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如何才能实现低氮燃烧从而降低氮氧化物的排放,达到环境排放的标准

生物质锅炉氮氧化物排放控制技术有哪些呢?如何才能实现低氮燃烧从而降低氮氧化物的排放,达到环境排放的标准呢?

一、低氧燃烧

低氧燃烧技术一般是在尽可能接近理论空气量的前提下,降低输入生物质锅炉的空气量。一般情况下可降低NOx排放15%—20%。但如果炉内的氧量过低(一般在3%)以下,生物质燃料就会不完全燃烧,CO浓度和飞灰含碳量急剧增加,增大化学不完全和机械不完全损失,降低了锅炉效率。同时,炉内产生的还原性气氛,会降低水冷壁附近灰的融点,引起水冷壁面结渣和高温腐蚀。

二、空气分级燃烧

空气分级燃烧技术是将燃烧所需的氧分两次送入炉膛,第一次是向主燃烧区送入一般为80%左右的氧量,使主燃烧区形成“富燃料燃烧”,第二次在燃尽区向炉膛送入剩余的氧量,形成“富氧燃烧”。在富燃料阶段,由于氧量较低,抑制了热力型NOx的生成,同时,由于缺氧造成生物质燃料不完全燃烧所生成的中间产物(HCN和NH3),会还原已生成的NOx,减少燃料型NOx的生成。在富氧燃烧阶段,由于送入剩余的氧量,会使未燃尽的燃料烧殆尽,但由于此区域的温度较低,所以新生成的NOx量较小,总体上降低了N0x排放。

三、选择性非催化还原脱硝(SNCR)技术

选择性非催化还原(SNCR)是在没有催化剂存在的条件下,在850—1100℃范围内利用还原剂将生物质燃烧后烟气中的NOx还原为无害的氮气和水。该技术一般采用氨或尿素为还原剂,还原剂通常注进炉膛或者紧靠炉膛出口的烟道,在高温下还原剂迅速热分解,并与烟气中的NOx进行还原反应生成N2和H20。最主要的化学反应方程式为:

氨为还原剂:4NH3+4NO+O2 →4N2+6H20

尿素为还原剂:(NH2)2CO →2NH2+C0;NH2+NO→N2+H20;CO+NO→N2+CO2

还原剂必须注入最佳温度区,以确保上述反应占主导;如果温度超过反应温度窗口,氨就会被氧化成NOx;如果温度低于所适宜的区间,残留的氨量将会增加。主要的副反应方程式如下:

4NH3+5O2 →4N0+6H20

生物质锅炉使用SNCR技术降低氮氧化物排放量时,脱硝率可达到75%,但是实际应用中,考虑到NH3损耗和NH3泄露等问题,SNCR的设计效率为50%左右。

四、选择性催化还原脱硝(SCR)技术

选择性非催化还原(SCR)是目前国际上各类直燃锅炉普遍采用的减少NOx排放的方法,其脱硝效率能达到90%以上。SCR技术的基本原理是通过还原剂(如NH3)在适当的温度并有催化剂存在的条件下,把NOx转化为对大气中天然存在的N2 和H20。其主要反应方程式为:

6NO+ 4NH3 →5N2+6H20;6NO2+ 8NH3 →7N2+12H20

SCR技术脱硝效率高,理论上可接近100%的脱硝率。在商用生物质锅炉烟气SCR脱硝系统中,设计脱硝率可大于90%。由于维持这种高效率费用高,实际SCR系统的操作效率在70%~90%之间。由于技术的成熟和较高的脱硝效率,SCR技术已成为生物质电厂烟气脱硝的主流技术。

 

 

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