數(shù)均處在穩(wěn)定狀態(tài)，隨后開啟一臺(tái)上層磨煤機(jī)，脫硝入口NOx參數(shù)立即快速上升并保持在高值。
由此可知，在中低負(fù)荷時(shí)具備停磨條件的工況下，及時(shí)停運(yùn)上層磨對(duì)降低脫硝入口NOx有明顯作用。在保證機(jī)組運(yùn)行安全和燃料量供給正常、單臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)不超限的范圍內(nèi)，應(yīng)盡量減少中上層磨煤機(jī)的運(yùn)行數(shù)量和運(yùn)行出力，下調(diào)中、低層的二次風(fēng)量。
除此之外，已經(jīng)停運(yùn)的制粉系統(tǒng)應(yīng)盡快關(guān)閉其所有風(fēng)門擋板，防止由于制粉系統(tǒng)未及時(shí)停運(yùn)而帶來的多余風(fēng)量，造成入口NOx激增的情況。應(yīng)確保主、再熱氣溫、氣壓正常和磨煤機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)前提下，視情況下調(diào)工作磨煤機(jī)入口的一次風(fēng)的風(fēng)壓和風(fēng)量、風(fēng)溫，適時(shí)提前加大噴氨量。
另外應(yīng)降低空氣分級(jí)程度，降低爐內(nèi)風(fēng)與粉的混合速度、降低燃燒初期氧濃度，采用各類手段、方式抑制氮氧化物的形成。根據(jù)不同的煤種的化學(xué)特性，采用調(diào)整動(dòng)態(tài)分離器等手段控制煤粉細(xì)度，力爭(zhēng)在燃燒前期燃煤能夠快速分散、揮發(fā)和消耗大量氧份。調(diào)整操作時(shí)應(yīng)注意堵磨、跳磨、過熱面超溫、尾部煙道煙溫過高的等安全問題。
2、控制爐膛過?？諝庀禂?shù)
爐膛過量空氣系數(shù)與爐膛的氧量息息相關(guān)，當(dāng)爐膛氧量升高時(shí)，脫硝入口的氮氧化物生成量將大幅升高。在機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于風(fēng)機(jī)出力、空預(yù)器堵塞等情況造成氧量偏低，若進(jìn)一步減少風(fēng)量的很容易引起鍋爐不完全燃燒損失，甚至導(dǎo)致負(fù)荷限高。在中低負(fù)荷時(shí)由于爐膛氧量普遍較高，此時(shí)SCR入口NOx含量會(huì)大大升高。因此盡可能的下調(diào)爐膛氧量，有利于NOx的減少。
但是，氧量不能無限制的減少，操作時(shí)應(yīng)顧及鍋爐、汽機(jī)等各項(xiàng)主參數(shù)穩(wěn)定，防止?fàn)t膛滅火、風(fēng)機(jī)喘振等問題出現(xiàn)，同時(shí)應(yīng)保留一定的調(diào)節(jié)裕度。通過大量數(shù)據(jù)可以證實(shí)，針對(duì)與相同負(fù)荷下爐膛過量空氣系數(shù)對(duì)脫硝的作用情況，在中低負(fù)荷下爐膛出口氧量每下降1%可以調(diào)節(jié)19%氮氧化物的生成。
3、其他策略
1，中低負(fù)荷下應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定的吹灰頻率和次數(shù)，避免結(jié)焦積灰，保持受熱面干凈整潔。如吹灰器單個(gè)或多個(gè)故障應(yīng)盡快處理，避免長時(shí)間不吹造成局部積灰嚴(yán)重。
