低NOx排放技术..
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低NO排放技术
浙能温电.
浙能温州发电有限公司发电部徐少峰
电站锅炉NOX排放控制标准
• 限于成本的考虑，中国火力发电燃煤锅炉主要考 虑燃烧控制技术。根据不同燃煤燃烧时NOX排放控 制可以达到的技术水平，确定火电厂大气污染物 排放标准。 • 火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排 放浓度执行表1规定的限值。 • 为了满足火电厂大气污染物排放标准规定的NOX排 放要求，国产燃煤锅炉主要采用低NOX燃烧器和分 级燃烧技术，其经济性最好。
• 燃料型NOX的反应机理较热力型复杂的多，两种形态的氮 氧化物HCN及NH3以不同的反应途径生成NO，同时伴随NO还 原为N2的反应。HCN氧化为NCO后，可能有两条反应途径， 取决于反应条件。在氧化性气氛中，NCO会进一步氧化生 成NO；而在还原气氛中，NCO会反应生成NH。NH在氧化气 氛中会进一步氧化生成NO，成为NO的生成源，同时，又能 与已生成的NO进行还原反应，使NO还原为N2。 • NH3可能作为NO的生成源，也可作为NO的还原剂。NH3与OH、 O及H反应生成NH2，NH2再与OH及O、H反应生成NH。NH会被 氧化生成NO；而NH也可直接与NO反应还原为N2及OH或H2O； NH与OH及O反应还可以生成原子N，原子N与NO可反应还原 生成N2及O。
• 低NOX燃烧技术的要点是抑制NOX的生成，并创造 条什使已生成的NOX还原。对煤粉燃烧锅炉，燃烧 温度在1350℃以下，几乎没有热力型NOX生成，只 有当燃烧温度超过1600℃，热力型NOX可到25％ ~30％，而快速型NOX仅占5％，故对煤粉燃烧主要 是控制燃料型NOX图7．41为低NOX燃烧技术的原理 简图，其要点是对燃料型NOX生成各途径造成还原 性气氛，控制其生成，促进其还原，该图中用粗 黑箭头表示了以还原性气氛使燃料N转化为分子氮 (N2)的方向。
四、煤粉浓淡分离燃烧技术
• 将一次风输送的煤粉用离心分离法分为浓 度不同的浓、淡粉风流。在着火燃烧的初 期，空气燃料比低的浓粉对抑制氮氧化物 生成有利。但从整个锅炉燃烧过程来看， 煤粉空气混合越均匀，燃烧效果越好，将 煤粉浓淡分离就对炉内后期的煤粉与空气 混合不利，会使飞灰含碳量增加，效率降 低。此外，在煤种不同，负荷不同的条件 下，煤粉浓、淡程度难以控制
• 燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO和NO2，通常把这两 种氮的氧化物称为NOx。其中NO占90%以上。 • 由于氮的键能不同，以及与氮进行反应的介质成分不同， 因而NOx的生成有三种不同的机理：热力NOx，它是燃烧过 程中空气里的N2在高温下氧化而生成的氮氧化物，它占总 的氮氧化物的（20~50）%；快速NOx，它是燃料中的碳氢 化合物CHx与空气中的N2，在过量空气系数为（0.7~0.8） 时，由预混燃烧生成，其生成地点不是发生在火焰面的下 游，而是在燃烧初期的火焰面内部，而且反应时间极短， 在实际燃烧装置中，快速NOx量很少，就煤粉炉而言，小 于5%；燃料NOx，它是燃料中所含的氮化合物，在燃烧过 程中氧化而生成的氮氧化物，它占总的氮氧化物的75%左 右。
表1 火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最 高允许排放浓度
时段 第1 时段 第2 时段 第3 时段
