| 单词 | 低污染燃烧技术 |
| 释义 | 【低污染燃烧技术】 现代工农业的迅速发展，是以资源、能源的大量开发和利用为基础的。常规能源的利用中，很大一部分是燃料的燃烧，但同时造成环境的严重污染，这就影响了人类在自然环境中的生存条件和制约着生产力的飞速发展。为此必须寻求低污染燃烧方法。 低污染燃烧技术，是从燃烧的消烟除尘技术开始的。燃料燃烧产生的烟尘排入大气后对人类健康的严重危害首先被人们接受。之后，发生在20世纪50年代的世界八大公害事件以及近年来对癌症起因的研究，加深了人们对烟尘(悬浮颗粒TSP)危害的认识。由此，研究和开发了各种消烟除尘技术和除尘器。50年代中期，英国伦敦和日本的四日市相继发生了二氧化硫烟雾公害事件，使低污染燃烧技术开始转向低SO2燃烧技术，开发了各种燃烧前、燃烧中和燃烧后脱离技术。这些燃烧脱硫技术，有很多已实现商品化。与此同时，美国开始各种低NOx(包括NO，NO2等各种氮氧化物)燃烧技术的研究和开发。已开发的低NOx燃烧技术有：低氧燃烧法、二段燃烧法、非化学当量燃烧、烟气再循环法和低NOx燃烧器等，这些方法都能有效地降低和抑制燃烧中NOx的生成量。随着医学对癌症起因研究的不断深入，近年来，低污染燃烧技术进入研究降低燃烧产物中的致癌物质含量。这些物质均为各种结构的碳氢化合物，其中特别注意对有强致癌性的苯并(a)芘(简称Bap)含量的控制。低污染燃烧技术的研究还包括主要污染物(Tsp、So2、Nox、Bap等)的生成机理和各种因素对它生成的影响的研究。消烟除尘技术已趋于成熟阶段，各种除尘器均已商品化。大型动力设备应用布袋除尘技术和电气除尘技术，中小型动力设备则采用离心分离除尘技术和电气除尘技术。现阶段除尘技术的方向是提高除尘效率和降低除尘器阻力。脱硫技术已开发的多数是燃烧后烟气脱硫(FGD)，有脱硫剂吸收法、氧化法和还原法三大类。后两类脱硫方法还存在尚待解决的技术问题，故目前均采用脱硫剂吸收法。脱硫剂采用碱金属氧化物、碱土金属氧化物、金属氧化物和活性(或硅胶)等，从而形成各种不同的FGD技术。从脱硫效率、设备投资和运行费用几方面来比较，采用碱土金属为脱硫剂的石灰石膏法烟气脱硫技术最优越，其脱硫率可达90%以上。FGD分干法和湿法两种，湿法脱硫效率高，但脱硫后的排放烟气的大气扩散性能差，干法的优点与湿法适相反。燃烧后烟气脱硫技术虽已达商品化阶段，但其投资和运行费用昂贵。由此，近年开始开发燃烧前脱硫技术和燃烧中脱硫技术，国内、外都有一些实验室研究装置和中间试验装置，但其脱硫率不高，为60%～65%。。关于低NOx燃烧技术的研究是近年来低污染燃烧技术的重点，已获得的研究成果表明：燃烧中产生3种NOx，即温度型NOx、快速型NOx和燃料型NOx。由于快速型NOx只在特定的条件下产生，因此，通常燃烧中主要是温度型和燃烧型两种NOx。温度型NOx的生成机理是由原苏联Ябзeльыовии提出的，这种NOx主要和燃烧温度有关，其生成量随燃烧温度增高而增多；燃料NOx生成机理目前尚无定论，但以Fenimore的中间产物理论为最合理，其生成主要和燃烧中的氧量(即空气量)有关，并随氧量的增加而增多。在研究NOx生成机理的基础上，开发了很多低NOx燃烧技术，这些技术控制NOx的基本手段，都是降低燃烧温度和控制(降低)燃烧中的空气供应量。其中有些较有效的方法。二段燃烧法：将燃料燃烧所需空气量的85%通过燃烧器送入炉内，其余空气通过布置在燃烧器上部的喷口送入，使燃烧分阶段进行，以抑制NOx的生成。