1、垃圾焚燒氮氧化物生成及控制技術 對垃圾焚燒爐而言，由于其過量空氣系數對垃圾焚燒爐而言，由于其過量空氣系數較一般煤粉爐取得較大，要求一次風比列較一般煤粉爐取得較大，要求一次風比列也高，這樣就使得其排出的也高，這樣就使得其排出的NOx較一般鍋較一般鍋爐要高；爐要高； 在垃圾焚燒中，由于垃圾作為燃料的特性，在垃圾焚燒中，由于垃圾作為燃料的特性，燃燒中產生的燃燒中產生的NO占比占比90%到到95% ,NO2占占5%到到10%，燃燒溫度越高，燃燒溫度越高，NO/NO2越高。越高。 大氣大氣NO2濃度世界地圖濃度世界地圖 歐洲宇航局歐洲宇航局Envisat衛星衛星 2003年年1月至月至2004年年6月月

2、氮氧化物熱力型快速型燃料型空氣中氮在高溫下產生燃料中的氮空氣中的氮由于過量空氣系數低 相對其他燃燒方式，垃圾在焚燒爐中的燃相對其他燃燒方式，垃圾在焚燒爐中的燃燒屬于低溫燃燒，熱力型燒屬于低溫燃燒，熱力型NO和快速型和快速型NO很少，燃料型很少，燃料型NO所占比例超過所占比例超過95%，因而，因而總總NO可用燃料可用燃料NO近似表示。近似表示。 典型組分典型組分NO排放比較排放比較 床溫的影響床溫的影響 垃圾典型組分垃圾典型組分NOx排放的關聯排放的關聯 多種典型組分混燒多種典型組分混燒NO排放排放 我國目前我國目前NO x排放標準不高，使用燃燒中脫硝就有可能滿足現行的排放標準，排放標準不高，使

3、用燃燒中脫硝就有可能滿足現行的排放標準，所以對于新建電站基本上都配有低所以對于新建電站基本上都配有低NO x燃燒器，在鍋爐空間預留煙氣脫硝的燃燒器，在鍋爐空間預留煙氣脫硝的安裝空間；安裝空間；但是燃燒過程脫硝技術可能會降低燃燒溫度，造成鍋爐的熱效率下降；分級但是燃燒過程脫硝技術可能會降低燃燒溫度，造成鍋爐的熱效率下降；分級燃燒如果配風不合理，會出現氧濃度過低，燃燒如果配風不合理，會出現氧濃度過低，CO濃度劇增，不完全燃燒熱損失濃度劇增，不完全燃燒熱損失增加；會造成爐膛內某些區域的還原性氣氛，降低灰熔點，引起爐膛結渣與增加；會造成爐膛內某些區域的還原性氣氛，降低灰熔點，引起爐膛結渣與腐蝕。腐蝕。

4、對于沿海和經濟發達地區，由于環境容量有限，單獨使用燃燒中脫硝技術無對于沿海和經濟發達地區，由于環境容量有限，單獨使用燃燒中脫硝技術無法滿足要求，需要使用更高脫硝率的煙氣脫硝技術，燃燒中脫硝技術作為煙法滿足要求，需要使用更高脫硝率的煙氣脫硝技術，燃燒中脫硝技術作為煙氣脫硝技術的有益補充氣脫硝技術的有益補充 ；隨著我國經濟的發展和環境標準的提升，煙氣脫硝技術將成為我國電廠的必隨著我國經濟的發展和環境標準的提升，煙氣脫硝技術將成為我國電廠的必需裝備；需裝備；低氮燃燒器（低氮燃燒器（LNB）/階段燃燒階段燃燒燃燒器被設計成可調整或不可調整式的分級進氣燃燒器被設計成可調整或不可調整式的分級進氣,以做階段

5、式燃燒。以做階段式燃燒。 燃料混合一部份的一次風燃料混合一部份的一次風(Primary air)由燃燒器噴入鍋爐由燃燒器噴入鍋爐,二次風則二次風則包圍著燃料管進入鍋爐通常都做渦旋式進入。包圍著燃料管進入鍋爐通常都做渦旋式進入。 階段式燃燒是將燃料加熱起來同時將與其結合在一起的氮釋放出來階段式燃燒是將燃料加熱起來同時將與其結合在一起的氮釋放出來,此自由氮存在于一個缺氧的氣態環境中此自由氮存在于一個缺氧的氣態環境中 。 剩下來的空氣則留在燃燒程序的后段進入剩下來的空氣則留在燃燒程序的后段進入,以便使未燃燒成氮氧化物以便使未燃燒成氮氧化物之氣態碳化合物完成燃燒。之氣態碳化合物完成燃燒。實施低氮燃燒器

