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氮氧化物排放计算方法和排放标准?

氮氧化物排放计算方法和排放标准?

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  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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献中指出当地的燃料的Nar可高达1.1%。有文献指出:对固态排渣炉而言,有80%的NOX是由燃料中的氮生成的。

  根据我国和我省的现状,对现有机组适宜采用而且切实可行的降低NOX的方法是:改进锅炉运行方式和提高控制燃烧技术。不夜城娱乐!一般认为,通过燃烧调整,可使NOX的排放降低15%~25%以上。同时更为重要的要有具体的落实措施:如实现送风和送粉均匀的监控装置。

  近期实际可行的降低NOX的方法是(按重要性排列):粉管道间的燃料平衡(目标是±5%);燃烧器间的送风平衡(CO<70 mg/L,在低氧的条件下);一次风煤比(根据磨煤机的设计和煤种,尽可能采用低值);调整煤粉细度(根据煤的品质);尽可能提高OFA的风箱压力;减少过剩空气 ;炉膛吹灰的控制。

  如对冲燃烧方式锅炉的每个燃烧器的送风平衡的实现,较为可行的办法是在实现燃料平衡后,利用停炉期间安装的省煤器出口永久性烟气多点网格取样测点,由测试工程师循环测试多点(通常可多至24点)的CO、O2和NOX,在每点的CO含量应较低,理想的值是小于40 mg/L,如果存在较高的CO,将调整相应的单个和相关组的燃烧器的风环,以消除高CO,一旦此目标实现,再降低O2,然后重复以上过程。

  对 于我省125 MW、200 MW机组采用的一次 风集中送粉燃烧器,可采用各层燃烧器燃料分配调整的简单而有效的方法来降低NOX。

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