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(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，同時(shí)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(guó)大氣污染控制領(lǐng)域當(dāng)下最緊 迫工作，國(guó)家、地方陸續(xù)出臺(tái)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(guò)程中生成氮氧化 物的形成機(jī)理有 3 種類型：一是溫度熱力型 NO; 二是碳?xì)淙剂峡焖傩?NO;三是含 N 組分燃料型 NO。國(guó)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(guó)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(kāi)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)理論研究，主要是在實(shí)驗(yàn)室 展開(kāi)利用熱重分析儀、管式爐、煙氣測(cè)定儀等相關(guān) 實(shí)驗(yàn)室設(shè)備展開(kāi)NOx的生成及還原機(jī)理，但是NOx 詳細(xì)的還原機(jī)理控制技術(shù)仍在進(jìn)一步研究。由于 炭黑尾氣成分復(fù)雜及NOx生成機(jī)理尚未研究清楚， 難以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)的理論研究，借鑒相關(guān)文 獻(xiàn)與炭黑行業(yè)尾氣特點(diǎn)，主要展開(kāi)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(chǎng) 的均勻分布，從而抑制氮氧化物的生成。由于現(xiàn) 有實(shí)驗(yàn)研究手段條件有限，無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān) 的驗(yàn)證工作。為將這理論在現(xiàn)場(chǎng)得到切實(shí)可行的論 證，考察其對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的效果，通過(guò)工 藝流程的計(jì)算、相關(guān)設(shè)備參數(shù)的選型等工作對(duì)公司 低壓發(fā)電鍋爐展開(kāi)降低氮氧化物含量工程化試驗(yàn)。 下面淺談我們?cè)谶@方面做的點(diǎn)滴工作，以便為炭黑 行業(yè)環(huán)保脫硝治理工作貢獻(xiàn)微薄力量。

1? 開(kāi)發(fā)炭黑尾氣中氮氧化物前驅(qū)物 HCN 的檢測(cè)方法并對(duì)其進(jìn)行測(cè)定

目前國(guó)內(nèi)對(duì)炭黑尾氣的研究較少，一般認(rèn)為 尾氣中含有可燃成分CO、H2、甲烷、不飽和烴等， 通過(guò)燃燒產(chǎn)生蒸汽進(jìn)行發(fā)電從而達(dá)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(cè)試方法，來(lái)研究檢測(cè)炭黑尾氣中 HCN 的含量，最后選用分析過(guò)程簡(jiǎn)單、所用試劑 種類少且無(wú)毒的硝酸銀滴定法對(duì)炭黑尾氣中的氰 化氫含量進(jìn)行測(cè)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(guò)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(diǎn)。經(jīng)測(cè)定炭黑尾氣中氰化氫含量為 1350- 3780mg/m3 ，對(duì)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(duì)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(jī)不開(kāi) 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(dòng)?；谙?釋燃燒理論，把鍋爐燃燒的后部分廢氣經(jīng)過(guò)循環(huán) 風(fēng)機(jī)重新進(jìn)入鍋爐進(jìn)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(fù)荷情況循環(huán)風(fēng)機(jī)開(kāi)與 不開(kāi)對(duì)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(fù)荷下循環(huán)風(fēng)機(jī)開(kāi)與不開(kāi)對(duì) 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(jī)開(kāi)啟時(shí)，是能夠 降低鍋爐下級(jí)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(shí)，能夠?qū)煔獾趸?的脫硝率達(dá)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(jī)的閥位對(duì)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(jī)閥門開(kāi)度在 15%以下時(shí)，此時(shí)對(duì)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(duì)氮氧化物含量影響情況

在保持鍋爐負(fù)荷，再循環(huán)風(fēng)機(jī)不開(kāi)啟的情況 下，不同的燃盡風(fēng)閥位對(duì) NOx 的含量的變化并不 明顯。這里的原因需要進(jìn)一步研究探討。

7? 結(jié)? 論

循環(huán)風(fēng)機(jī)投運(yùn)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(jī)的閥門開(kāi)度20%時(shí)，NOx的脫硝效率比較高，可達(dá)35%左右，隨著閥門的開(kāi)大，對(duì)鍋 爐正常運(yùn)行有較大影響。

4、循環(huán)風(fēng)機(jī)開(kāi)度在 15% 以下，降低氮氧化物 效果不明顯。

5、摸索燃盡風(fēng)對(duì)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(duì)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(chéng)感 謝他們無(wú)私的付出。

　　參考文獻(xiàn)

毛玉如. 循環(huán)流化床富氧燃燒技術(shù)的試驗(yàn)和理論研究. 浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，2003