2，及時(shí)關(guān)注入爐煤質(zhì)變化。揮發(fā)分含量較高的燃煤經(jīng)過燃燒形成的氮氧化物單位含量越低。應(yīng)積極開展燃煤混配工作，恰當(dāng)?shù)奶岣哂∧崦旱谋戎匾哉{(diào)整氮氧化物的排放濃度。但印尼煤等高揮發(fā)性煤會(huì)引起易燃、易爆等安全故障，直接關(guān)系到制粉系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)平衡安全性與經(jīng)濟(jì)性。
3，中、低負(fù)荷下脫硝系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)不及時(shí)，容易造成NOx超標(biāo)。而在增負(fù)荷時(shí)，由于系統(tǒng)二次風(fēng)量加大，可能疊加一臺(tái)制粉系統(tǒng)的風(fēng)量，造成過量空氣系數(shù)變大引起超標(biāo)。因此必要時(shí)應(yīng)手動(dòng)操作噴氨量進(jìn)行干預(yù)，從而保證煙囪出口的氮氧化物含量不超標(biāo)。
4，在機(jī)組減負(fù)荷時(shí)，為防止NOx超標(biāo)。應(yīng)避免將送風(fēng)機(jī)打到手動(dòng)模式，在再熱氣溫可控的前提下，減少二次風(fēng)量以降低過量空氣系數(shù)，同時(shí)保持燃盡風(fēng)門開度。
機(jī)組鍋爐以及其配套的SCR脫硝處理裝置在中、低不同負(fù)荷下氮氧化物的生成情況進(jìn)行了研究，對(duì)各種要素對(duì)氮氧化物的影響開展了分析并提出了應(yīng)對(duì)方法，得出了以下結(jié)論：
1，通過合理運(yùn)行的調(diào)節(jié)，在中、低負(fù)荷機(jī)組脫硝進(jìn)、出口NOx含量、噴氨量等能夠得到有效控制。
2，鍋爐調(diào)整在控制NOx同時(shí)可能造成其他參數(shù)如穩(wěn)定燃燒、燃燒效率、排煙溫度、煤耗等經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)惡化，運(yùn)行中應(yīng)綜合考慮所有因素，應(yīng)盡量尋找平衡點(diǎn)，避免顧此失彼，以達(dá)到最佳效果。
由于實(shí)際工況條件的限制，并未做更大幅度的相關(guān)試驗(yàn)。但根據(jù)觀察，只要運(yùn)行人員及時(shí)干預(yù)，進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，那么可在中低負(fù)荷工況以及變負(fù)荷工況下，控制好NOx的排放值在規(guī)定要求內(nèi)。
降低氮氧化物的通用措施：
1、在燃用揮發(fā)分較高的煙煤時(shí)，燃料型NOx含量較多，快速型NOx極少。
燃料型NOx是空氣中的氧與煤中氮元素?zé)峤猱a(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成N0x，燃料中氮并非全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹Ox，它存在一個(gè)轉(zhuǎn)換率，降低此轉(zhuǎn)換率控制NOx排放總量，可采取:
(1)減少燃燒的過量空氣系數(shù);
(2)控制燃料與空氣的前期混合;
(3)提高入爐的局部燃料濃度。
2、熱力型NOx ：
是燃燒時(shí)空氣中的N2和02在高溫下生成的NOx，產(chǎn)生的主要條件是高的燃燒溫度使氮分子游離增本化學(xué)活性; 然后是高的氧濃度,要減少熱力型NOx的生成，可采取:
(1)減少燃燒最高溫度區(qū)域范圍;
(2)降低鍋爐燃燒的峰值溫度;
(3)降低燃燒的過量空氣系數(shù)和局部氧濃度。
具體來說，就是在保證鍋爐燃燒安全的前提下，采取以下措施來減少氮氧化物的生成:
(1)低過量空氣燃燒：
低氧燃燒，運(yùn)行中控制氧量3%左右運(yùn)行。
(2)空氣分級(jí)燃燒：
