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氮氧化物形成及控制技术

发布时间:2017-10-12 11:28:12  浏览次数:

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目前针对NOx的形成原理可以从3个方面进行控制:原料控制、过程控制及末端控制。烟气中的NOx一般可分为2类,第一类为燃料中固定氮生成的NOx,称为燃料NOxF-NOx;第二类由燃烧过程中空气中的N2转化形成,称为热力型NOxT-NOx

一、原料控制即控制所用燃料的氮元素质量分数由文献可知:当燃料中氮的含量超过其质量的0.1%时,燃料氮转化为NOx的量会成为主要成分。煤、重油和其他高含氮燃料,燃料型氮氧化物的生成是主要的,通过控制所用燃料的氮元素质量分数可有效控制NOx排放量。

 

二、过程控制是通过控制燃烧过程降低NOx的产生。天然气、轻油等低氮燃料,大多数研究表明,热力型NOx的生成主要与火焰最高温度、氧的浓度等因素有主要关系,热力型NOx的生成速率与温度呈指数关系随着温度的升高而迅速增加在燃烧温度低于1500℃时,几乎观测不到NOx的生成反应,当温度达到1500℃时,温度每提高100℃,反应速度将增加6~7倍。

目前抑制主要有以下几个手段:

1、低氧燃烧:在较高燃烧效率下适当降低一次风量和总风量,既能有效控制燃料NOx又因降低火焰温度而使热力型NOx减少

2、浓淡燃烧技术:这种方法是让一部分燃料在空气不足的条件下燃烧,即过氧燃烧;另一部分在空气过剩的条件下燃烧,即燃料过淡燃烧。无论是过氧燃烧还是过淡燃烧,其过剩空气系数都不等于1,故又称为非化学当量燃烧。当浓淡燃烧时,燃料过浓部分因氧气不足,燃料温度不高,所以,燃料型NOx和热力型NOx都会减少;燃料过淡部分因空气量过大,燃烧温度低,热力型NOx生成量也减少总的结果是NOx生成量低于常规值这一方法可用于燃烧器多层布置的电站锅炉

3、低NOx燃料器NOx燃烧器能够严格控制在紧靠燃烧器的范围内燃料与空气混合这样减少燃料型NOx的生成。燃烧器被设计成可以产生更长而温度又较低的火焰,既降低了燃烧温度,抑制热力型NOx生成又使得燃料与空气在火焰后半部完全混合火焰温度一般控制在1500℃以下。

 

三、末端处理是对烟气中的氮氧化物进行处理。对于燃烧天然气产生的氮氧化物,若燃烧过程未接触物料,烟气中氮氧化物浓度一般较低,无需处理可直接排放;若与物料接触,则可能浓度较高。过程控制对NOx降低率有限,一般需对烟气中的氮氧化物进行处理

按治理技术可分为干法和湿法。干法脱硝方法比较多,国内主要脱硝有非选择性催化还原法(SCNR)、选择性催化还原法(SCR)、吸附法和等离子体法;湿法有酸吸收法、碱吸收法、氧化吸收法和络盐吸收法。

目前因工业化需求,逐渐衍生出混合法,如SCNR~SCR混合法

另外考虑到SNCRSCR在热稳定性、化学稳定性、二次污染等方面的局限,目前国内外在研究一体化技术,是一种能在一套系统中实现对烟气中硫、氮高效去除,同时实现硫、氮资源化利用的新型烟气净化技术。其原理是采用有机催化剂,利用其强氧化性将难溶于水的NO氧化成可溶的高价氧化物,在有机催化剂作用下利用吸收塔内碱液脱硫脱硝。

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此外,除了干法和湿法脱硝技术外,还有一些新技术,包括微生物脱硝法、微波脱硝法,液膜法等。

1、微生物脱硝法原理:适宜的脱氮菌利用NOx作为氮源,将NOx还原成最基本无害的N2,而脱硝氮菌本身获得生长繁殖。

2、微波辅助催化分解技术原理:利用微波诱导活性炭、沸石等催化剂,使NOx直接分解为N2CO2或者水,并可使NO分解反应温度显著降低。

3、液膜法净化原理:其是利用液体对气体的选择性吸收,使低浓度的气体在液相中富集,液膜为含水液体,置于两组多微中空纤维管之间,构成渗透器。