碱炉NOx超标如何破题？

碱回收是现代化大型硫酸盐制浆生产线中的核心环节之一，它极大地削减了制浆生产过程中产生的有机与无机化合物的排放负荷，并为制浆生产提供了所需的能源。在漂白硫酸盐木浆 (BKP) 生产过程中，碱回收炉承担着处理制浆过程产生的废液，将其通过燃烧及苛化反应回收制浆过程中所采用的NaOH和Na₂S，并将燃烧所得的热量转化为生产所用的蒸汽和电力。大型现代化制浆生产线通过碱回收系统回收的NaOH 和Na2S以及碱回收炉产生的热能可以100% 满足生产的需求，制浆废液通过碱回收系统的处理，可使整个生产系统所产生的 COD_Cr削减 95%以上，因此碱回收炉是制浆生产线的核心设备。

1 碱回收炉运行需要控制的因素

BKP 制浆过程产生的废液呈黑色， 故在行业内称之为黑液(Black Liquid)，主要成分是制浆过程中以NaOH+Na₂S与木材中的木素反应产生的磺化木素及多糖等有机物，以漂白硫酸盐桦木浆黑液来说，其中的有机物占78%，无机物占22%。制浆黑液的绝干固形物是含31%～37%碳的可燃物，由于来自于可再生的生物质，并且是工业生产后的废液，故目前亦称之为可回收利用的生物质燃料。

黑液燃烧的主要目的是将黑液中的成分和元素转化成为制浆生产所需的Na₂CO₃(通过苛化转化为制浆所用的NaOH)和Na₂SO₄，生成的气体主要为CO₂和SO₂。因此就必须控制反应温度，温度太高金属钠易升华为气体，进入烟气中，将会与烟气中的CO₂反应生成Na₂CO₃，造成碱回收炉后部积灰，严重影响运行并腐蚀管束、汽包、省煤器等锅炉部件，并造成碱损失。

而Na₂SO₄生成反应亦在一定的温度下达到最高。一般情况下，炉膛底部熔融物的温度在900℃ 以上，碱回收炉的燃烧温度控制在950～980℃。另外，为了保证Na₂SO₄→Na₂S 的还原率，也必须控制温度。

碱回收炉的设计是根据制浆黑液的元素分析及其化学反应的温度需求进行的，其炉膛底截面、炉膛竖向温度曲线、过热器、管束、省煤器及烟道出口的温度均有严格的要求，每一 台碱回 收炉的一次风、二(三) 次风的进风位置都是不同的，因此，改变碱回收炉的运行参数比较困难。

一般情况下，炉膛底部熔融物的温度在900℃以上，碱回收炉的燃烧温度控制在950-980℃。其炉膛单位面积的燃烧强度设计为2600-2800kW/m²，竖向控制在60-100kW/m²，因此，在同样蒸发量的情况下，碱回收炉的体积比以燃煤或燃油的动力锅炉要大很多倍。因此可以认为碱回收炉是在一定温度控制下的化学反应装置。

2 碱回收炉烟气中的NO_x

碱回收炉烟气中的NO_x是黑液燃烧时固形物中的氮及送入炉空气中的氮反应生成的：

    N₂+O₂=2NO

    NO+1/2O₂=NO₂

在碱回收炉膛中，氮氧化合物是以初级的NO存在，与大气接触后，进一步被氧化成为NO₂·NO和NO₂。这些氮氧化合物被统称为NO_x，由燃烧产生NO_x的起始温度在650℃以上，1400℃以上生成反应加速。

图1是炉膛温度对NO_x生成的影响效应。由热生成NO_x对温度高度敏感，其他方式生成的NO_x亦随温度升高而浓度加大。而碱回收炉的工作温度在1000℃以下，故碱回收炉的工作温度不是高浓度NO_x的生成温度区域。