1概述
氮氧化物NOX是燃煤電廠煙氣排放三大有害物(SO2,NOX及總懸浮顆粒物TSP)之一。從污染角度考慮的氮氧化物主要是NO和NO2,統(tǒng)稱為NOX。在絕大多數(shù)燃燒方式下,主要成分是NO,約占NOX的90%多。NO是無色、無刺激氣味的不活潑氣體,在大氣中的NO會迅速被氧化成NO2。NO2是棕紅色有刺激性臭味的氣體。NOX可刺激肺部,使人較難抵抗感冒之類的呼吸系統(tǒng)疾病,呼吸系統(tǒng)有問題的人士如哮喘病患者,較易受二氧化氮影響。
NOX的生成主要由熱力NOX和燃料NOX兩部分組成,前者由參與燃燒的空氣中所含的N2生成,后者由燃料本身的氮元素生成。
在燃燒過程中降低NOX的生成的主要手段是采用分級燃燒,降低燃燒區(qū)域的氧濃度和降低火焰溫度。此外還可以采用煙氣處理技術在燃燒后降低煙氣中NOX含量。
2國內外排放標準的比較
目前NOX的允許排放量標準在全世界傾向于更嚴格。各國對NOX的排放限制各不相同,限制非常嚴格的如德國,對300MW以上的機組,規(guī)定了200mg/m3的嚴格標準(本文所指NOX的數(shù)值如無特別說明,為標準狀況下,O2=6%,NOX為按NO2計算的干煙氣中NOX含量),按這一標準,僅采用燃燒技術的改進目前是無法實現(xiàn)的,必須安裝煙氣凈化處理的特殊裝置。
3國外降低NOX排放的研究
采用LNB(低NOX燃燒器)可降低NOX排放40%~65%。采用LNB時一般與燃盡風(OFA)燃燒配合實施。
3.1低NOX燃燒器
(1)直流濃淡燃燒器
最為典型的是日本三菱的PM型(PollutionMinimum)燃燒器。其特點使用最簡單的慣性煤粉濃縮器將一次風煤粉流分為兩股,一股為富燃料風粉流,另一股為貧燃料風粉流。
(2)旋流濃淡燃燒器
通過改進燃燒器出口結構,形成分級燃燒,降低NOX排放。國外B&W公司,MitsuiBabcock公司等不斷有新的業(yè)績。
3.2燃盡風(OFA)燃燒
大約占10%~25%的二次風從燃燒器上方設置的燃盡風噴口送入爐膛。其目的使燃燒器的爐內燃燒分2個階段:主燃燒區(qū)火焰溫度降低,熱力型和燃料型NOX生成均減少,當煙氣上升至OFA噴口時,未完全燃燒的燃料可燃物和部分還原性氣體重新燃燒,此處燃燒溫度低于主燃燒區(qū),保證降低NOX和完全燃燒。
3.3磨煤機煤粉分離器的研究
美國巴威公司有旋轉型的煤粉分離器。德國在一些機組改造時也改用旋轉分離器。在三菱低NOX燃燒系統(tǒng)中的中速磨煤機或鋼球磨煤機上部裝有三菱旋轉式分離器(MRS)。如同常規(guī)分離器一樣,從MRS出來的粗粉再次磨成細粉進入燃燒器。在MRS的旋流葉的作用下可提供更合適的煤粉級配,同樣篩孔下的煤粉細度,例如篩孔尺寸為74μm,新型分離器給出的粗粒的煤粉(R149)要比常規(guī)分離器的少得多。這對燃燒過程的經(jīng)濟性具有很大意義,因為在應用各種降低NOX技術方法時,正是未燃盡的粗煤粒增大了排放物和飛灰含碳量。