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氮氧化物排放計算方法和排放標(biāo)準(zhǔn)

2020.5.12

  氮氧化物NOX是燃煤電廠煙氣排放三大有害物(SO2,NOX及總懸浮顆粒物TSP)之一。從污染角度考慮的氮氧化物主要是NO和NO2,統(tǒng)稱為NOX。在絕大多數(shù)燃燒方式下,主要成分是NO,約占NOX的90%多。NO是無色、無刺激氣味的不活潑氣體,在大氣中的NO會迅速被氧化成NO2。NO2是棕紅色有刺激性臭味的氣體。NOX可刺激肺部,使人較難抵抗感冒之類的呼吸系統(tǒng)疾病,呼吸系統(tǒng)有問題的人士如哮喘病患者,較易受二氧化氮影響。

  NOX的生成主要由熱力NOX和燃料NOX兩部分組成,前者由參與燃燒的空氣中所含的N2生成,后者由燃料本身的氮元素生成。

  在燃燒過程中降低NOX的生成的主要手段是采用分級燃燒,降低燃燒區(qū)域的氧濃度和降低火焰溫度。此外還可以采用煙氣處理技術(shù)在燃燒后降低煙氣中NOX含量。

  2 國內(nèi)外排放標(biāo)準(zhǔn)的比較

  目前NOX的允許排放量標(biāo)準(zhǔn)在全世界傾向于更嚴(yán)格。各國對NOX的排放限制各不相同,限制非常嚴(yán)格的如德國,對300 MW以上的機組,規(guī)定了200 mg/m3的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)(本文所指NOX的數(shù)值如無特別說明,為標(biāo)準(zhǔn)狀況下,O2=6%,NOX為按NO2計算的干煙氣中NOX含量),按這一標(biāo)準(zhǔn),僅采用燃燒技術(shù)的改進(jìn)目前是無法實現(xiàn)的,必須安裝煙氣凈化處理的特殊裝置。又如排放限額處于中等水平的前蘇聯(lián),其1993年起執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)如表1。

  中

  華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-1996),根據(jù)近幾年我國已開始引進(jìn)鍋爐低氮燃燒技術(shù),為促進(jìn)該技術(shù)推廣發(fā)展,及早控制火電行業(yè)氮氧化物的排放,首次規(guī)定了排放氮氧化物的標(biāo)準(zhǔn)限值;氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)適用Ⅲ時段-1997年1月1日起環(huán)境影響報告書待審查批準(zhǔn)的新、擴、改建火電廠。

  北京1999-05-01開始實施的北京市地方環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)《燃燒鍋爐氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)》相對國家標(biāo)準(zhǔn)則更為嚴(yán)格。

  3 國外降低NOX排放的研究

  采用LNB(低NOX燃燒器)可降低NOX排放40%~65%。采用LNB時一般與燃盡風(fēng)(OFA)燃燒配合實施。

  3.1 低NOX燃燒器

  (1)直流濃淡燃燒器

  為典型的是日本三菱的PM型(PollutionMinimum)燃燒器。其特點使用簡單的慣性煤粉濃縮器將一次風(fēng)煤粉流分為兩股,一股為富燃料風(fēng)粉流,另一股為貧燃料風(fēng)粉流。

 ?。?)旋流濃淡燃燒器

  通過改進(jìn)燃燒器出口結(jié)構(gòu),形成分級燃燒,降低NOX排放。國外B&W公司,Mitsui Babcock公司等不斷有新的業(yè)績。

  3.2燃盡風(fēng)(OFA)燃燒

  大約占10%~25%的二次風(fēng)從燃燒器上方設(shè)置的燃盡風(fēng)噴口送入爐膛。其目的使燃燒器的爐內(nèi)燃燒分2個階段:主燃燒區(qū)火焰溫度降低,熱力型和燃料型NOX生成均減少,當(dāng)煙氣上升至OFA噴口時,未完全燃燒的燃料可燃物和部分還原性氣體重新燃燒,此處燃燒溫度低于主燃燒區(qū),保證降低NOX和完全燃燒。

  3.3磨煤機煤粉分離器的研究

  美國巴威公司有旋轉(zhuǎn)型的煤粉分離器。德國在一些機組改造時也改用旋轉(zhuǎn)分離器。在三菱低NOX燃燒系統(tǒng)中的中速磨煤機或鋼球磨煤機上部裝有三菱旋轉(zhuǎn)式分離器(MRS)。如同常規(guī)分離器一樣,從MRS出來的粗粉再次磨成細(xì)粉進(jìn)入燃燒器。在MRS的旋流葉的作用下可提供更合適的煤粉級配,同樣篩孔下的煤粉細(xì)度,例如篩孔尺寸為74μm,新型分離器給出的粗粒的煤粉(R149)要比常規(guī)分離器的少得多。這對燃燒過程的經(jīng)濟性具有很大意義,因為在應(yīng)用各種降低NOX技術(shù)方法時,正是未燃盡的粗煤粒增大了排放物和飛灰含碳量。

