燃煤电站锅炉脱硝技术应用
  作者:葛杨 代军    来源:众智文化论文网     查看:394次 字体:
  摘要:随着城市的发展,暖气的供应需求越来越大,很多火电厂都变为热电厂。我国大气中的氮氧化物近百分之七十来自于煤炭的直接燃烧,电力工业每年会燃烧大量的煤,会向大气中排放大量的氮氧化物,对环境造成极大的污染。所以,脱硝技术在电力工业一直是大家关注的焦点,本文就从燃煤电站锅炉脱硝技术应用谈谈自己的见解。
  关键词:燃煤 电站 锅炉 脱硝
  
  随着工业化的进程,燃煤锅炉排放有害成份也越来越多。从70年代开始,工业发达国家对燃煤电站锅炉氮氧化物的排放就作了限制,而我国由于是一个以燃煤发电为主的发展中国家经济,所以从90年代末,我国才开始对燃煤电站锅炉的氮氧化物的排放作了限制。通过对燃煤电站锅炉脱硝技术应用的研究,可以有效减少燃煤电站锅炉的氮氧化物的排放,对于环境、经济和社会都有着重要的意义。
  1、 的类型
  煤燃烧产生的主要是一氧化氮和二氧化氮,产生的数量和温度以及燃烧方式都是密切相关的。在燃烧过程中形成的 主要可以分为三类:热力型、燃烧型以及快速型。下面主要介绍一下这三种类型。
  1.1热力型
  热力型 必须是在高温的状态下产生的,而且是随着温度的升高,氮气和氧气生成的 量会呈指数增长。拿一半的煤粉炉来讲,当温度变成1600摄氏度之后,热力型 就逐渐增加,能够占到总量的30%左右。当然了热力型 除了和温度相关之外,还和氮气在炉内停留的时间和浓度有关系。
  1.2 燃烧型
  在燃烧的时候,煤中的氮化合物经热分解会发生氧化反应。煤中与各种碳氢化合物相结合的氮原子会和空气中的氧气进行反应生成一氧化氮,然后一氧化氮在大气中会变成二氧化氮,其中二氧化氮的毒性会更大。燃烧型 在燃煤电站锅炉的氮氧化物中的含量一半是最高的。
  1.3快速型
  该类 主要是在煤中碳氢化合物在燃烧过程中先产生C N和 H C N,然后再和氧气反应生成 。快速型 ,不含氮的碳氢燃料在燃煤电站锅炉的氮氧化物排量中产生很少的一部分。
  2、氮氧化物的危害
  我国氮氧化物的排放量2004年开始就已经达到了1600万吨左右,其中一大半都是由于电力行业燃煤排放的,这些氮氧化物对于大气和土地都造成了严重的影响。首先,形成的酸雨会导致这块区域的农业和生态都遭到破坏。其次在光照条件下形成的光化学烟雾,还会破坏臭氧层,会影响人体肺、眼睛、肝、肾和皮肤等器官,严重危害人类健康。
  但是全国氦氧化物排放总量虽然一直在通过各种措施去进行控制,但是一直以来都没有得到有效地控制。所以在结合我国的电力工业的具体的具体情况,同时参照国外发展经验,制定相关的经济、法规和政策,去发展燃煤电站的脱硝技术。
  3、降低 技术
  降低 技术说到底就是煤在燃烧的过程中尽量采取各种措施去降低 的排放。这种方法不但方便而且非常经济可靠,下面进行详细论述讲述。
  3.1燃料分级燃烧
  这种技术就是将形成的 ,重现变成氮气,这样排到大气中就不会造成污染。它主要是通过主燃烧器在进行初次燃烧之后,在其上方注入二次燃料,形成二次燃料的再燃区,进入再燃区之后, 会被还原脱氧生成氮气。在二次燃料的再燃区一定要控制好燃料与空气之比,可以采用燃尽风专门喷口去将不完全燃烧产物充分燃烧。
  3.2空气分级燃烧