这种方法应注意燃料的不完全燃烧，在煤粉炉中还应注意结渣和腐蚀的产生。非化学当量燃烧法：在有多组燃烧器的燃烧设备中，使部分燃烧器供给所需空气量的85%，其余部分则供应过量的空气，由于所有燃烧器均偏离理论空气比燃烧，可使NOx生成量降低。这种方法应注意燃烧工况的组织，免使烟尘量增大。烟气再循环法：将部分低温度烟气混入燃烧器使供应空气中氧浓度降低，最终实现低NOx燃烧。这种方法应密切注意燃烧的稳定。以上各种低NOx燃烧技术的脱硝率(即脱NOx)约为50%。在要求较高的脱硫率时，必须同时采用烟气脱硝技术和装置。和烟气脱硫技术相似，烟气脱硝技术中有干法和湿法两大类。干法是利用触媒使NOx还原为N2，然后向大气排放，它不污染水，脱硝后的烟气大气扩散性能良好，缺点是脱硝率比湿法低。湿法是将燃烧中产生的NO氧化为NO2，然后用水吸收，因此，其脱硝率高，但有水污染和大气扩散差等缺点。为避免水污染，大型脱硝装置，多数采用干法，相反，小型装置则用湿法。烟气脱硝率都可达到90%以上。现阶段各种低污染燃烧技术虽然均已达到商品化程度，但存在的技术难题还不少。例如，燃烧前、燃烧中脱硫效率不高，燃烧温度高无法适应脱硫过程技术要求，脱硫剂喷入炉内导致炉内结渣、受热面严重磨损，烟气脱硫系统中设备的腐蚀和堵塞，副产品稀硫酸没有工业应用价值，以及脱硫脱硝系统中所用触媒的中毒和老化等，都有待进一步研究。循环流化床燃烧技术是一种新型的低污染高效率燃烧技术。1970年，这种燃烧技术由芬兰Ahlstrom公司最先研究成功，之后，德国LURGI公司、美国Battelle公司也相继推出这种新技术。80年代，这种技术又有新发展。近年来，以上公司和德国Babcock集团、美国Forster Wheeler公司又有新产品不断推出，使循环流化床燃烧技术更多样化，技术上也日益完善，世界上最大的循环流化床燃烧电站(电功率100MW)也在1988年投运。这种燃烧技术，其燃烧效率可达98%以上，由于床温低(800～900℃)，NOx排放量低，并适合床内加脱硫剂实现脱硫反应，因此，它和上述的各种脱硫、脱硝技术相比，其投资和运行费用最低。我国研究这种燃烧技术是从1985年开始的。目前，热功率为12MW的循环流化床燃烧锅炉已于1992年投入运行。循环流化床燃烧技术还存在一些问题，例如气固流动工况和气固分离、炉内传热、循环物料的返回等，还有待进一步研究和解决。已开发的烟气脱硫和烟气脱硝技术，其研究方向是两种技术的合并，即开发烟气脱硫脱硝技术，燃烧设备应用这种技术后，其脱硫脱硝过程可在同一装置中完成，脱硫脱硝率均可达90%以上，还可以获得有用的硫制品、硝酸以及含硫复合肥料等副产品。此外，活性高、寿命长、不易中毒老化、价格低廉、不产生二次污染的实用性好的触媒的研究工作，一直在进行中。【参考文献】：1 设乐正雄．水ィうにぉけるNOx防除对策．ボィう研究，1978，168，8～282 冲上昇．燃料二段供给形低NOxパヱナの開発．ボィう研究，1978，167：33～343 张永照．环境污染与治理，1986，44～7854 张永照，牛长山．环境保护与综合利用，1989，152～1755 Zhang Y Z，et al．The 4th Jahan-China international symposium on air pollation，1991．185～190(西安交通大学张永照教授撰) |
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