為了(le)總結脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)技(ji)術(shu)的(de)(de)研究成果,找出脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)技(ji)術(shu)的(de)(de)發展趨勢(shi),創建我國(guo)具有自主知識產權的(de)(de)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)技(ji)術(shu)體系,分析了(le)國(guo)內外脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)技(ji)術(shu)的(de)(de)現狀,介紹(shao)了(le)干(gan)法和濕(shi)法煙(yan)氣脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)技(ji)術(shu)的(de)(de)各(ge)種工(gong)藝,指出現階段(duan)技(ji)術(shu)最成熟(shu)的(de)(de)脫(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)工(gong)藝是選擇性催化(hua)還(huan)(huan)原(yuan)(SCR),但選擇性非(fei)催化(hua)還(huan)(huan)原(yuan)(SNCR)、等離子體、氧化(hua)和吸收等工(gong)藝也具有非(fei)常好(hao)的(de)(de)前景。

     研究了大量脫硝技術的特點,指出作為脫硝主流技術的SCR工藝研究將集中在優化工藝流程、研發高性能SCR催化劑、SCR催化劑壽命延長和再生技術;基于不同脫硝機理的不同脫硝工藝的結合或聯用是脫硝技術的一個重要發展方向;加大研發聯合脫硝和脫硫的工藝;創新脫硝機理、多級或多段復合脫硝工藝以及可再生循環使用的新型脫硝催化劑和吸附劑將成為研究熱點。

    大(da)力(li)發(fa)展燃(ran)煤脫(tuo)硫和脫(tuo)硝技術是整(zheng)治環境污染、改(gai)善空氣質量的重(zhong)要(yao)舉措。按照GB13223—2011《火(huo)電(dian)廠(chang)大(da)氣污染物排(pai)放(fang)標(biao)準》的規定,自2014年7月(yue)1日(ri)起火(huo)力(li)發(fa)電(dian)鍋爐對于氮氧化物(NOx)的排(pai)放(fang)將全(quan)面(mian)執行低于100mg/m3的新標(biao)準。

    2014年(nian)11月(yue)23日,《煤(mei)電節能減排升(sheng)級(ji)與改(gai)造(zao)行動(dong)計劃》對燃(ran)(ran)煤(mei)機組提出新要求:NOx排放(fang)(fang)量要小于50mg/m3。目(mu)前火電機組NOx排放(fang)(fang)標準達到50mg/m3以(yi)下方可享受超低排放(fang)(fang)電價(jia)補貼。為了實現(xian)NOx的超低排放(fang)(fang),我國的火電廠現(xian)在大多通過鍋爐升(sheng)級(ji)改(gai)造(zao)、低氮(dan)燃(ran)(ran)燒器改(gai)造(zao)、選擇(ze)性催化(hua)還(huan)原(SCR)煙氣脫硝(xiao)系統改(gai)造(zao)、選擇(ze)性非催化(hua)還(huan)原(SNCR)煙氣脫硝(xiao)工(gong)藝改(gai)造(zao)、鍋爐配煤(mei)摻燒、優(you)化(hua)運行調整等手段實現(xian)NOx超低排放(fang)(fang)。

實踐證明(ming):“循(xun)環流化床(chuang)(CFB)鍋爐+低氮燃燒+SNCR脫(tuo)硝+摻(chan)混低揮發分煤種”、“循(xun)環流化床(chuang)(CFB)鍋爐+分級燃燒+SNCR脫(tuo)硝”和“低氮燃燒+SCR脫(tuo)硝”等綜合脫(tuo)硝措施(shi)均可將燃煤發電機組NOx排(pai)放(fang)量控制在小于50mg/m3,達到超低排(pai)放(fang)標準。目(mu)前,我國燃煤脫(tuo)硝技術成本居高不(bu)下(xia)的重要原因是核(he)心技術和裝備沒有實現(xian)自主知識產權。