  3.4三級燃燒技術(shù)

  在上部燃燒器上方的燃燒室加入少量燃料,并且通常不需加風(fēng),而是加入再循環(huán)煙氣,由此使燃燒室中生成還原區(qū)。向上述燃燒室加入少量燃料,能使未完全燃盡的燃燒產(chǎn)物再燃,直到煙氣離開燃燒室為止,這樣可降低NOX排放。

  3.5煙氣處理技術(shù)

  煙氣處理技術(shù),如SCR(選擇催化還原法)和SNCR(選擇非催化還原法),AC(活性碳法)和DESONOX/SNOX(催化劑聯(lián)合脫硝脫硫)等。

  目前大部分鍋爐不采用SNCR方法。目前世界上適用于SCR技術(shù)的設(shè)備還處于供不應(yīng)求的狀況。

  4我省NOX的排放情況

  我國燃煤電站鍋爐固態(tài)除渣爐NOX的排放范圍為600~1200 mg/m3,其中直流燃燒器600~1000 mg/m3,旋流燃燒器為1000~1200 mg/m3。浙江省內(nèi)電站燃煤鍋爐均為固態(tài)除渣,主要是直流燃燒器,采用旋流燃燒器的鍋爐數(shù)量近年來有所增加。省內(nèi)NOX的排放數(shù)據(jù)較國內(nèi)平均狀況要好,根據(jù)已有的測量數(shù)據(jù),其大致范圍是直流燃燒500~820 mg/m3,旋流燃燒為600~850 mg/m3。影響鍋爐NOX排放的因素主要有燃料種類,爐膛容積熱負(fù)荷,燃燒器結(jié)構(gòu),運行方式等有關(guān)。分析我省電站鍋爐的NOX的測量數(shù)據(jù)較國內(nèi)普遍情況要好,其原因是燃料中氮含量較低(Nar=0.6%~0.7%),而外省的一些技術(shù)文獻(xiàn)中指出當(dāng)?shù)氐娜剂系腘ar可高達(dá)1.1%。有文獻(xiàn)指出:對固態(tài)排渣爐而言,有80%的NOX是由燃料中的氮生成的。

  5 省內(nèi)降低氮氧化物排放措施

  根據(jù)我國和我省的現(xiàn)狀,對現(xiàn)有機組適宜采用而且切實可行的降低NOX的方法是:改進(jìn)鍋爐運行方式和提高控制燃燒技術(shù)。一般認(rèn)為,通過燃燒調(diào)整,可使NOX的排放降低15%~25%以上。同時更為重要的要有具體的落實措施:如實現(xiàn)送風(fēng)和送粉均勻的監(jiān)控裝置。

  近期實際可行的降低NOX的方法是(按重要性排列):粉管道間的燃料平衡(目標(biāo)是±5%);燃燒器間的送風(fēng)平衡(CO<70 mg/L,在低氧的條件下);一次風(fēng)煤比(根據(jù)磨煤機的設(shè)計和煤種,盡可能采用低值);調(diào)整煤粉細(xì)度(根據(jù)煤的品質(zhì));盡可能提高OFA的風(fēng)箱壓力;減少過??諝?;爐膛吹灰的控制。

  如對 燃燒方式鍋爐的每個燃燒器的送風(fēng)平衡的實現(xiàn),較為可行的辦法是在實現(xiàn)燃料平衡后,利用停爐期間安裝的省煤器出口性煙氣多點網(wǎng)格取樣測點,由測試工程師循環(huán)測試多點(通??啥嘀?4點)的CO、O2和NOX,在每點的CO含量應(yīng)較低,理想的值是小于40 mg/L,如果存在較高的CO,將調(diào)整相應(yīng)的單個和相關(guān)組的燃燒器的風(fēng)環(huán),以消除高CO,一旦此目標(biāo)實現(xiàn),再降低O2,然后重復(fù)以上過程。

  對 于我省125 MW、200 MW機組采用的一次 風(fēng)集中送粉燃燒器,可采用各層燃燒器燃料分配調(diào)整的簡單而有效的方法來降低NOX。

  同時,應(yīng)考慮低NOX燃燒器和制粉系統(tǒng)的改造,如磨煤機出口分離器可考慮研究采用旋轉(zhuǎn)型的煤粉分離器,燃燒器采用濃淡型等。

  氮氧化物排放計算方法和排放標(biāo)準(zhǔn)?