空氣分級(jí)燃燒這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展成熟，被采用的也很多。這種方法的原理是，把燃燒的過程分成幾個(gè)進(jìn)程，第一步是控制主燃燒器中的空氣流量，空氣進(jìn)入爐膛的時(shí)候留下四分之一左右，這個(gè)值是理論總量的五分之一左右，此時(shí)燃料的燃燒得不到充分的氧氣，氮氧化物產(chǎn)生量自然也不多。之前剩余下來的空氣在燃料不完全燃燒完成后通過主燃燒器頂端的空氣輸送口進(jìn)入爐膛，與燃燒后的煙氣混合再次燃燒，最終燃料還是完全燃燒了，可是氮氧化物因產(chǎn)生條件不足導(dǎo)致產(chǎn)生量減少。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在成功率高，經(jīng)過一次分級(jí)燃燒，氮氧化物的排放量可以減少三成，并且在降低排放物的同時(shí)還可以促進(jìn)燃料的完全燃燒。
空氣分級(jí)燃燒是將燃燒過程分階段完成。第一階段:將從主燃燒器供入爐膛的空氣量減少到總空氣量的70%-80%，相當(dāng)于理論空氣量的80%，此時(shí)過量空氣系數(shù)a<1，使燃料先在缺氧條件下燃燒，在還原性氣氛中降低的nox的反應(yīng)速率，抑制了在這一燃燒區(qū)中的生成量。第二階段:為了完成全部燃燒過程，完全燃燒所需的其余空氣則通過布置在主燃燒器上方的專門空氣噴口sofa over="" fire="" a="">1的條件下完成全部燃燒過程。燃燒器改造后，燃盡高度為14m， 較改造前增加1. 6m，火焰中心位置有所提高，煙溫，汽溫升高。
(3)燃料分級(jí)燃燒：
燃料分級(jí)燃燒的原理來自于氮氧化物的化學(xué)特征，氮氧化物與烴基加上一氧化碳、氫氣、碳等在一定條件下，發(fā)生反應(yīng)變回氮?dú)狻８鶕?jù)這一特征，可以將大部分的燃料導(dǎo)入一級(jí)燃燒區(qū)，在充分燃燒的情況下產(chǎn)生氮氧化物，剩下少量的燃料導(dǎo)入二級(jí)燃燒區(qū)，在不充分燃燒的情況下生成上述還原能力很強(qiáng)的氣體，然后再將這兩股氣體混合使其反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)?。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是效率非常高，一次反應(yīng)可以使排放量降低一半左右，并且通過反應(yīng)還可以起反饋?zhàn)饔茫种频趸锏脑偕?。燃料分?jí)燃燒與空氣分級(jí)燃燒相比可以獲得更好的的清除效果，但這是建立在更難操作的前提下，組織好燃燒過程，對(duì)于燃料分級(jí)燃燒是至關(guān)重要的。
所有一次風(fēng)設(shè)計(jì)噴口為上下濃淡分離形式，中間加裝較大的穩(wěn)燃鈍體形式，濃淡燃燒除可降低NOx外，還可對(duì)煤粉穩(wěn)燃、提前著火有積極作用。同時(shí)鈍體能優(yōu)先增加卷吸的高溫?zé)煔饬?，進(jìn)一步強(qiáng)化穩(wěn)燃。在燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物C0、H2、C和CnHm時(shí)，會(huì)發(fā)生NO的還原反應(yīng)，重新還原為N2。
利用這一原理，將主要燃料送入第一級(jí)燃燒區(qū)，在a>1條件下，燃燒并生成N0，送入一級(jí)燃燒區(qū)的燃料稱為一次燃料，其余15~20%的燃料則在主燃燒器的上部送入二級(jí)燃燒區(qū),在a<1的條件下形成很強(qiáng)的還原性氣氛，使得在一級(jí)燃燒區(qū)中生成的NOx在二級(jí)燃燒區(qū)(再燃區(qū))內(nèi)被還原成氮分子，送入二級(jí)燃燒區(qū)的燃料又稱為二次燃料，或稱再 燃燃料。在再燃區(qū)中不僅使得已生成的NOx 得到還原，還抑制了新的NOx的生成，可使NOx的排放濃度進(jìn)一步降低。在采用燃料分級(jí)燃燒時(shí)，為了有效地降低NOx 排放，再燃區(qū)是關(guān)鍵。因此，需要研究在再燃區(qū)中影響NOx濃度值的因素。
