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降低NOX和SO2排放量的措施1影响NOX排放量的主要因素NOX是燃料中含氮化合物和助燃用空气中氮气在高温燃烧过程中生成的。它不仅与燃料特性有关,而且与一次风率、飞灰再循环倍率、负荷率、脱硫剂等运行工况有关。(1)一次风率ω1的影响。在过量空气系数一定的情况下,一次风率增大,二次风率相应地降低,通过如下平衡关系式还原NO:NO+CO→12N2+CO2(1)NO+H2→12N2+H2O(2)为有效控制NOX排放,削弱NOX的生成环境,二次风送入点上部应为富氧区,下部为富燃料区。当一次风率提高时,二次风送入点的下部还原气氛减弱,CO浓度下降,降低了NOX被还原分解的速率,使NOX的生成量增加,对75t/h循环流化床锅炉的测试也证明了这一点。当一次风率ω1由40%增加到85%时,排放的NOX质量分数则由100×10-6增加至400×10-6。(2)飞灰再循环的影响。对一般的动力燃煤,提高飞灰再循环倍率有助于提高燃烧效率。飞灰再循环主要经反应(3)、(4)降低NOX排放量。再循环增加了床内的含碳量,使NOX的排放大大降低。NO+C→12N2+CO(3)2NO+C→N2+CO2(4)(3)负荷率的影响。增大负荷率,增加给煤量,燃烧室及尾部受热面处的烟温随之增高,挥发分N生成的燃料型NOX随之增加。(4)石灰石脱硫剂的影响。循环流化床锅炉脱硫主要依靠在燃料中加入脱硫剂(如石灰石)的作用。为提高脱硫效率,要求有一定的Ca/S(mol比)。在脱硫剂种类、粒径不变的情况下,随着Ca/S的增大脱硫效率提高,但多余的CaO是生成NOX反应的催化剂,使NOX的排放量增加,二者是矛盾的。因此,为保证脱硫效率又使NOX排放量得到控制,应选择合理的Ca/S和飞灰再循环倍率。2影响SO2排放量的主要因素由于硫的化学活性比较高,在燃料完全燃烧时,燃料中的可燃硫将首先全部转化为SO2。SO2排放量不仅受脱硫剂特性的影响,而且与运行中过量空气系数、床温、脱硫剂的粒径、Ca/S等因素有关。(1)过量空气系数α的影响。过量空气系数α对SO2排放量的影响主要取决于下列反应:55CaSO4+4CO→CaS+4CO2(5)CaSO4+CO→CaO+SO2+CO2(6)CaO+SO2→CaS+32O2(7)在还原气氛下,反应(5)、(6)向正方向进行,随着过量空气系数α的提高,还原气氛逐渐减弱,反应(5)、(6)受到抑制,CaO的生成量减少,反应(7)也受到抑制。但α提高,O2浓度随之提高,使反应(8)得以顺利进行,从而提高脱硫效率。CaO+SO2+12O2→CaSO4(8)(2)石灰石脱硫剂的影响。采用石灰石作为脱硫剂,在粒径不变的情况下,Ca/S增加使SO2与石灰石的接触面积增大,反应的概率增加,脱硫效率提高。在Ca/S一定的情况下,采用粒径较小的石灰石,易使SO2扩散到脱硫剂核心,反应接触面积加大,使脱硫效果得到提高。(3)床温的影响。流化床温对SO2排放量的影响很大,温度对石灰石反应活性、固体产物分布及孔隙堵塞特性等均有较大的影响,从而影响脱硫剂的利用率。当床温800℃时,煅烧反应速率明显下降,石灰石煅烧产生CaO的速度限制了脱硫反应的进行。当床温900℃时,CaO内部的孔隙结构发生烧结而减缓了CaO与SO2的反应速率,导致脱硫效率的降低。因此,在较小的Ca/S下,为达到90%以上的脱硫效率,床温一般应控制在840～900℃范围内。(4)循环倍率对SO2排放的影响。循环倍率越高,脱硫效率也越高,这是由于飞灰再循环延长了石灰石在床内的停留时间,提高了脱硫剂的利用率。在相同脱硫效率时,提高循环倍率,还可降低Ca/S,减少NOX的排放。工艺中,生物燃料(例如森林中的废料、碎片,树皮,干净的碎木片和农作物废料)首先要过筛,然后在粉碎机中被粉碎,接着磨细为生物燃料颗粒,最后通过专门的生物燃料、煤喷燃器(RI-BIO)送入到锅炉中去。生物燃料和煤的混合可以有2种方法:(1)被磨细的生物燃料流在接近喷燃器区的地方加入到煤粉流中,这样生物燃料和煤粉在进入炉膛之前就混合了;(2)生物燃料是通过一个专门的中心管加入到炉膛的,这样生物燃料和煤粉颗粒是在火焰中混合的。在每一个不同案例中这2种混合方式的不同结果及其缺点均已用计算机流体动力学(CFD)建模工具(ARDEMUS)进行了评估,因此可以保证达到最佳的燃烧状态。使用这种新的混烧技术有可能用生物燃料取代5%～30%的煤。这种新工艺的第1个示范工程将在最近开始建设。7结语在旋流喷燃器和墙式喷燃器中,通过火焰稳定技术产生的高温还原火焰已大大降低了NOX的排放。现在,按同样的原理也可用在切向燃烧锅炉上,运用该技术,再结合火上风系统,有可能大大降低NOX排放,同时又保持飞灰中的低含炭量。在主燃烧区中带有按空气动力学设计的喷燃器有可能达到50%～80%的脱氮效率,而且不久即可在实际运行的锅炉上达到50～70mg/MJ的排放水平。