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生活垃圾焚烧锅炉氨水脱硝喷枪的使用及技术探讨
编辑:九五至尊vi手机版  来源:九五至尊游戏平台手机版   发布时间:2017-11-08

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随着全球经济快速发展和城市化进程的加快,城市土地越发趋于紧张,垃圾焚烧厂的建设和投运,有效缓解城市生活垃圾堆放所需场所问题。焚烧后垃圾重量减轻80%~85%[1]、体积减少95%~96%[1],垃圾中的细菌等有害物质经焚烧后也被消除,有效控制了生活垃圾所带来的二次污染;垃圾焚烧所产生的热量还可以给城市供热或发电,变废为宝。

但垃圾焚烧厂同燃煤、燃油等发电厂一样,排入大气环境中的烟气也会含有一定量的烟尘颗粒物,HCl、HF、SO2和NOx酸性气体以及二恶英类卤代化合物等大气污染物[1]。对此,我国的生活垃圾电厂在尾部均设计并安装脱酸反应塔、布袋除尘器等烟气净化设施,成功控制了烟尘、颗粒物和易溶性酸性气体。但烟气中的NOx,由于绝大部分为NO[1,2],不易溶于水,通过现有的脱酸反应塔不能有效去除,致使高浓度排放。国家即将颁发的修订版《生活垃圾焚烧污染控制标准》目前正处于征求意见稿阶段,该标准一经正式颁发,多数垃圾焚烧电厂尾气中的NOx将大大超标,必须实施切实可行的NOx控制措施。

本文将对生活垃圾焚烧电厂可能采取的切实可行脱硝技术进行探讨。
      1垃圾焚烧电厂NOx产生机理
      1.1燃料型NOx(Fuel NOx)
      生活垃圾焚烧电厂的燃料有两类,一类为城市生活垃圾本身所带有的有机类含氮化合物,另一类为在垃圾焚烧炉启动、停运或垃圾热值不够时所添加煤、重油或天然气等助燃燃料含有的含氮化合物,这两种燃料所含有的含氮化合物在垃圾焚烧炉内经高温燃烧后生成NOx。燃料型NOx在所有生成NOx中所占比例最高。
      1.2热力型NOx(Thermal NOx)
      为确保生活垃圾充分燃烧所需的空气,鼓入垃圾焚烧炉中,其中的N2在高温条件下被氧化为NOx即生成热力型NOx。在焚烧炉炉膛的高温、高过量助燃空气区域易生成热力型NOx。
      1.3快速型NOx(Prompt NOx) 
      快速型NOx指燃烧过程中,由助燃空气中的氮和燃料中的碳氢离子团(CH)等反应而生成NOx。与燃煤锅炉类似,快速型NOx在垃圾焚烧炉中生成量亦很少,可忽略[2~4]。
      总体而言,垃圾焚烧过程中生成的NOx主要为NO和NO2,其中NO占据90%以上;NOx类型主要为燃料型NOx,另有少量热力型NOx。
      2垃圾焚烧电厂NOx控制技术
      针对垃圾焚烧电厂中NOx生成机理,对应的NOx控制技术主要分两类:一类针对燃烧过程进行控制,减少NOx的生成;另一类对已经生成的NOx进行脱除。
      2.1燃烧过程控制技术
      在燃烧过程中的控制技术主要有:低过量空气系数、分级燃烧方式和烟气再循环等技术,以尽量降低炉膛内的温度和过量空气系数。与此同时,为确保垃圾充分燃烧,以降低CO和二恶英类物质的生成,燃烧过程中控制NOx生成的技术应用较有限,势必转向烟气治理技术。
      2.2烟气脱硝技术
      针对烟气中已生成NOx进行脱除的技术主要有选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,即SCR技术)和选择性非催化还原技术elective Non-Catalytic Reduction,即SNCR技术)。
      2.2.1SCR技术
含有氨基的还原剂与催化剂在温度窗口为200~450区间,快速、高效地将焚烧炉内烟气中的NOx选择性地还原为N2。SCR布置方式可采取高温高尘(High dust system)、高温低尘(Low dust system)和低温低尘(Tail-end system)这三种布置方式。采用高温高尘布置,SCR反应器布置在省煤器与空预器之间,工程上多为此种布置方式;高温低尘布置方式,SCR反应器布置在除尘器后,此时除尘器需采用高温除尘器,造价较高,工程上应用极少;低温低尘布置方式的SCR反应器布置在脱硫除尘之后。

在垃圾焚烧炉中,由于生成的重金属含量较之大型火电厂高,更易引起催化剂中毒,大大削弱催化剂活性,在垃圾处理规模为33t/h的意大利Brescia垃圾焚烧厂采用高温高尘布置进行试验,运行2年后,催化剂腐蚀、堵塞严重,目前尚未有大规模的工程应用[5]。就垃圾电厂来说,工程上切实可行的多为低温低尘方式,如图1所示[3],但此种布置方式的SCR脱硝装置,由于要采用热源,如本例的天然气对烟气再加热,其额外能源消耗巨大,运行费用十分昂贵。

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