6、改造對電廠現有的燃燒系統和爐膛結構影響較小，故實施低氮燃燒器改造對電廠現有的燃燒系統和爐膛結構影響較小，故易于實施且經濟，但是此舉無法滿足較嚴的易于實施且經濟，但是此舉無法滿足較嚴的NOx排放標準，國外通常排放標準，國外通常與煙氣脫硝技術聯合使用。與煙氣脫硝技術聯合使用。在規劃新建大型燃煤機組時，應一次設計到位考慮設置低氮燃燒器。在規劃新建大型燃煤機組時，應一次設計到位考慮設置低氮燃燒器。空氣分級燃盡風空氣分級燃盡風 主燃燒區之空氣減量供應主燃燒區之空氣減量供應,剩下來的空氣分成一段或多段剩下來的空氣分成一段或多段在主燃燒區的上方注入鍋爐在主燃燒區的上方注入鍋爐 主燃燒區的溫度最高主燃燒區的溫

7、度最高,此溫度會使氮氧化此溫度會使氮氧化,所以此區氧濃度所以此區氧濃度盡可能保持低盡可能保持低,可減少氮之氧化可減少氮之氧化 剩下來的空氣剩下來的空氣(全部空氣量的全部空氣量的30%左右左右)進入較低溫之區域進入較低溫之區域,因此可減低氮氧化物的形成因此可減低氮氧化物的形成 這種供風方式與這種供風方式與LNB相結合，一般可減少相結合，一般可減少NOx的生成量的生成量20-40%，實施時須對現有的供風系統和爐膛進行一定程，實施時須對現有的供風系統和爐膛進行一定程度的改造。度的改造。再燃燒再燃燒/階段性燃燒技術階段性燃燒技術燃料如同空氣一樣燃料如同空氣一樣,也成階段性的進入鍋爐中燃燒，一般分成主燃

8、區、再燃區也成階段性的進入鍋爐中燃燒，一般分成主燃區、再燃區和燃盡區和燃盡區一部份燃料一部份燃料(通常為通常為10%20%)注入主燃燒區上方的再燃區而不供入空氣注入主燃燒區上方的再燃區而不供入空氣目的是創造一個缺氧的還原性氣氛，在此區域內燃料會與氮氧化物中之氧作目的是創造一個缺氧的還原性氣氛，在此區域內燃料會與氮氧化物中之氧作用而將氮釋放出來形成氮分子用而將氮釋放出來形成氮分子N2、CO2及及H2O再燃燒所需之燃料不一定要和主燃燒器所用燃料相同再燃燒所需之燃料不一定要和主燃燒器所用燃料相同,通常通常,再燃燒所用燃料再燃燒所用燃料一定需要有較高的反應能力方能達到效果一定需要有較高的反應能力方能達

9、到效果,天然氣天然氣,油油,及超細媒粉（及超細媒粉（43)都曾都曾被用來做為再燃燒之燃料被用來做為再燃燒之燃料 再燃燒需配合過剩空氣再燃燒需配合過?？諝?分離式燃盡風、爐頂風分離式燃盡風、爐頂風 OFA, Over Fire Air)從而在從而在燃盡區實現完全燃燒，將未燃燒的燃盡區實現完全燃燒，將未燃燒的CO和飛灰中的碳燃燒盡和飛灰中的碳燃燒盡再燃燒技術的脫硝效率一般可達再燃燒技術的脫硝效率一般可達40%，但需對原燃燒系統和制粉系統（采用，但需對原燃燒系統和制粉系統（采用超細煤粉的場合）及爐體實施較大的改造超細煤粉的場合）及爐體實施較大的改造煙氣再循環煙氣再循環 再循環煙氣會將燃料所需之氧剝奪

10、再循環煙氣會將燃料所需之氧剝奪,使火焰使火焰溫度降低溫度降低,從而減少氮氧化物的生成從而減少氮氧化物的生成 30%的煙氣混入一次風，可降低的煙氣混入一次風，可降低30-40%氮氮氧化物的生成氧化物的生成 再循環方式有將煙氣引入送風機入口或將再循環方式有將煙氣引入送風機入口或將煙氣吹進二次風風箱以與二次風混合等方煙氣吹進二次風風箱以與二次風混合等方式式SCR脫硝技術是指使用還原劑（脫硝技術是指使用還原劑（NH3等）在合適的溫度范等）在合適的溫度范圍在有氧條件下在催化劑的作用下將圍在有氧條件下在催化劑的作用下將NO x選擇性的還原選擇性的還原為無害的氮氣和水；為無害的氮氣和水；SCR脫硝技術具有脫

