王軍曉，陳平平，王偉興，吳美紅，朱永寧 ( 蘇州寶化炭黑有限公司 研發(fā)中心，江蘇 蘇州 215151)
隨著我國工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，同時也產(chǎn)生 了大量的氮氧化物。由于大氣中的氮氧化物破壞 臭氧層，造成酸雨，污染環(huán)境。氮氧化物的控制逐 漸成為最近幾年我國大氣污染控制領(lǐng)域當(dāng)下最緊 迫工作，國家、地方陸續(xù)出臺系列氮氧化物 (NOX) 的高要求排放量指標(biāo)，所以，研究脫硝的技術(shù)及控 制氮氧化物的技術(shù)刻不容緩。
研究表明，炭黑尾氣燃燒過程中生成氮氧化 物的形成機理有 3 種類型：一是溫度熱力型 NO; 二是碳氫燃料快速型 NO;三是含 N 組分燃料型 NO。國內(nèi)外燃煤 NOx 控制技術(shù)，可以分為低 NOx 燃燒技術(shù)和煙氣 NOx 凈化技術(shù)兩大類。國內(nèi)外包 括加拿大能源技術(shù)研究中心、浙江大學(xué)、華中科技 大學(xué)展開相關(guān)的實驗理論研究，主要是在實驗室 展開利用熱重分析儀、管式爐、煙氣測定儀等相關(guān) 實驗室設(shè)備展開NOx的生成及還原機理，但是NOx 詳細的還原機理控制技術(shù)仍在進一步研究。由于 炭黑尾氣成分復(fù)雜及NOx生成機理尚未研究清楚， 難以在實驗室進行相關(guān)的理論研究，借鑒相關(guān)文 獻與炭黑行業(yè)尾氣特點，主要展開如何降低熱力 型NOx的生成技術(shù)研究，提出將循環(huán)煙氣(主要是 CO2)代替空氣作為介質(zhì)參與燃燒的稀釋燃燒原 理，降低局部燃燒溫度高的情況，保證燃燒溫度場 的均勻分布，從而抑制氮氧化物的生成。由于現(xiàn) 有實驗研究手段條件有限，無法在實驗室進行相關(guān) 的驗證工作。為將這理論在現(xiàn)場得到切實可行的論 證，考察其對生產(chǎn)穩(wěn)定、安全運行的效果，通過工 藝流程的計算、相關(guān)設(shè)備參數(shù)的選型等工作對公司 低壓發(fā)電鍋爐展開降低氮氧化物含量工程化試驗。 下面淺談我們在這方面做的點滴工作，以便為炭黑 行業(yè)環(huán)保脫硝治理工作貢獻微薄力量。
1? 開發(fā)炭黑尾氣中氮氧化物前驅(qū)物 HCN 的檢測方法并對其進行測定
目前國內(nèi)對炭黑尾氣的研究較少，一般認為 尾氣中含有可燃成分CO、H2、甲烷、不飽和烴等， 通過燃燒產(chǎn)生蒸汽進行發(fā)電從而達到尾氣綜合利 用的效果，但是燃燒后廢氣產(chǎn)生一定的氮氧化物。 由于炭黑尾氣中含氮前驅(qū)體的含量未知，因此比 較了十多種測試方法，來研究檢測炭黑尾氣中 HCN 的含量，最后選用分析過程簡單、所用試劑 種類少且無毒的硝酸銀滴定法對炭黑尾氣中的氰 化氫含量進行測試，基本原理如下：用氫氧化鉀 溶液吸收炭黑尾氣中的氰化氫，加醋酸鎘溶液除 去吸收液中的硫化氫，在堿性條件下(PH>11)，用 硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，氰離子與銀離子作用生成 可溶性的銀氰絡(luò)合離子 [Ag(CN)]- ，過量的銀離子 與試銀靈指示劑反應(yīng)，溶液由黃色變?yōu)槌燃t色即 為終點。經(jīng)測定炭黑尾氣中氰化氫含量為 1350- 3780mg/m3 ，對氮氧化物的生成有較大的影響。
2 煙氣再循環(huán)系統(tǒng)未使用與使用對廢氣中 氮氧化物含量的變化