  该方法第一阶段的空气系数小于1,第二阶段的空气系数大于1,所以把该技术称之为空气分级燃烧。任何燃烧反应都需要氧气参与反应。所以燃烧区中的氧浓度对上述热力型、燃烧型以及快速型产生的量的影响会很大。当氧气不足的时候,初次燃烧区的燃料就会多余, 的量就会减少很多。所以,根据这个特性可以较少供给燃烧区的空气量,燃烧区的温度水平就会得到降低。空气分级燃烧就是将第一级燃烧区燃烧过程延迟同时阻止 的生成。等到进入二次燃料的再燃区,可以通过燃尽风专门喷口将第一级燃烧区燃烧在“贫氧燃烧”状态下所产生的烟气进行反应,让燃料最终能够充分燃烧。
  3.3使用低 燃烧器
  该方法不是从燃烧的机理出发,而是从燃烧器上去研究。从由前面我们了解到,在燃煤电站锅炉的氮氧化物中的含量中大多都是燃料型 。它主要是在煤粉着火阶段形成的。所以,我们可以通过改变燃烧器结构去调整燃烧器的风煤比例,尽量减少炉内的温度和氧气浓度,空气分级、燃料分级或烟气再循环法的效果低 燃烧器中都能实现,从而最大限制 的生成。
  4、烟气脱硝技术
  所谓的燃煤电站系统脱硝技术主要是指低氮氧化物燃烧技术同时结合烟气脱硝技术。目前在燃煤电站锅炉上的烟气脱硝技术方面,常见的烟气脱硝技术有气相反应法、吸附法、液膜法、液体吸收法、微生物法等方法,国外主要采用的是选择性催化还原技术,下面再介绍几种其他的方法。
  4.1 干法脱硝
  4.1.1 选择性催化还原法
  选择性催化还原方法是依据三氰化氮不会和氧气反应,所以把三氰化氮作为催化剂,将 还原为氮气。选择性催化还原法之所以经常被采用,主要是因为该方法的脱硝率可达8 0 %~9 0%。选择性催化还原法最好是在3 0 0~4 0 0℃,温度不能太低,这个温度空预器人口处的烟气的温度。
  4.1.2无催化还原法
  无催化还原法反应原理虽然和选择性催化还原法一样,但是无催化还原法不使用催化剂,使用的是还原剂,而且还原剂必须在烟气的高温区域加入,这是因为无催化还原法反应的最佳温度比有催化剂温度要高点为9 0 0~1 0 0 0摄氏度。但是无催化还原法的脱硝率很低仅为4 0%~60%。
  4.1.3两种方法混合
  选择性催化还原法占地面积比较大,费用高。无催化还原法虽然效率低,技术要求高,但是价格低且占地面积少,所以从上世纪九十年代就开始成功研究了SNCR/SCR综合方法。这种混合方法除了脱硝效率高之外,占地也少,建设周期也短,所需要的催化剂的数量也少,对于不管是新建电厂,还是对旧电厂进行改造都适用,还易控制。
  4.2湿法脱硝
  由于N O不能溶于水,不能用简单的洗涤法,但烟气里面的 中百分之九十以上都是一氧化氮,所以要想将 溶于水中必须将一氧化氮转化成二氧化氮,再用水或碱性溶液吸收,从而实现脱硝。其中O3氧化吸收法,液体需经浓缩处理,而且还需要电压制取,初投资及运行费用还比较高。一般高锰酸钾氧化氧化吸收法比较好,高锰酸钾和一氧化氮反应的时候,除了起到脱硝的作用之外,还生成了硝酸钾,该生成物可以作为化肥出售,而且脱硝率可以达到百分之九十以上。但也是需要对废水进行处理,运行价格非常高。
  结论
  燃烧技术很重要,处理它是一个非常复杂的系统,在进行研究的时候必须要针对不同的炉型、容量、燃料特性和机组新旧程度等情况去采取措施。我国在控制燃煤电站锅炉 排放方面都已经有了一定的基础,但是必须还是要继续探索控制 的现有技术和跟踪其新动向,让烟气脱硝技术工作能够顺利进行。
  参考文献:
  [1] 李晓芸,赵毅,王修彦.火电厂有害气体控制技术[M].北京:中国水利水电出版社,2005.
  [2]国家环境保护总局; 火电厂大气污染物排放标准[S];2003
  [3]张强,许世森,王志强; 选择性催化还原烟气脱硝技术进展及工程应用[J]; 热力发电; 2004,21:18-2

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