(4)煙氣再循環(huán)：
目前使用較多的還有煙氣再循環(huán)法,它是在鍋爐的空氣預(yù)熱器前抽取一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t內(nèi)，或與一次風(fēng)或二次風(fēng)混合后送入爐內(nèi)，這樣不但可降低燃燒溫度，而且也降低了氧氣濃度，進(jìn)而降低了NOx的排放濃度。但是，在現(xiàn)有設(shè)備沒再循環(huán)就得進(jìn)行設(shè)備改造，還是進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性比較后才能實(shí)施。
(5)生物處理法：
生物處理法是近些年隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展而產(chǎn)生的，它的原理是選擇生命活動(dòng)中可以把氮氧化物轉(zhuǎn)化成氮?dú)獾葻o污染的微生物，將它們的細(xì)胞質(zhì)提取出來，大量收集用于人工反應(yīng)。雖然這項(xiàng)技術(shù)很先進(jìn)，但該反應(yīng)有先天缺陷，在正常情況下，反應(yīng)過程不能在大氣中完成，因此需要先將氣態(tài)的氮氧化物添加到液態(tài)或是固態(tài)的環(huán)境中。一般采用的是將氮氧化物添加到生物濾塔填充表面的特殊膜中，氣體通過擴(kuò)散深入里面豐富的微生物組織內(nèi)。之后氮氧化物被微生物細(xì)胞按照自身的生理過程慢慢反應(yīng)掉。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，投入成本不高，不需要太多的人工操作。微生物處理法如今還在繼續(xù)研究階段，旨在改善該方法所存在的缺陷，比如填料塔里面的環(huán)境不容易控制、微生物大量培養(yǎng)速度慢和加料時(shí)易堵住進(jìn)口等等這些問題都在研究當(dāng)中，隨著研究工作的展開和深入，這項(xiàng)技術(shù)終究會(huì)取得非常好的效果。
(6)液體吸收法：
液體吸收法也是利用了氮氧化物的化學(xué)性質(zhì)，利用酸堿中和的原理（氮氧化物具有酸性），通過選取特定的堿性液體吸與氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，起到消除的作用。通常采用的堿性液體有：水、硝酸、氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液等等。這幾種物質(zhì)在生活中都很常見，因此該方法具有投資較低的特點(diǎn)，另外還具有工藝簡(jiǎn)單，原料來源眾多，反應(yīng)過程安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。該方法的缺點(diǎn)是效率不高，需要消耗較多的能源，吸收廢氣后的溶液難以處理經(jīng)過反應(yīng)后的溶液本身也具有一定的污染能力，它的處理又成為一個(gè)新的難題，另外各種材料都不很常見，購買的費(fèi)用不菲，處理含有大量氮氧化物的煙氣時(shí)效果不太好。
(7)選擇性催化還原法：