 ;   筆者(zhe)介(jie)紹了脫(tuo)硝技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)現狀(zhuang),比較了各種(zhong)脫(tuo)硝技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)優點(dian)和缺點(dian),特別是研究了大量國(guo)內外(wai)脫(tuo)硝zhuanli技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)特點(dian),在此基礎上(shang),預測了未(wei)來脫(tuo)硝技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)發展趨勢(shi)和可能(neng)實現的(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)突破(po),并(bing)針(zhen)對(dui)某些特殊的(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)問題提(ti)出(chu)見解(jie),以對(dui)我國(guo)脫(tuo)硝技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)發展和實現自主知識產權起(qi)到拋磚引(yin)玉的(de)作用。

1脫硝燃燒控制技術

1.1脫硝燃燒控制原理

   燃(ran)燒(shao)(shao)過程(cheng)中生(sheng)成NOx的(de)機理(li)通(tong)常包(bao)括(kuo)熱(re)力型、燃(ran)料型和瞬時型3種。熱(re)力型NOx生(sheng)成的(de)決定因(yin)素是(shi)溫(wen)度(du),一般認為溫(wen)度(du)<1500K時,NOx生(sheng)成量很(hen)小(xiao)[1]。脫硝燃(ran)燒(shao)(shao)控制技術的(de)原理(li)就是(shi)設法建立缺氧富燃(ran)料的(de)燃(ran)燒(shao)(shao)區域、設法降低(di)局部(bu)高溫(wen)區溫(wen)度(du)、使燃(ran)燒(shao)(shao)區氧濃度(du)適當降低(di)等(deng)。

在燃燒(shao)過程中可通過改變燃燒(shao)條件和燃燒(shao)器(qi)結(jie)構以達(da)到上述目的來降低(di)NOx的排放,包括低(di)氧燃燒(shao)[2]、空氣(qi)(qi)分級(ji)燃燒(shao)[3]、燃料分級(ji)燃燒(shao)[4]、煙氣(qi)(qi)再(zai)循(xun)環[5]、低(di)NOx燃燒(shao)器(qi)[6-7]等方法。這些(xie)方法可使煙氣(qi)(qi)中NOx降低(di)20%~60%。

1.2脫硝燃燒控制工藝

    低(di)(di)(di)氧燃燒是使(shi)燃燒過程盡可能在(zai)接近理論空氣量的條(tiao)件(jian)下進行,隨(sui)著煙(yan)氣中(zhong)過量氧的減少,可以抑制NOx的生(sheng)成(cheng),可降低(di)(di)(di)NOx排(pai)放15%~20%。張旭等(deng)[2]發明了(le)一種基(ji)于煤粉低(di)(di)(di)氧燃燒技術的中(zhong)溫(wen)低(di)(di)(di)氧含量熱(re)風爐(lu)(lu)(lu),采(cai)用了(le)乏(fa)(fa)氣代替空氣,實現煤粉的低(di)(di)(di)氧氛圍燃燒,分級供(gong)給(gei)乏(fa)(fa)氣,通過在(zai)爐(lu)(lu)(lu)膛煙(yan)道區設置混(hun)氣器(qi)將高溫(wen)煙(yan)氣與乏(fa)(fa)氣混(hun)合(he),生(sheng)成(cheng)中(zhong)溫(wen)低(di)(di)(di)氧含量熱(re)風,與現有熱(re)風爐(lu)(lu)(lu)相比NOx的排(pai)放量可降低(di)(di)(di)20%。