Vdaf＜10%
1500
1300
1100
10%≤Vdaf ≤20%
650
燃煤锅炉 燃油锅炉
Vdaf ＞20%
1100 650
Байду номын сангаас
650 400
450 200 150 80
燃油 燃气轮机组 燃气
第一节 NOx生成机理
• 由于氧原子与N2反应的活化能比氧原子与火焰中可燃成分 反应的活化能高的多，而且氧原子在火焰中存在时间较短： 故火焰不会产生大量的NO，NO的生成反应系在燃料中可以 燃烧部分基本烧完之后的高温区进行。由于热力型NO生成 的活化能很高，在1500℃以下几乎观测不到NO的生成反应， 当温度超过1500℃时，温度每上升100℃，反应速度将增 加6~7倍。热力型NOx可占生成总量的25%~30%。 • NO生成反应速度与温度呈指数规律外，还与N2浓度成正比 及O2浓度的平方根成正比，并与停留时间有关。要控制热 力型NOx的生成，则必须降低燃烧温度；避免产生局部高 温区；缩短烟气在高温区停留时间以及降低烟气中氧的浓 度。
• 快速型NOX生成对温度不敏感，一般情况下，对不 含氮的碳氢燃料在较低温度燃烧时，才重点考虑 快速型NOX，如内燃机的燃烧过程，对煤粉燃烧， 快速型NOX生成量占总生成量的5%以下。 • 可以看出，NOX生成的最大特点就是与煤的燃烧方 式、燃烧工况有关系。NOX生成量强烈地依赖于燃 烧的温度水平，此外与风煤比，传热和煤种以及 煤、空气和燃烧产物的混合程度有关。正因为这 样，可以通过改善燃烧方式，改变锅炉运行条件 来降低NOX生成量。
二、空气分级燃烧技术
• 将助燃空气分成多股，使其逐渐与煤粉混合燃烧，这样就 可降低见局部区域的空气燃料比，煤在热分解和着火阶段， 由于缺氧，因而氮氧化物的生成受到抑制。空气分级可以 在燃烧器内实现，也可在锅炉内完成。将完全燃烧所需的 85%空气量引入主燃烧器，使主燃烧器区域的燃烧在氧气 不足、燃料富集的工况下进行。由于氧气量不足，火焰温 度较低，氮氧化物的生成量就较少，燃料氮生成的中间产 物（如NCH，NH3等）也会因此而无法氧化成为NOX。同时， 已经生成的NOX还可能在还原性气氛中还原成分子氮 （N2），其结果就减少了NOX的排放量。上部设置二层顶 部燃尽风（OFA）喷口，通过它将其余的约15%的空气送入 炉膛，避开了高温火焰区，还可以使未燃尽的炭粒燃尽， 完成整个燃烧过程。
一、低氧燃烧
一、低氧燃烧
• 低氧燃烧是控制NOX排放量最简单的方法。对燃烧器及燃 烧系统不需作任何改动，仅在运行中控制入炉风量，使煤 粉燃烧过程尽可能接近理论燃烧空气量下进行。采用低氧 燃烧方案可使NOX排放量降低20％～30％。 • 该方案实际应用时受条件限制。炉内氧量过低，将使飞灰 含碳量增加，对难燃及较难燃的煤种更为明显；另外，还 会使排烟CO浓度增加，这都会使锅炉效率降低。还有一个 问题是，对某些锅炉，低氧燃烧时导致主蒸汽或再热蒸汽 温度偏低。具体实施时要根据燃刚煤种，锅炉效率降低幅 度及汽温等性能确定适宜的炉膛出口(或省煤器处)烟气氧 量控制值。
1．热力型NOx
• 热力型NOx系燃烧过程中空气中的氮和氧在高温 中生成的NO及NO2总和，其总反应方程为： N2+O2=2NO NO+1/2O2=NO2 影响热力氧化氮生成的主要因素是温度、氧浓度 以及在高温区的停留时间。其中温度对热力NOx生 成速率的影响最大，热力NOx的生成速率与温度几 乎呈指数的关系。氧浓度增大和在高温区停留时 间的延长，都会使热力NOx生成量增加。在典型的 煤粉火焰中，热力NOx占总NOx排放量的20%左右。 对实际煤粉锅炉，燃烧温度的降低，以及温度分 布均匀化，都能有效地降低热力NOx的生成。