選擇性催化還原法的原理是，在催化劑的作用下，使用可以與氮氧化物（主要是一氧化氮）發(fā)生還原反應(yīng)，而不與其他氣體發(fā)生反應(yīng)的的還原劑來生成氮?dú)狻Ｗ畛Ｓ玫倪€原劑是氨氣，配合的催化劑是205號(hào)二氧化鈦，整個(gè)反應(yīng)過程在氧氣充足的情況下進(jìn)行。在氧化物質(zhì)存在的條件下，只有選擇性催化還原法能夠有效地消除一氧化氮。這種針對(duì)性的降低一氧化氮排放的方法，在理論情況下（氨氣量選擇非常精準(zhǔn)、催化劑活性非常好），降低率可以達(dá)到九成。不過在實(shí)際情況中，由于氨氣的控制量需要人工來操作，與理論值偏差量較大，導(dǎo)致氮氧化物的再生，實(shí)際降低量往往在七成左右，不過這仍然是一個(gè)非?？捎^的數(shù)字。這種方法的優(yōu)點(diǎn)除了上面所說的外，還有環(huán)境溫度控制很低、催化劑安全無危害、工作設(shè)備經(jīng)久耐用等等。它的缺點(diǎn)是：氨水對(duì)一般管道具有腐蝕性，所以采用該方法需要選擇特別的管道，極大地增加了預(yù)算；氨水本身具有污染性，如果用量控制不當(dāng)，產(chǎn)生的危害甚至不遜于氮氧化物；操作過程對(duì)工人的能力要求很高。
(8)催化分解法：
催化分解法的原理是通過選用有效的催化劑，使得一氧化氮可以分解成氮?dú)饧友鯕?。這種方法需要選擇合適高效的催化劑，催化劑選擇恰當(dāng)，反映能夠非常徹底的進(jìn)行。因此選擇催化劑成為了這個(gè)方法的關(guān)鍵，常用的催化劑有金屬氧化物、某些特殊復(fù)合氧化物以及特定條件下的分子篩這幾種。學(xué)習(xí)鍋爐知識(shí)，請(qǐng)關(guān)注微信公眾號(hào)鍋爐圈！這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工作條件簡(jiǎn)單，投入成本低，前景被很多專家看好。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被研究了很長時(shí)間，但科學(xué)家們對(duì)進(jìn)展仍然不滿意，原因是目前的催化劑效果不是很高效，與理論所達(dá)到的要求還有不小的差距。尋找更好更高效的催化劑已經(jīng)成為現(xiàn)階段催化分解法研究的重點(diǎn)，另外還可以期許有突破的地方是工藝過程可以得到改進(jìn)，相信憑著工作者對(duì)這項(xiàng)方法的投入，將來一定會(huì)更加完善，并成為清除氮氧化物的最主流方法。
(9)等離子體治理法：
等離子體治理法的原理是通過使用電子加速器生成高能量電子束，直接射向鍋爐排放的煙氣，高能電子束和煙氣中氧化氣體反應(yīng)，將氣體中的氧分子和水分子分離和電解成不平衡狀態(tài)的等離子體，此反應(yīng)中能形成很多活性粒子，通過它們與有害氣體發(fā)生反應(yīng)，將氣體中所含的氧去掉。這項(xiàng)技術(shù)雖然現(xiàn)在還不算非常成熟，但在世界各地都引起了廣泛的重視，近年發(fā)展迅速。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不光能去除氮氧化物，其它有氧污染氣體都可以得到非常好效果的清除，各種氣體的清除效率都能達(dá)到近九成。這種方法的缺點(diǎn)是效率不高，如果電子能量低于一定值，將不再具有分離和電解的能力，使反應(yīng)趨于停止；設(shè)備造價(jià)較高且維護(hù)起來比較困難；設(shè)備需要占用較大面積的地方，對(duì)于小工廠是個(gè)挑戰(zhàn)，另外反應(yīng)產(chǎn)生的輻射也沒法擋住，對(duì)周圍的居民健康造成威脅。
(10)低Nox燃燒器:采用的雙尺度低NOx燃燒技術(shù)：
降低氮氧化物的運(yùn)行中的實(shí)際措施：
