脫硝技術(shù)

根據(jù)水泥窯氮氧化物的形成機理，水泥窯降氮減排的技術(shù)措施有兩大類：

一類是從源頭上治理?？刂旗褵猩蒒Ox。其技術(shù)措施：①采用低氮燃燒器；②分解爐和管道內(nèi)的分段燃燒，控制燃燒溫度；③改變配料方案，采用礦化劑，降低熟料燒成溫度。

另一類是從末端治理?？刂茻煔庵信欧诺腘Ox，其技術(shù)措施：①“分級燃燒 SNCR”，國內(nèi)已有試點；在歐洲,瑞士瑞特力（Rutli）燃燒器煙氣外循環(huán)技術(shù)比較成熟,其P系列機型帶煙氣外循環(huán)的燃氣燃燒器氮氧化物排放可以達到60mg/m3。②選擇性非催化還原法（SNCR），國內(nèi)已有試點；③選擇性催化還原法（SCR），歐洲只有三條線實驗；③SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，國內(nèi)水泥脫硝還沒有成功經(jīng)驗；④生物脫硝技術(shù)（正處于研發(fā)階段）。

總之，國內(nèi)開展水泥脫硝，尚屬探索階段，還未進行科學總結(jié)。各種設(shè)計工藝技術(shù)路線和裝備設(shè)施是否科學合理、運行可靠的脫硝效率、運行成本、水泥能耗、二次污染物排放有多少等都將經(jīng)受實踐的檢驗。

一、NOx氮氧化物的生成機制

       對于鍋爐來說，Nox的產(chǎn)生主要來自空氣中的氮氣和過量氧氣產(chǎn)生的熱力型Nox，熱力型NOx的產(chǎn)生和燃燒的溫度呈指數(shù)型關(guān)系，通常在燃燒溫度高于1000攝氏度的時候開始產(chǎn)生，而在1400度以上NOx的生成速度會急劇增加。部分鍋爐改造時改變了燃燒器的一、二次風噴口和燃盡風噴口的面積發(fā)生變化，致使一次風和二次風的混合推遲，這不利于煤粉的氣流著火和燃燒。下圖反映的是燃煤型鍋爐的NOx排放和溫度的關(guān)系，其中熱力型Nox的溫度關(guān)系同樣適合于鍋爐燃燒器。

燃煤型鍋爐的NOx排放和溫度的關(guān)系基于以上NOx的生長機制，低氮燃燒器的控制NOx的技術(shù)也主要著眼于兩個方向：

       1、降低火焰溫度；

       2、降低氧含量。

二、低氮燃燒器和超低氮燃燒器類型

       傳統(tǒng)的鍋爐燃燒器通常的NOx排放在120~150毫克左右。低氮燃燒器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃燒器。NOx排放在30毫克以下的通常稱為超低氮燃燒器。

       傳統(tǒng)的燃燒器的高NOx排放主要源于下述幾個原因：

       1、為了保證燃燒充分，采用了較大的過量空氣；

       2、燃燒溫度通常在1800度左右。

三、低氮燃燒器三、低氮燃燒器通?；谙铝屑夹g(shù)

       1.電子比例調(diào)節(jié)和氧含量控制技術(shù)；來控制氧含量；

       2.FGR煙氣再循環(huán)技術(shù)，來降低火焰溫度和氧含量；

       3.全預(yù)混的表面燃燒技術(shù)來降低火焰溫度和實現(xiàn)充分燃燒；

      上述技術(shù)中，通常是低氮燃燒器的必須配置。基于上述技術(shù)，市場的低氮燃燒器主要分為以下類型：

四、各低氮燃燒器優(yōu)缺點介紹

       1、FGR低氮燃燒器

        FGR低氮燃燒器通常能夠?qū)Ox在全火范圍內(nèi)控制到65毫克，極限大約在40毫克左右，進一步降低NOx排放可能導致燃燒不穩(wěn)定，或者犧牲可調(diào)比等弊端。

