1概述
氮氧化物NOX是燃煤电厂烟气排放三大有害物(SO2,NOX及总悬浮颗粒物TSP)之一。从污染角度考虑的氮氧化物主要是NO和NO2,统称为NOX。在绝大多数燃烧方式下,主要成分是NO,约占NOX的90%多。NO是无色、无刺激气味的不活泼气体,在大气中的NO会迅速被氧化成NO2。NO2是棕红色有刺激性臭味的气体。NOX可刺激肺部,使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病,呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者,较易受二氧化氮影响。
NOX的生成主要由热力NOX和燃料NOX两部分组成,前者由参与燃烧的空气中所含的N2生成,后者由燃料本身的氮元素生成。
在燃烧过程中降低NOX的生成的主要手段是采用分级燃烧,降低燃烧区域的氧浓度和降低火焰温度。此外还可以采用烟气处理技术在燃烧后降低烟气中NOX含量。
2 国内外排放标准的比较
目前NOX的允许排放量标准在全世界倾向于更严格。各国对NOX的排放限制各不相同,限制非常严格的如德国,对300 MW以上的机组,规定了200 mg/m3的严格标准(本文所指NOX的数值如无特别说明,为标准状况下,O2=6%,NOX为按NO2计算的干烟气中NOX含量),按这一标准,仅采用燃烧技术的改进目前是无法实现的,必须安装烟气净化处理的特殊装置。又如排放限额处于中等水平的前苏联,其1993年起执行的标准如表1。
3 国外降低NOX排放的研究
采用LNB(低NOX燃烧器)可降低NOX排放40%~65%。采用LNB时一般与燃尽风(OFA)燃烧配合实施。
3.1 低NOX燃烧器
(1)直流浓淡燃烧器
最为典型的是日本三菱的PM型(PollutionMinimum)燃烧器。其特点使用最简单的惯性煤粉浓缩器将一次风煤粉流分为两股,一股为富燃料风粉流,另一股为贫燃料风粉流。
(2)旋流浓淡燃烧器
通过改进燃烧器出口结构,形成分级燃烧,降低NOX排放。国外B&W公司,Mitsui Babcock公司等不断有新的业绩。
3.2燃尽风(OFA)燃烧
大约占10%~25%的二次风从燃烧器上方设置的燃尽风喷口送入炉膛。其目的使燃烧器的炉内燃烧分2个阶段:主燃烧区火焰温度降低,热力型和燃料型NOX生成均减少,当烟气上升至OFA喷口时,未完全燃烧的燃料可燃物和部分还原性气体重新燃烧,此处燃烧温度低于主燃烧区,保证降低NOX和完全燃烧。
3.5烟气处理技术
烟气处理技术,如SCR(选择催化还原法)和SNCR(选择非催化还原法),AC(活性碳法)和DESONOX/SNOX(催化剂联合脱硝脱硫)等。
目前大部分锅炉不采用SNCR方法。目前世界上适用于SCR技术的设备还处于供不应求的状况。
4我省NOX的排放情况
我国燃煤电站锅炉固态除渣炉NOX的排放范围为600~1200 mg/m3,其中直流燃烧器600~1000 mg/m3,旋流燃烧器为1000~1200 mg/m3。浙江省内电站燃煤锅炉均为固态除渣,主要是直流燃烧器,采用旋流燃烧器的锅炉数量近年来有所增加。省内NOX的排放数据较国内平均状况要好,根据已有的测量数据,其大致范围是直流燃烧500~820 mg/m3,旋流燃烧为600~850 mg/m3。影响锅炉NOX排放的因素主要有燃料种类,炉膛容积热负荷,燃烧器结构,运行方式等有关。分析我省电站锅炉的NOX的测量数据较国内普遍情况要好,其原因是燃料中氮含量较低(Nar=0.6%~0.7%),而外省的一些技术文献中指出当地的燃料的Nar可高达1.1%。有文献指出:对固态排渣炉而言,有80%的NOX是由燃料中的氮生成的。
5 省内降低氮氧化物排放措施
根据我国和我省的现状,对现有机组适宜采用而且切实可行的降低NOX的方法是:改进锅炉运行方式和提高控制燃烧技术。一般认为,通过燃烧调整,可使NOX的排放降低15%~25%以上。同时更为重要的要有具体的落实措施:如实现送风和送粉均匀的监控装置。
参考文献
[1] 欧洲经济委员会,徐智勇等译.氮氧化物排放控制技术经验总结.1994.5
[2] C arolAnn Giovando Environmental technologies helpmeetstrictregulations Power Vo1 144 No.3 2000