燃煤電站NO的產(chǎn)生機理及其影響因素 燃燒過程中NQ.的生成機理比350，要復雜得多，煙氣中NO，的濃度也不像30.那樣可由然的含硫量計算得出，N0.的生產(chǎn)量與燃燒 方式特別是燃燒溫度，過量散空氣系數(shù)和解（話易購停留時間等因素密切相關(guān)，研究燃燒過程的NO.生成機理對有效抑制它的產(chǎn) 生具有重。意義。目前，燃煤電站按常規(guī)燃燒方式產(chǎn)生的NO，主要包括一氧化氮（NO）、二氧化食（N0）及少量N2O等，其中NO 占90%以上，NO2占5%~10%。因此，NO.的生成量與排放量主要取決于NO。根據(jù)NO.生成機理，煤炭燃燒產(chǎn)生NO。的主要機理有以下 三個方面：（1）燃料型NO，（FuelNO。)，是由燃料中氮化物熱分解產(chǎn)生的；（2）快速型或瞬時型NO，（prompt NO。)，是由 空氣中的N2與燃料中的碳氫離子團反應生成的；（3）熱力型NO。（Thermal NO,)，是由空氣中N2在高溫下氧化生成的。燃燒過 程中產(chǎn)生何種類型的NO。決定于燃料（組成和氮分含量）、鍋爐（形式和運行條件)等因素，常用化石燃料在一般鍋爐工況下產(chǎn) 生的NO。如圖1-4所示（條件：無NO.減排措施、燃煤采用干底對置爐、燃油采用蒸汽噴嘴、重油含氮1%、輕油含氮0.2%）。由 圖1-4可見，鍋爐燃煤產(chǎn)生的NO。以燃料型為主；燃用天然氣時，以熱力型為主；燃油時，情況介于兩者之間，重油含氮量高， 則燃料型NO.居多，輕油含氮量低，則熱力型N0.居多。對于燃煤電站煙氣中NO_的生成，上述三種機理類型的NO，均有，燃煤電 站燃燒過程中三種機理對NO，生成量的貢獻如圖1-5所示。由圖1-5可以看出，在燃燒溫度低于500℃時，煙氣中的NO.絕大多數(shù)屬 于燃料型的NO.，熱力型和快速型的量相對較少，因此采取相關(guān)措施有效控制燃料型NO.的產(chǎn)生就能控制煙氣中NO.的含量。下一 節(jié)將對影響燃煤電站NO生成的因素進行進一步說明。 ....................................................................................................... 燃煤電站煙氣中NO，排放量的控制技術(shù) 燃燒后居對NO.排放量的控制技術(shù)主要是指煙氣脫硝凈化技術(shù)，即把已生成的NO.還原為.從而脫除煙氣中的NO，按治理工藝可分 為濕法脫確和干法脫確。有工業(yè)業(yè)績的脫確技術(shù)主要包括酸吸收法、堿吸收法、選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、吸附 法、等離子體活化法等。此外，近十幾年來國內(nèi)外一些科研人員還開發(fā)了用微生物來處理含NO，廢氣的方法，成為研究的熱點。（一）濕法煙氣脫硝技術(shù)濕法煙氣脫硝是利用液體吸收劑將NO.溶解的原理來凈化燃煤煙氣的，其最大的障礙是NO很難溶于水， 往往要求將NO首先氧化為NO2，為此一般先將NO通過與氧化劑03、ClO,或KMnO，反應，氧化生成NO2，然后NO，被水或堿性溶液吸 收，實現(xiàn)煙氣脫硝。（二）干法脫硝技術(shù)與濕法煙氣脫硝技術(shù)相比，干法煙氣脫硝技術(shù)的主要優(yōu)點是：基本投資低，設(shè)備及工藝過程簡單，脫除NO。的效率也較高，無廢水和廢棄物處理，不易造成二次污染，目前有工程應用的主要技術(shù)有選擇性催化還原法 （SCR)脫硝技術(shù)、選擇性非催化還原法（SNCR）脫硝技術(shù)、電子束治理技術(shù)等。