        2、表面燃燒超低氮燃燒器

        表面燃燒超低氮燃燒器通常能夠?qū)Ox在全火范圍內(nèi)控制到30毫克以內(nèi)，其優(yōu)點是安裝簡單，不需要FGR煙氣再循環(huán)管道；其主要缺點是需要過濾空氣，加大了維護工作量；同時氧含量在7%左右，降低了部分燃燒效率。

        3、表面燃燒 FGR超低氮燃燒器

        表面燃燒 FGR超低氮燃燒器結(jié)合了表面燃燒的NOx控制優(yōu)點和FGR降氧含量優(yōu)點，可以實現(xiàn)在全火范圍控制NOx到20毫克水平，同時控制氧含量在3%以內(nèi)，化燃燒效率。其主要短處是設(shè)備成本提高。

主要特點：

◆ 可根據(jù)要求進行非標定制；

◆ 可適應(yīng)多種燃料；

◆ 獨特的低壓力損失噴嘴設(shè)計，確保在低供氣壓力時穩(wěn)定運行；

◆ 適用任何安裝條件現(xiàn)場，結(jié)構(gòu)靈活、布局方便；

◆ 燃時，利用無焰燃燒 FGR技術(shù)，NOx排放低于30mg/m3；

◆ 燃料與助燃風雙分級，煙氣自形成內(nèi)循環(huán)，降低火焰溫度；

◆ 只需少量煙氣外循環(huán)，降低脫火及故障風險；

◆ 助燃風與燃料部分預(yù)先混合，能量在爐膛內(nèi)的分布更加合理；

◆ 對爐膛尺寸的要求不過嚴苛，降低鍋爐材料成本；

◆ 獨特的預(yù)防冷凝水措施，避免酸腐蝕及電器部件短路損害風險。

氮氧化物是造成大氣污染和霧霾的主要成因，已被多家部門證實。從去年起我國北京、鄭州、成都等地開展燃氣鍋爐低氮改造工程，并制定了燃氣鍋爐氮氧化物排放標準。

做為燃氣鍋爐者的企業(yè)--，在低氮燃氣鍋爐改造大潮中，敢為人先執(zhí)著,憑借2大先進低氮技術(shù)，鼎力推進大氣污染治理。

敢為人先 首推FGR低氮技術(shù)

“的成分主要是，其中既沒有氧也沒有氮?？僧斔紵郎囟鹊?500K以上時，空氣中的氮氣被氧氣氧化，于是產(chǎn)生了氮氧化物。韓國與日本國家一樣，缺乏能源和，價格比較昂貴，所以他們國家設(shè)計的燃燒器不僅要求低氮，更要求節(jié)能，高效，減少燃氣能源依賴和消耗（類似日韓的發(fā)動機一樣省油，水國燃燒器高效節(jié)能省燃氣）。降低氮氧化物排放，控制氧含量是關(guān)鍵，那么怎樣可的降低氧的濃度呢？”研發(fā)中心的任總監(jiān)介紹到，“我們經(jīng)過方案設(shè)計--試驗測試--反饋調(diào)試--調(diào)整方案這種不下百次的優(yōu)化調(diào)整，成功將FGR技術(shù)應(yīng)用到燃氣鍋爐上，并經(jīng)鍋檢所現(xiàn)場測試，氮氧化物排放小27mg/m3。

FGR燃燒技術(shù)，即煙氣再循環(huán)技術(shù)，是指將鍋爐尾部的煙氣引入到燃燒器的進風口，與助燃空氣混合后，送入燃燒頭與燃氣混合后再次進行燃燒。1NO治理現(xiàn)狀國內(nèi)外已對NO的危害、燃煤發(fā)電燃燒過程中NO的生成機理和降低NO技術(shù)進行了較為充分的研究，可分為三種：熱力型NO、燃料型NO和快速型NO。原理是抽取一部分燃燒后的低溫煙氣，通過鍋爐再循環(huán)的裝置與進風口的空氣混合，降低燃燒溫度， 自然也就降低了氮氧化物的排放濃度了。

