电站燃煤锅炉降低氮氧化物排放的措施

电力18讯：    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。
中
　　华人民共和国国家标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223－1996），根据近几年我国已开始引进锅炉低氮燃烧技术，为促进该技术推广发展，及早控制火电行业氮氧化物的排放，首次规定了排放氮氧化物的标准限值；氮氧化物排放标准适用Ⅲ时段－1997年1月1日起环境影响报告书待审查批准的新、扩、改建火电厂。
    北京1999－05－01开始实施的北京市地方环境标准《燃烧锅炉氮氧化物排放标准》相对国家标准则更为严格。




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。
3．3磨煤机煤粉分离器的研究

　　美国巴威公司有旋转型的煤粉分离器。德国在一些机组改造时也改用旋转分离器。在三菱低NOX燃烧系统中的中速磨煤机或钢球磨煤机上部装有三菱旋转式分离器（MRS）。如同常规分离器一样，从MRS出来的粗粉再次磨成细粉进入燃烧器。在MRS的旋流叶的作用下可提供更合适的煤粉级配，同样筛孔下的煤粉细度，例如筛孔尺寸为74μm，新型分离器给出的粗粒的煤粉（R149）要比常规分离器的少得多。这对燃烧过程的经济性具有很大意义，因为在应用各种降低NOX技术方法时，正是未燃尽的粗煤粒增大了排放物和飞灰含碳量。
3．4三级燃烧技术

　　在上部燃烧器上方的燃烧室加入少量燃料，并且通常不需加风，而是加入再循环烟气，由此使燃烧室中生成还原区。向上述燃烧室加入少量燃料，能使未完全燃尽的燃烧产物再燃，直到烟气离开燃烧室为止，这样可降低NOX排放。

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<