11、硝率高，選擇性好，成熟可靠等優點，脫硝技術具有脫硝率高，選擇性好，成熟可靠等優點，是國外電站廣泛采用的脫硝技術；是國外電站廣泛采用的脫硝技術；SCR技術首先在七十年代后期在日本的工業電站得到應用，技術首先在七十年代后期在日本的工業電站得到應用，隨后在隨后在歐洲、美國等地區得到廣泛的應用。歐洲、美國等地區得到廣泛的應用。 高懸浮微粒狀態脫硝過程高懸浮微粒狀態脫硝過程 低懸浮微粒狀態脫銷過程低懸浮微粒狀態脫銷過程 尾端脫銷流程尾端脫銷流程(垃圾焚燒發電常用垃圾焚燒發電常用)SCR噴氨法催化劑反應器(SCR反應器)置于空氣預熱器前的高塵煙氣中鍋爐靜電除塵器SCR反應器空氣預熱器NH3儲罐蒸發器去濕法

12、煙氣脫硫系統NH3空氣NH3NH3+空氣SCR噴氨法催化劑反應器置于空氣預熱器與靜電除塵器之間鍋爐靜電除塵器SCR反應器空氣預熱器NH3儲罐蒸發器NH3NH3+空氣濕法煙氣脫硫系統空氣去煙囪空氣SCR噴氨法催化劑反應器布置在FGD(濕法煙氣脫硫裝置)之后鍋爐靜電除塵器SCR反應器空氣預熱器NH3儲罐蒸發器NH3NH3+空氣濕法煙氣脫硫系統空氣氣/氣加熱器去煙囪空氣氣/油燃燒器或蒸汽換熱器SNCR是由美國是由美國Exxon公司首先開發成功、首先在日本得到商業應用；公司首先開發成功、首先在日本得到商業應用；SNCR無需催化劑，選擇的還原劑與無需催化劑，選擇的還原劑與SCR相同，也為相同，也為NH3

13、、氨水或尿素、氨水或尿素 SNCR以還原劑在鍋爐上方和水平煙道噴入，與煙氣中的以還原劑在鍋爐上方和水平煙道噴入，與煙氣中的NO x有選擇的有選擇的反應生成無害的反應生成無害的N2和和H2O；SNCR工藝的反應溫度為工藝的反應溫度為9001100，溫度窗口較窄，脫硝率不高，一，溫度窗口較窄，脫硝率不高，一般為般為5060%。SNCR改造投資成本較低，比較適合對現有鍋爐的改造投資成本較低，比較適合對現有鍋爐的SNCR改造。改造。 低于低于850主要是反應（主要是反應（2），而高于），而高于1100主要是反應（主要是反應（3），只），只有在有在8501100之間才會發生反應（之間才會發生反應（1），

14、即使在這個溫度區間，），即使在這個溫度區間，仍然會發生反應（仍然會發生反應（2）和（）和（3），所以噴入的氨氣的量要比當量比要），所以噴入的氨氣的量要比當量比要大一些。大一些。 選擇性非催化脫硝法(SNCR)爐墻上多層氨噴口位置示意圖噴入氨/尿素燃燒器煙氣1050oC-950oC SCR與與SNCR技術中發生的反應相同，根本技術中發生的反應相同，根本差別在于是否采用金屬催化劑差別在于是否采用金屬催化劑.為了克服為了克服SCR和和SNCR這兩種方法的缺點，提出了這兩種方法的缺點，提出了SCR/SNCR聯用技術，即在高溫區使用聯用技術，即在高溫區使用SNCR法，在爐膛內噴入還原劑將法，在爐膛內噴入

15、還原劑將NOx還原；在尾部煙道中安裝還原；在尾部煙道中安裝SCR反應器，利用反應器，利用SNCR中逃逸中逃逸的的NH3將將NOx進一步還原，利用這種組合方式可以將采用進一步還原，利用這種組合方式可以將采用SNCR出口的出口的NOx濃度再降濃度再降5060%左右，氨的泄漏量小于左右，氨的泄漏量小于5 ppm。由于上游使用了由于上游使用了SNCR降低了降低了SCR的入口的入口NOx的負荷，可以減的負荷，可以減少少SCR催化劑的使用量，降低催化劑的初投資；而下游的催化劑的使用量，降低催化劑的初投資；而下游的SCR利用利用SNCR逃逸的逃逸的NH3可以減少可以減少NH3的逃逸量。的逃逸量。 SNCR/SCR混合法可利用逃逸的氨作為后混合法可利用逃逸的氨作為后部部SCR的還原劑，從而可使其脫硝效率逐的還原劑，從而可使其脫硝效率逐步升級最終可達到步升級最終可達到70%以上。以上。 由于兩種工藝聯用，由于脫硝后的氨氮以由于兩種工藝聯用，由于脫硝后的氨氮以及煙氣成分分布以及工藝參數很難精確測及煙氣成分分布以及工藝參數很難精確測定，因此控制調試難度較大定，因此控制調試難度較大。 從從SCR、SNCR和和SCR