  1概述 氮氧化物NOX是燃煤電廠煙氣排放三大有害物(SO2,NOX及總懸浮顆粒物TSP)之一。

  從污染角度考慮的氮氧化物主要是NO和NO2,統(tǒng)稱為NOX。

  在絕大多數(shù)燃燒方式下,主要成分是NO,約占NOX的90%多。

  NO是無色、無刺激氣味的不活潑氣體,在大氣中的NO會迅速被氧化成NO2。

  NO2是棕紅色有刺激性臭味的氣體。

  NOX可刺激肺部,使人較難抵抗感冒之類的呼吸系統(tǒng)疾病,呼吸系統(tǒng)有問題的人士如哮喘病患者,較易受二氧化氮影響。

  NOX的生成主要由熱力NOX和燃料NOX兩部分組成,前者由參與燃燒的空氣中所含的N2生成,后者由燃料本身的氮元素生成。

  在燃燒過程中降低NOX的生成的主要手段是采用分級燃燒,降低燃燒區(qū)域的氧濃度和降低火焰溫度。

  此外還可以采用煙氣處理技術(shù)在燃燒后降低煙氣中NOX含量。

  2 國內(nèi)外排放標(biāo)準(zhǔn)的比較 目前NOX的允許排放量標(biāo)準(zhǔn)在全世界傾向于更嚴(yán)格。

  各國對NOX的排放限制各不相同,限制非常嚴(yán)格的如德國,對300 MW以上的機組,規(guī)定了200 mg/m3的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)(本文所指NOX的數(shù)值如無特別說明,為標(biāo)準(zhǔn)狀況下,O2=6%,NOX為按NO2計算的干煙氣中NOX含量),按這一標(biāo)準(zhǔn),僅采用燃燒技術(shù)的改進(jìn)目前是無法實現(xiàn)的,必須安裝煙氣凈化處理的特殊裝置。

  又如排放限額處于中等水平的前蘇聯(lián),其1993年起執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)如表1。

  中 華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-1996),根據(jù)近幾年我國已開始引進(jìn)鍋爐低氮燃燒技術(shù),為促進(jìn)該技術(shù)推廣發(fā)展,及早控制火電行業(yè)氮氧化物的排放,首次規(guī)定了排放氮氧化物的標(biāo)準(zhǔn)限值;氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)適用Ⅲ時段-1997年1月1日起環(huán)境影響報告書待審查批準(zhǔn)的新、擴、改建火電廠。

  北京1999-05-01開始實施的北京市地方環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)《燃燒鍋爐氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)》相對國家標(biāo)準(zhǔn)則更為嚴(yán)格。

  3 國外降低NOX排放的研究 采用LNB(低NOX燃燒器)可降低NOX排放40%~65%。

  采用LNB時一般與燃盡風(fēng)(OFA)燃燒配合實施。

  3.1 低NOX燃燒器 (1)直流濃淡燃燒器 為典型的是日本三菱的PM型(PollutionMinimum)燃燒器。

  其特點使用簡單的慣性煤粉濃縮器將一次風(fēng)煤粉流分為兩股,一股為富燃料風(fēng)粉流,另一股為貧燃料風(fēng)粉流。

 ?。?)旋流濃淡燃燒器 通過改進(jìn)燃燒器出口結(jié)構(gòu),形成分級燃燒,降低NOX排放。

  國外B&W公司,Mitsui Babcock公司等不斷有新的業(yè)績。

  3.2燃盡風(fēng)(OFA)燃燒 大約占10%~25%的二次風(fēng)從燃燒器上方設(shè)置的燃盡風(fēng)噴口送入爐膛。

  其目的使燃燒器的爐內(nèi)燃燒分2個階段:主燃燒區(qū)火焰溫度降低,熱力型和燃料型NOX生成均減少,當(dāng)煙氣上升至OFA噴口時,未完全燃燒的燃料可燃物和部分還原性氣體重新燃燒,此處燃燒溫度低于主燃燒區(qū),保證降低NOX和完全燃燒。

  3.3磨煤機煤粉分離器的研究 美國巴威公司有旋轉(zhuǎn)型的煤粉分離器。

  德國在一些機組改造時也改用旋轉(zhuǎn)分離器。

  在三菱低NOX燃燒系統(tǒng)中的中速磨煤機或鋼球磨煤機上部裝有三菱旋轉(zhuǎn)式分離器(MRS)。

  如同常規(guī)分離器一樣,從MRS出來的粗粉再次磨成細(xì)粉進(jìn)入燃燒器。

  在MRS的旋流葉的作用下可提供更合適的煤粉級配,同樣篩孔下的煤粉細(xì)度,例如篩孔尺寸為74μm,新型分離器給出的粗粒的煤粉(R149)要比常規(guī)分離器的少得多。