煤粒在爐內(nèi)的燃燒過程可以分成三個(gè)階段:初始階段，溫度低，反應(yīng)十分緩慢;揮發(fā)分析出著火燃燒階段，溫度急劇升高;焦炭燃盡階段，氧氣濃度減少，氧化反應(yīng)減慢。三個(gè)階段的NOx的生成或分解反應(yīng)有所不同:第一階段，NOx 的生成或分解都很少;第二階段，溫度很高，濃度過大, N0x的生成和分解都進(jìn)行的很快，但N0x的生成反應(yīng)要快得多，因而NOx濃度急劇增加，也有部分NOx轉(zhuǎn)變成N2，當(dāng)爐溫達(dá)到最高值時(shí)，N0x濃度也達(dá)到最大值;第三階段，進(jìn)人焦炭燃盡階段，氧濃度減少，這時(shí)雖然不斷的生成焦炭N0x，但是，已經(jīng)生成的N0x中有部分被焦炭還原分解生成N，而逐漸減少。因此減少燃燒初期氧的供入可降低氮氧化物。
而在正常運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)二次風(fēng)門倒三角配風(fēng)方式NOx排放量最低,而正三角配風(fēng)方式NOx排放量最高。這種現(xiàn)象可以這樣解釋:采用倒三角配風(fēng)方式，在主燃燒區(qū)域，鍋爐氧量相對(duì)較低,因此燃燒的火焰溫度也要相對(duì)低一些,熱力型NOx和燃料型NOx的生成量都減少;在燃燒器上部SOFA燃盡區(qū)域送入過量的空氣，有助于燃料燃盡，這種配風(fēng)方式飛灰可燃物是最低的，而且該區(qū)域不是主燃燒區(qū)域，火焰溫度比較低，即使該區(qū)域氧量比較大，NOx 的生成量也不會(huì)增大，學(xué)習(xí)鍋爐知識(shí)，請(qǐng)關(guān)注微信公眾號(hào)鍋爐圈！因此，總的NOx排放量比較低，這也說明頂部SOFA擋板的投入確實(shí)能減少NOx的生成量;由于燃燒區(qū)域下部送入風(fēng)量比較少，對(duì)進(jìn)入爐膛的煤粉頂托能力不夠，致使?fàn)t渣可燃物含量比較大。采用正三角配風(fēng)方式，鍋爐的主要風(fēng)量都從爐膛燃燒區(qū)域下部送入，使得主燃燒區(qū)域氧量比較大，燃燒的火焰溫度也相對(duì)較高，從而使熱力型NOx和燃料型NOx的生成量增加，總的NOx排放量也就增大。但是該配風(fēng)方式下的爐渣可燃物含量會(huì)大大降低。因此可采取以下措施:
(1)低氧燃燒，兼顧汽溫，不完全燃燒損失。
(2)采用倒三角配風(fēng)方式，使燃燒初期的氧量盡量降低，即關(guān)小下層二次風(fēng)。
(3)關(guān)小煤粉層的周界風(fēng)，可減少燃燒初期氧的供入，但必須保證燃盡風(fēng)全開保證效率。
(4)停運(yùn)磨煤機(jī)后保證較低的氧量，風(fēng)壓可較停磨之前降低0.2Kpa左右，保證入口氮氧化物與停磨前持平。
(5)參照總排口NOx值勤調(diào)整噴氨量，與脫硫做好聯(lián)系工作。
(6)監(jiān)視好SCR運(yùn)行參數(shù)，做好定期工作，防止反應(yīng)層堵或催化劑失效，若參數(shù)失靈及時(shí)聯(lián)系檢修或第三方人員處理，并做好記錄。
(7)低負(fù)荷(90MW) 時(shí)在燃燒穩(wěn)定的情況下送風(fēng)風(fēng)壓可降至0. 8Kpa運(yùn)行。
(8)汽溫允許的情況下可稍加大上層轉(zhuǎn)速可降低氮氧化物。
除了以上比較常用或比較為人熟知方法外，還有一些方法或是比較由于要求高導(dǎo)致比較冷門、或是現(xiàn)階段技術(shù)還不夠成熟，如非催化選擇性還原法、吸附法等等，以上各種方法用于降低煙氣氮氧化物都取得了不錯(cuò)的效果，而且用于該功能的方法還在不斷地被發(fā)掘。不管方法是基于什么原理，它們的目的都只有一個(gè)，那就是為了環(huán)境不遭受破壞，為了人們的生活環(huán)境更加美好。
文章來源：鍋爐圈
