氮氧化物控制技术

根据Zelkowski（1986年）的研究结果，在煤 粉燃烧装置常规氧量运行条件下，NOx生成量 与温度之间的关系存在一个“边界温度”，高 于该“边界温度”时，NOx生成量将随温度的 升高以指数规律增加，这个“边界温度”大约 为1300℃。图4—1就是Zefkowski给出的NOx 的生成量与温度的关系曲线。

燃烧方式的改进通常是一种相对简便易行的 减少NOx排放的措施，但这种措施会带来燃 烧效率的降低，不完全燃烧损失增加，而且 NOx的脱除率也不够高，因此随着环保要求 的不断提高，燃烧的后处理越来越成为必然。 （2）二级污染预防措施。二级污染预防措施是 指在NOx生成后的控制措施，即对燃烧后产 生的含NOx的烟气（尾气）进行脱xiao 处理， 又称为烟气脱硝（Flue gas deNOx）或废气 脱硝（Waste gas deNOx），或简称为 deNOx。
（1）一级污染预防措施。一级污染预防措施是 指在NOx生成前的所有控制措施。 一级污染预防措施主要是通过改进燃烧Hale Waihona Puke Baidu式 减少NOx的生成量。基于NOx的形成受温度 的影响极大这一规律，可以通过改进燃烧方 式避开使NOx大量生成的温度区间，从而实 现NOx的减排。主要有以下几种途径：①低 氧燃烧或低过量空气系数（LEA)；②烟气再 循环(FGR)；③降低空气预热器温度(RAP)； ④分段燃烧，两段燃烧式、三段燃烧式。三 段燃烧是在两段燃烧的基础上增加再燃烧 (reburning )；⑤上部燃尽风(OFA)；⑥燃料 分级等。
2．烟气脱硝工艺分类
烟气脱硝工艺可以分为两大类——湿法和干法。 （1）湿法是指反应剂为液态的工艺方法。 （2）干法是指反应剂为气态的工艺方法。 无论是干法还是湿法，依据脱硝反应的化学机理，又可以分为还 原（Reduction）法、分解（Decomposition）法、吸附 （Absorption）法、等离子体活化（Plasma activation）法和生 化（Biochemical）法等。 湿法有气相氧化液相吸收法和液相氧化吸收法等，干法有选择性 催化还原法(SCR )、选择性非催化还原法（SNCR）等。 目前世界上使用最广泛的方法是选择性催化还原法（SCR）和选 择性非催化还原法(SNCR)。

3．NOx的综合治理方法
依据既要保护环境又要降低治污费用的原则，对氮氧化 物的治理越来越倾向于采取综合措施。对于一个火力发 电厂而言。NOx的排放量和锅炉设计、运行状况、燃料 的品质、燃烧器的配置以及热力系统设计都有关系。因 此，为了通过经济有效的途径减少NOx的排放，考虑各 种相关因素采取综合措施是当今国际上的共识。
（1）炉形和设计参数的选择。低NOx炉形有循 环流化床锅炉（CFBC）和增压循环流化床锅 炉（PFBC）；锅炉设计因素包括锅炉容量或 最大连续蒸发量、炉膛断面热负荷、容积热负 荷等因素。 进入20世纪90年代以后，世界上主要的锅炉制 造商的锅炉设计都是不仅要提高锅炉效率，减 少未燃烬碳损失，同时要考虑在锅炉的燃烧系 统和炉膛设计中尽量降低NOx的生成量。 （2）运行状况。运行状况包括锅炉负荷、过剩 空气量或氧量、直流燃烧器摆角及旋流燃烧器 旋流叶片角度设置等因素；比如采用低过量空 气系数是公认的减少NOx生成的运行方式。
二、NOx的控制方法
1．NOx的控制方法分类 见诸于文献资料的有关NOx的治理方法有 几十种之多，这些方法大体上可以分为两 大类：一级污染预防（primary pollution prevention ） 措 施 和 二 级 污 染 预 防 (secondary pollution prevention)措施。
NOx对我国大气环境污染所造成的严重后果将不堪设想，
电力行业加强对其控制的任务已迫在眉睫。
第一节 氮氧化物控制技术概述
一般意义上的氮氧化物包括N2O、NO、NO2、N2O3、 N2O4、N2O5等，但对大气造成污染的主要是NO、NO2和 N2O。燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和NO2，被 统称为NOx。在绝大多数燃烧方式中，产生的NO占90% 以上，其余为NO2。20世纪40年代在英国、50年代在美 国以及60年代在德国都有关于NOx的危害的报导。20世 纪60年代氮氧化物被国际社会确认为大气的主要污染物 之一，随后在对NOx的形成与危害机理进行深入研究的基 础上，开发了多种控制氮氧化物排放的实用技术。从最初 的控制燃烧方法，到后来的烟气脱硝技术。这些技术的应 用为减缓火力发电厂排放氮氧化物对大气环境造成的压力 发挥了重要作用。
一、NOx的形成机理
在化石然料的燃烧过程中，NOx的生成通 过三种机理，三种机理所生成的NOx分别 称作燃料形NOx ( Fuel NOx}、温度形或热 力形NOx (Thermal NOx)和快速形（或速 度形）NOx (Prompt NOx)。
1．燃料形NOx 燃料本身所含的氮的有机物诸如喹啉(C2H5N)、吡啶 (C9H7N)等，在高温下释放出氮和氧化合生成的NOx， 称作燃料形NOx.。 2．温度形或热力形NOx 燃烧时空气中的N2在高温下氧化生成的NOx，称作温 度形或热力形NOx。 3．快速形(或速度形) NOx 碳氢燃料在燃烧过多时燃烧所产生的NOx，称作快速 形(或速度形) NOx。对于大多数的矿物燃料，这类 NOx含量较小。 温度、氧浓度、燃料含氮量和反应时间是燃烧过程中 影响NOx生成量的主要因素。在这些因素中，又以温 度的影响最强。
氮氧化物控制技术
赵毅
在火电机组排放的多种大气污染物中，氮氧化物是最 近三十多年来受到世界极大关注的一种污染物。氮氧化 物的排放对人体的致毒作用、对植物的损害以及对酸雨 和光化学烟雾的形成、对臭氧层的破坏中所起的作用已
经得到了科学的证明。世界上一些工业发达国家对氮氧
化物的排放制定了越来越严格的限制。随着今后电力工 业的发展，NOx排放量将越来越大。如果不加强控制，