  這對燃燒過程的經(jīng)濟性具有很大意義,因為在應(yīng)用各種降低NOX技術(shù)方法時,正是未燃盡的粗煤粒增大了排放物和飛灰含碳量。

  3.4三級燃燒技術(shù) 在上部燃燒器上方的燃燒室加入少量燃料,并且通常不需加風(fēng),而是加入再循環(huán)煙氣,由此使燃燒室中生成還原區(qū)。

  向上述燃燒室加入少量燃料,能使未完全燃盡的燃燒產(chǎn)物再燃,直到煙氣離開燃燒室為止,這樣可降低NOX排放。

  3.5煙氣處理技術(shù) 煙氣處理技術(shù),如SCR(選擇催化還原法)和SNCR(選擇非催化還原法),AC(活性碳法)和DESONOX/SNOX(催化劑聯(lián)合脫硝脫硫)等。

  目前大部分鍋爐不采用SNCR方法。

  目前世界上適用于SCR技術(shù)的設(shè)備還處于供不應(yīng)求的狀況。

  4我省NOX的排放情況 我國燃煤電站鍋爐固態(tài)除渣爐NOX的排放范圍為600~1200 mg/m3,其中直流燃燒器600~1000 mg/m3,旋流燃燒器為1000~1200 mg/m3。

  浙江省內(nèi)電站燃煤鍋爐均為固態(tài)除渣,主要是直流燃燒器,采用旋流燃燒器的鍋爐數(shù)量近年來有所增加。

  省內(nèi)NOX的排放數(shù)據(jù)較國內(nèi)平均狀況要好,根據(jù)已有的測量數(shù)據(jù),其大致范圍是直流燃燒500~820 mg/m3,旋流燃燒為600~850 mg/m3。

  影響鍋爐NOX排放的因素主要有燃料種類,爐膛容積熱負(fù)荷,燃燒器結(jié)構(gòu),運行方式等有關(guān)。

  分析我省電站鍋爐的NOX的測量數(shù)據(jù)較國內(nèi)普遍情況要好,其原因是燃料中氮含量較低(Nar=0.6%~0.7%),而外省的一些技術(shù)文獻(xiàn)中指出當(dāng)?shù)氐娜剂系腘ar可高達(dá)1.1%。

  有文獻(xiàn)指出:對固態(tài)排渣爐而言,有80%的NOX是由燃料中的氮生成的。

  5 省內(nèi)降低氮氧化物排放措施 根據(jù)我國和我省的現(xiàn)狀,對現(xiàn)有機組適宜采用而且切實可行的降低NOX的方法是:改進(jìn)鍋爐運行方式和提高控制燃燒技術(shù)。

  一般認(rèn)為,通過燃燒調(diào)整,可使NOX的排放降低15%~25%以上。

  同時更為重要的要有具體的落實措施:如實現(xiàn)送風(fēng)和送...

  氮氧化物排放較多的工業(yè)是什么,具體的廢氣組分和含量又是多少?

  一、解決方法:1、如果CO、HC不超或超得很少,僅是NOX超,可以初步判定是三元催化器不良,有可能是催化器中毒、老化,加二瓶尾氣王清洗催化器,或請人拆下排氣管上的三元催化器,清洗就可以解決,若沒有三元催化器就裝一個;2、換高標(biāo)號汽油,換之前加一瓶乙醇500ML(純度99%)倒進(jìn)在油箱,可以把水與雜質(zhì)融化燃燒。

  將油箱、油路、化油器或噴油嘴都清洗了;3、換空氣濾芯器。

  清洗空氣濾芯器前端進(jìn)氣管路上的油污以及火花塞上的油污;4、買一瓶純堿清洗排器管,純堿可以將NOX溶解,氮氧化物就會降低。

  買一瓶化油器清潔劑,清洗化油器或噴油嘴;5、驗車時冷氣關(guān)掉。

  怠速時發(fā)動機負(fù)荷降低,廢氣排放就低,發(fā)動機1800攝氏度會產(chǎn)生氮氧化物;6、檢測前轟油門且發(fā)動機不要熄火。

  二、為了抑制這些有害氣體的產(chǎn)生,促使汽車生產(chǎn)廠家改進(jìn)產(chǎn)品以降低這些有害氣體的產(chǎn)生源頭,歐洲和美國都制定了相關(guān)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)。

  其中歐洲標(biāo)準(zhǔn)是我國借鑒的汽車排放標(biāo)準(zhǔn),國產(chǎn)新車都會標(biāo)明發(fā)動機廢氣排放達(dá)到的歐洲標(biāo)準(zhǔn)。


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