選擇性非催化還原法（SNCR）脫硝技術(shù) SCR技術(shù)的催化劑費用通常占到SCR系統(tǒng)初始投資的50%~60%，其運行成本在很大得度上受催化劑壽命的影響，選擇性非催化氧化 還原法（Selective Non-Catalytic Reduction，ANCR）應運而生。其基本原理是把含有NH，基的還原劑（如氨、尿素、氨水、 碳酸氫銨每）噴入爐膛溫度為800~1200℃這一狹窄的溫度范圍區(qū)域，在沒有催化劑的情況下，該還原劑迅速熱分解或揮發(fā)成NH3 并與煙氣中的NO，進行反應，使得NO,還原成N2和H20，而且基本上不與02發(fā)生作用。SNCR法的還原劑可以是NH3、尿素或其他氨 基，其反應機理也較復雜。當以尿素為還原劑時，其工藝流程見圖1-15，其反應方程式可簡單表示為 H?NCONH2+2NO+1/202=-2N2+CO2+2H20同 SCR工藝類似，SNCR工藝的NO，的脫除效率主要取決于反應溫度、NH3與NO，的化學計量比、混合程度、反應時間等。研究表 明，SNCR工藝的溫度控制至關(guān)重要，若溫度過低，NH3的反應不完全，容易造成NH3泄漏；而溫度過高，NH3則容易被氧化為NO， 抵消了NH,的脫除效果。溫度過高或過低都會導致還原劑損失和NO，脫除效率下降。通常，煤粉爐設(shè)計合理的SNCR工藝能達到 30%~50%的脫除效率，循環(huán)流化床鍋爐SNCR系統(tǒng)的效率可以大于50%。選擇性非催化還原法工藝，最初由美國的Exxon公司發(fā)明， 并于1974年在日本成功投入工業(yè)應用，20世紀80年代末歐盟國家一些燃煤電站也開始了SNCR技術(shù)的工業(yè)應用，美國的SNCR技術(shù)在 燃煤電站的工業(yè)應用是從90年代初開始的。目前國內(nèi)的江蘇利港三期2x600MW、江蘇閥山一期2×600MW機組、華能伊敏2×600MW 電廠、廣州瑞明電力公司2x125MW機組已經(jīng)建成投運，其他還有廣州梅山熱電廠、南海江南發(fā)電廠等小型機組也先后投人運營。該法的優(yōu)點是不需要催化劑，投資較SCR法小，比較適合于環(huán)保要求不高的改造機組，但存在如下一些問題：①效率不高；②反 應劑和運載介質(zhì)（空氣）的消耗量大；③氨的進漏量大；④生成的（NH,）250。和NH。HSO,會腐蝕和堵塞下游的空氣預熱器等設(shè) 備。（三）電子束治理技術(shù)電子束（Electron Beam，EB)法的原理是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束，直接照贊處理的氣體， 通過高能電子與氣體中的氧分子發(fā)水分子能撞，使之器解、電高，形成非平衡等離子體，其中所產(chǎn)生應，使之氧花去除高高生的 大量活性粒子（如O日、02-和HO5等）與污染物進行反16。許多國家已經(jīng)建立了一批電子束試驗設(shè)施和示范車間。日本、德國、 美國和波蘭的示范車間運行結(jié)果表明，這種電子系統(tǒng)去除SO2的總效率通常超過95%，去除NO。的效率達到80%~85%。電子束照射 法脫除NO。的技術(shù)，是當今煙氣系統(tǒng)脫硝的一項新技術(shù)，可以同時處理大型燃煤電站的SO2、NO。和飛難灰，但電子束照射法仍 有不少缺點：①能量利用率低，當電子能量降到3eV以下后，將失去分解和電離的功能，剩余的能量將浪費掉；②電子束法所采 用的電子槍價格昂貴，電子槍及靶窗的壽命短，所需的設(shè)備及維修費用高；③設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜，占地面積大，X射線的屏蔽與防護 費用較大。上述原因限制了電子束法的實際應用和推廣。