磷酸三鈣工業(yè)窯爐選擇性非催化還原脫硝研究

羅文龍，劉 成，張 兵，王 耀，李洪開

（貴州云?；び邢挢熑喂井Y安鈣鹽分公司，貴州甕安 550400）

1 TCP生產(chǎn)工藝及高溫窯爐熱力型氮氧化物的產(chǎn)生

飼料級磷酸三鈣（TCP）是優(yōu)質(zhì)礦物質(zhì)飼料添加劑，可補充動物正常生長所必需的磷、鈣、鈉以及多種微量元素。貴州云?；び邢挢熑喂井Y安鈣鹽分公司引進日本小野田化學(xué)工業(yè)株式會社的鈉鹽-磷酸燒結(jié)法（煅燒法）工藝生產(chǎn)TCP，該技術(shù)在國外已有半個多世紀的發(fā)展歷史。煅燒法TCP生產(chǎn)工藝采用高溫工業(yè)窯爐提供熱源，高溫燃燒器（窯爐內(nèi)）的運行伴隨著NOx的產(chǎn)生。生態(tài)文明建設(shè)是我國當下發(fā)展的第一要務(wù)，企業(yè)生存與發(fā)展必須以堅守生態(tài)發(fā)展底線為前提，助推煅燒法TCP行業(yè)朝著純天然、資源化綜合利用、超低排放發(fā)展。未來工業(yè)窯爐NOx排放要求會越來越嚴，ρ（NOx）排放限值將低于200 mg/m3。

近些年國內(nèi)外關(guān)于燃燒器的發(fā)展有較多報道［1］，常見的燃燒器有法孚皮拉德公司的Novaflam型燃燒器、巴西戴耐米斯工程公司的Dynamis 型燃燒器、德國洪堡公司的PYRO-JET型燃燒器、北京恒大飛天環(huán)保設(shè)備有限公司的HDF-UBB80G 燃燒器，按燃燒物質(zhì)分類有垃圾焚燒燃燒器、生物質(zhì)顆粒燃料燃燒器等固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)單相或復(fù)合多相燃燒器。雖然不同類型燃燒器各有差異，但燃燒器的燃燒溫度、過?？諝饬渴荖Ox產(chǎn)生的主要因素。

由于燃料（燃料油、煤粉、天然氣、垃圾等）的種類差異，其N含量不同，完全燃燒時，釋放的NOx量也不盡相同。與熱力型NOx（燃燒用空氣中的N2在高溫下氧化生成的氮氧化物）產(chǎn)生量相比，燃料中N 生成的NOx量較少。TCP 工業(yè)窯爐燃燒溫度較高，熱量集中，燃燒器要求氧含量過剩（過剩氧體積分數(shù)一般為1%～2%），導(dǎo)致燃燒器區(qū)域熱力型NOx產(chǎn)生。

2 TCP高溫窯爐選擇性非催化還原脫硝原理

在鍋爐等裝置運用選擇性非還原脫硝技術(shù)已有相關(guān)報道［2］。常見的脫硝工藝有氨法脫硝和尿素脫硝。

氨法脫硝原理：

3 TCP 窯爐燃燒器工藝指標調(diào)整對NOx產(chǎn)生的抑制效果

3.1 燃燒器過剩O2體積分數(shù)對NOx產(chǎn)生的抑制效果

燃燒器燃燒溫度1 550 ℃，窯爐出窯氧氣氛，考察不同過剩氧體積分數(shù)對NOx產(chǎn)生的抑制效果。實驗結(jié)果（見表1）表明，不同過剩氧體積分數(shù)對抑制NOx產(chǎn)生效果不佳。

表1 過剩氧體積分數(shù)對NOx產(chǎn)生的抑制效果

3.2 燃燒器環(huán)繞還原性氣氛對NOx產(chǎn)生的抑制效果

燃燒器燃燒溫度1 550 ℃，窯爐出窯帶有還原性氣氛，考察不同還原性氣氛對抑制NOx產(chǎn)生的效果（見表2）。實驗結(jié)果表明，降低過剩氧濃度，逐步增加還原氛圍對抑制NOx產(chǎn)生效果不佳。

表2 燃燒器還原性氣氛對NOx產(chǎn)生的抑制效果

4 選擇性非催化還原脫硝技術(shù)在TCP窯爐脫硝的應(yīng)用研究

考察脫硝劑添加方式、脫硝溫度、脫硝劑尿素添加比例對脫硝效率的影響，尋找TCP工業(yè)窯爐最佳脫硝條件。

4.1 脫硝劑添加方式對脫硝的影響

在燃燒溫度1 550 ℃，脫硝劑尿素添加比例（實際脫硝劑添加量與最小理論脫硝劑添加量之比，最小理論脫硝劑添加量為20 kg/h）1.72、脫硝溫度710 ℃下，在同一個加料點加脫硝劑，考察脫硝劑不同加料方式對脫硝效果的影響，結(jié)果見表3。由表3 可知，脫硝劑氣化噴霧加料方式效果略好，主要是脫硝劑氣化后可與燃燒尾氣充分接觸，增大接觸面積，延長反應(yīng)停留時間，脫硝劑與NOx反應(yīng)更充分。

表3 脫硝劑添加方式對脫硝效果的影響

4.2 脫硝溫度對脫硝的影響

在燃燒溫度1 550 ℃，脫硝劑尿素添加比例1.72，尿素加料方式為液態(tài)氣化噴霧，脫硝溫度650～900 ℃下開展脫硝研究，結(jié)果見表4。由表4 可知，脫硝溫度在820 ～870 ℃能達到較佳的脫硝目標，脫硝效率對脫硝溫度敏感。

表4 脫硝溫度對NOx脫除效率影響

4.3 尿素添加比例對脫硝的影響

在燃燒溫度1 550 ℃、脫硝溫度870 ℃，尿素加料方式為液態(tài)氣化噴霧條件下研究脫硝劑比例對脫硝效率的影響，結(jié)果見表5。由表5 可知，最佳脫硝劑比例為1.72，隨著尿素添加比例繼續(xù)增大，脫硝效率有所提高，但總體提高不大，帶來成本成倍增加，不經(jīng)濟。

表5 脫硝劑尿素添加比例對脫硝效率的影響

5 結(jié)論

TCP煅燒工藝高溫窯爐依靠降低過剩氧體積分數(shù)、采取燃燒器還原氛圍抑制熱力型NOx產(chǎn)生效果不佳；合適的脫硝溫度對脫硝效率貢獻較大；在理想的脫硝溫度下，脫硝劑尿素添加比例增大對脫硝效率改善有一定效果，但綜合考慮經(jīng)濟性，并非增大越多越好。TCP煅燒高溫窯爐最佳脫硝條件：脫硝溫度820 ～870 ℃；脫硝劑尿素添加比例1.72；脫硝劑添加方式為液態(tài)氣化噴霧。此條件下選擇性非催化還原脫硝得到強化。