從表中的數(shù)據(jù)我們可以看出，鍋爐內(nèi)氧氣含量控制在 1.7-2.0% 的條件下，煙氣循環(huán)風(fēng)機不開 啟，余熱鍋爐蒸發(fā)量為40t/h-49t/h的情況下，尾氣 在鍋爐燃燒完成后，鍋爐出口的燃燒后廢氣中NOx 含量大致在480-693mg/Nm3 ，范圍內(nèi)波動。基于稀 釋燃燒理論，把鍋爐燃燒的后部分廢氣經(jīng)過循環(huán) 風(fēng)機重新進入鍋爐進行二次燃燒,燃燒后廢氣中 NOx含量大致在440-200mg/Nm3 。脫硝率效果比較 明顯。
3? 在 35-40t/h 低負荷情況循環(huán)風(fēng)機開與 不開對氮氧化物含量的影響：
從表中的數(shù)據(jù)我們可以看出，當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量 35-40t/h，鍋爐內(nèi)氧氣含量控制在1.7-2.0%的條件 下，氮氧化物的脫硝率大致在12-17%左右，氮氧化 物含量變化不大。這可能與燃燒的整體溫度有關(guān)。
4? 40t/h 以上負荷下循環(huán)風(fēng)機開與不開對 氮氧化物含量的影響
從表中數(shù)據(jù)分析，當(dāng)循環(huán)風(fēng)機開啟時，是能夠 降低鍋爐下級空氣預(yù)熱器出口的氮氧化物含量， 最低能夠?qū)⒌趸锖拷档椭?60-380mg/Nm3; 并且氮氧化物的脫硝率大致在25-40%左右，而且 鍋爐工藝參數(shù)條件符合時，能夠?qū)煔獾趸?的脫硝率達到 45% 甚至 50% 左右。結(jié)果表明，燃燒溫度較高的情況下，基于稀釋理論降低氮氧化 物含量比較明顯。
5? 控制氧含量相同情況下，不同煙氣再循 環(huán)風(fēng)機的閥位對氮氧化物含量的影響情況
從圖中可以看出煙氣循環(huán)風(fēng)機閥門開度在 15%以下時，此時對煙氣氮氧化物含量的降低效果 不明顯。這可能與 CO2稀釋濃度不高有關(guān)。
6? 不同燃盡風(fēng)含量對氮氧化物含量影響情況
在保持鍋爐負荷，再循環(huán)風(fēng)機不開啟的情況 下，不同的燃盡風(fēng)閥位對 NOx 的含量的變化并不 明顯。這里的原因需要進一步研究探討。
7? 結(jié)? 論
循環(huán)風(fēng)機投運后，在不同的鍋爐蒸發(fā)量情況 下，脫硝率不完全相同，其結(jié)論如下：
1、在 35-40t/h 鍋爐蒸發(fā)量的情況下，在相同 的氧含量控制條件下，脫硝率為 15-20%;
2、在 40-45t/h 鍋爐蒸發(fā)量的情況下，在相同 的氧量的控制條件下，脫硝率為 25-40%，甚至接 近50%左右;氮氧化物能降低為260-380mg/Nm3。
3. 循環(huán)風(fēng)機的閥門開度20%時，NOx的脫硝效率比較高，可達35%左右，隨著閥門的開大，對鍋 爐正常運行有較大影響。
4、循環(huán)風(fēng)機開度在 15% 以下，降低氮氧化物 效果不明顯。
5、摸索燃盡風(fēng)對氮氧化物降低的影響情況： 發(fā)現(xiàn)不同的燃盡風(fēng)風(fēng)量對氮氧化物的降低效果不 明顯。
致謝：本文的研究得到蘇州寶化炭黑有限公 司研發(fā)中心同仁及其他員工的支持，在此真誠感 謝他們無私的付出。
參考文獻
毛玉如. 循環(huán)流化床富氧燃燒技術(shù)的試驗和理論研究. 浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，2003