    空(kong)氣分級(ji)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)是將二(er)次風(feng)中的(de)部分風(feng)(10%~20%)引入(ru)爐(lu)膛(tang)主燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)區上部,減少(shao)主燃(ran)(ran)(ran)(ran)區的(de)氧(yang)含量。主燃(ran)(ran)(ran)(ran)區風(feng)量只有(you)原來(lai)的(de)80%~90%,燃(ran)(ran)(ran)(ran)料在缺氧(yang)富燃(ran)(ran)(ran)(ran)條(tiao)件(jian)下燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao),燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)溫度降低,同時生成大量CO等(deng)還原物質,將NOx還原,在燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)裝置末端(duan)第(di)(di)2次通空(kong)氣,使第(di)(di)1階段不(bu)完(wan)全(quan)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)產物CO和HC完(wan)全(quan)燃(ran)(ran)(ran)(ran)盡(貧燃(ran)(ran)(ran)(ran)料富氧(yang)條(tiao)件(jian))。楊秋(qiu)東(dong)等(deng)[3]發(fa)明了一種大空(kong)間空(kong)氣分級(ji)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)鍋(guo)爐(lu),采取了“設(she)置分風(feng)管及設(she)定主風(feng)管與分風(feng)管間距”的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術。

    燃(ran)(ran)(ran)料(liao)分級燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)是首先只送入(ru)部分燃(ran)(ran)(ran)料(liao),使(shi)(shi)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)在富氧條件下燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao);之后再將剩余燃(ran)(ran)(ran)料(liao)送入(ru)爐膛,使(shi)(shi)其在富燃(ran)(ran)(ran)料(liao)缺氧環境下燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)并生成(cheng)(cheng)NH3和(he)CO等還原劑,與(yu)NO發(fa)生還原反應生成(cheng)(cheng)N2,由此(ci)抑制NOx生成(cheng)(cheng)。此(ci)方法可實現約(yue)50%的NOx減(jian)排效率。龔光輝[4]等發(fa)明了一種(zhong)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)分級燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)低NOx燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)器(qi),實現燃(ran)(ran)(ran)料(liao)分級和(he)多點分散燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)。

   煙(yan)(yan)氣(qi)再循環是將鍋(guo)爐尾部(或(huo)空預器前抽(chou)取)部分低(di)溫(wen)煙(yan)(yan)氣(qi)直(zhi)接送(song)入爐膛或(huo)與一次風(feng)、二次風(feng)混合后送(song)入爐內,降低(di)了(le)燃(ran)燒區域的溫(wen)度(du)和氧濃度(du),由此降低(di)NOx的生(sheng)成(cheng)量(liang)。當煙(yan)(yan)氣(qi)再燃(ran)循環率為(wei)15%~20%時,可降低(di)NOx生(sheng)成(cheng)量(liang)25%左右,電廠(chang)煙(yan)(yan)氣(qi)再循環率可控制在(zai)10%~20%,NOx脫除率小于20%。

   王(wang)歡等發明了一種帶(dai)有煙(yan)氣再循(xun)環的特殊循(xun)環流化床鍋(guo)爐,將引風機的出口由煙(yan)氣再循(xun)環管(guan)與爐膛底部連通。低NOx燃(ran)燒(shao)器(qi)是根據燃(ran)燒(shao)過程中降低NOx生(sheng)成的原理而設計(ji)的新型燃(ran)燒(shao)器(qi)。

    例如(ru),根據分級燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)原理設計的(de)(de)分段(duan)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)器(qi);利(li)用助燃(ran)(ran)空(kong)氣(qi)的(de)(de)壓頭、把部(bu)(bu)分燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)煙氣(qi)吸進燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)器(qi)中與空(kong)氣(qi)混合(he)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)的(de)(de)自(zi)身再循環燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)器(qi);使一(yi)部(bu)(bu)分燃(ran)(ran)料作(zuo)過濃燃(ran)(ran)燒(shao)(shao),另(ling)一(yi)部(bu)(bu)分燃(ran)(ran)料作(zuo)過淡(dan)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao),但整(zheng)體上空(kong)氣(qi)量保持不(bu)變,即(ji)兩部(bu)(bu)分都在偏離化學當量比(bi)下燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)的(de)(de)濃淡(dan)型燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)器(qi)。