排放和效率對于鍋爐來說是一對矛盾體，為了排放達到國家標準，又不降低鍋爐熱效率，研發(fā)隊伍，通過優(yōu)化鍋爐受熱面的設(shè)計，在低氮排放的前提下，確保鍋爐效率不下降。對鍋爐對流受熱面進行重新設(shè)計，適應(yīng)FGR的性能特點，對不同燃燒負荷的再循環(huán)率進行計算及驗證測試，設(shè)定對應(yīng)的鍋爐控制程序確保在不同再循環(huán)率下的NOx指標及鍋爐效率。若使用的煤種是劣質(zhì)的或者含的水分較多會稍許減少NO的排放量，但是比較難控制。鍋爐排煙口設(shè)置氧傳感器，實時在線檢測煙氣中的氧含量，確保燃燒。

目前，方快FGR燃氣鍋爐已經(jīng)在北京、上海、天津、成都等地廣泛安裝應(yīng)用。但是，在實際工作中，由于鍋爐使用的煤種不同，而且鍋爐型號也不同，使得NO的產(chǎn)生量也各不同，產(chǎn)生的問題也不盡相同。來自北京的一位FGR燃氣鍋爐用戶表示，他們在更換為方快FGR低氮燃氣鍋爐后，操作更加簡單智能，燃氣費用較原來的鍋爐每個月節(jié)省10萬元以上，原來擔心成本增加沒想到比原來還更省了。

勇于 全預(yù)混技術(shù)排放更低

氮氧化物排放還能不能再低一些呢？在成功研發(fā)FGR技術(shù)后，方快研發(fā)團隊又開始了新的課題，勇于挑戰(zhàn)，敢于超越是團隊每位成員的品質(zhì)。

想要降低氮氧化物排放，低溫燃燒是另一關(guān)鍵。怎樣實現(xiàn)燃燒溫度低而熱效率不降呢？研發(fā)團隊到美國、歐洲等國交流學習先進的經(jīng)驗，結(jié)合國內(nèi)實際情況研發(fā)出了全預(yù)混燃燒技術(shù)。

燃燒前與空氣均勻充分混合，燃燒時不再需要二次空氣。充分的預(yù)混合，讓爐膛內(nèi)火焰短，降低了燃燒溫度，從而減少了熱力型氮氧化物的產(chǎn)生。而另一方面，主燃區(qū)溫度降低，爐內(nèi)溫度分布更加均勻，對于原來爐膛水冷壁的沾污結(jié)渣情況嚴重的則會改善，水冷壁吸熱增加，爐膛出口煙溫降低，過熱器溫升、再熱器溫升下降，對于原來存在過熱汽溫、再熱汽溫低的問題則更達不到超設(shè)計值。普通的鍋爐，燃燒后一立方煙氣里含有大約200mg/m3的氮氧化物。使用全預(yù)混技術(shù)后，每立方煙氣里的氮氧化物可降低到18mg/m3，遠遠小于國家新排放標準。

全預(yù)混燃燒器燃燒時火焰呈藍色短小且密集，并且表面燃燒均勻，形成很平整的火焰面，火焰充滿度好，熱量能均勻的散發(fā)出去。氮是由燃燒產(chǎn)生的，而燃燒方法和燃燒條件對氮的生成有較大影響，因此可以通過改進燃燒技術(shù)來降低氮，其主要途徑如下：選用N含量較低的燃料，包括燃料脫氮和轉(zhuǎn)變成低氮燃料。燃燒熱通過輻射和對流換熱的方式快速散發(fā)，從而有效控制燃燒室的溫度分布，避免了燃燒室內(nèi)的局部高溫，使出口處NOX排放大幅度下降，達到同時降低NOX、CO的排放水平。

應(yīng)用FGR技術(shù)和全預(yù)混技術(shù)的產(chǎn)品，已經(jīng)鍋檢院現(xiàn)場測試并頒發(fā)報告，氮氧化物排放遠低于國家排放標準，并且經(jīng)過多行業(yè)用戶的實際應(yīng)用得到了眾多用戶的一致好評。