三、烟气再循环燃烧技术
• 将锅炉尾部烟气抽出，掺混到一次风中， 一次风因烟气掺混后其氧浓度降低，同时 低温烟气还会使火焰温度降低，也能使氮 氧化物的生成受到抑制。但这一方法会引 起煤粉燃烧不稳定，甚至灭火。最近有的 在燃烧器中采用高温烟气再循环，这样既 能抑制氮氧化物的生成，又能提高煤粉燃 烧的稳定性。
六、低NOX煤粉燃烧器
• Babcock双调风燃烧器。该燃烧器的特点是，通过控制煤 粉与空气的混合，使燃烧从燃烧器的出口开始，将完全燃 烧区调长。这种延时燃烧的方法可降低火焰温度峰值来减 少NOX排放量。根据我国南通电厂使用该燃烧器的情况看， 在燃用收到基挥发分为22.8%的晋北煤时，锅炉效率为 93.6%, 满负荷是NOX排放量为600 mg/m3。 • WR型浓淡偏差燃烧器。直流燃烧器四角布置。切圆燃烧是 ABB-GE公司的传统燃烧方式，这种燃烧器因气流在炉膛内 形成一个较强烈旋转的整体火焰，对燃烧稳定，强化后期 混合，保证燃料完全燃烧十分有利。此外，四角燃烧时， 炉内火焰充满情况较好，水冷壁传热均匀，燃烧中心的火 焰峰值温度和最大热流密度较低，有利于减少NOX的排放。
五、燃料分级（或再燃）燃烧法
• 向炉内燃烬区再送入一股燃料流，使煤粉在氧量不足的条 件下热分解，所生成的中间产物可将NOX还原为N2，也可 在燃烧器出口的热分解区、着火区，使已生成的NOX回流， 并与热分解产生的中间产物反应使NOX还原。但这种方法 往往会使分级送入燃烬区的煤粉难以燃烬，从而影响燃烧 效率。 • 再燃烧法的特点是，将燃烧分成三个区域：一次燃烧区是 氧化性或稍还原性气氛（α≥1）；在第二燃烧区，将二 次燃料送入还原性气氛（α≤1），因而生成碳氢化合物 基团，这些基团与一次燃烧区内生成的NO反应，最终生成 N2，这个区域通常称为再燃烧区。二次燃料称为再燃燃料； 最后再送入二次风（α≥），使燃料完全燃烧，称为燃尽 区。
• 在通常燃烧温度下，煤粉燃烧时由挥发分生成的NOX占燃 料型NOX的60~80%。而由焦碳生成的NOX则占20~40%。焦碳 N生成NOX的情况较复杂，与氮在焦碳中N—C、N—H之间的 结合状态有关。有人认为焦碳N是通过焦碳表面多相反应 而生成NOX；也有人认为焦碳N与挥发分N一样，是首先以 HCN及CN的状态析出后氧化生成NOX的。但研究表明，在氧 化性气氛中，随着过量空气的增加，挥发分NOX增长迅速， 明显超过焦碳NOX的增长。这可能由两方面原因所致：焦 碳N生成NOX的活化能较碳氧反应的活化能大，故焦碳NOX 是在火焰尾部生成，其所处烟气的氧浓度较低，再加上因 温度较高，可能焦碳中的灰熔融而使焦碳反应表面减少， 致使焦碳NOX生成量减少；另一方面，焦碳表面具有还原 作用，在碳及煤灰中CaO的催化作用下，可促进焦碳NOX还 原。
第二节 低NOx排放燃烧技术
• 控制NOX方案来源于对其机理的研究。控制 措施分为一次及二次措施，一次措施指在 燃烧过程中采用的措施，系在炉膛内实现， 为低NOX的燃烧技术；二次措施为净化烟气 的脱硝技术，系在燃烧后对烟气中加入还 原剂及催化剂吸收已生成的NOX。一般一次 措施最多只能降低NOX排放值的50%，当环 保要求降低到40%以下时，则应加二次措施， 二次措施与一次措施一般同时采用。
2．燃料型NOx
• 煤中的氮原子与各种碳氢化合物结合成氮的环状或链状化合物，如
C5H5N、C6H5NH2等。煤中氮有机化合物的C-N结合键能较空气中氮分 子的N三N键能小得多，在燃烧时容易分解。从氮氧化物生成的角度看， 氧更容易首先破坏C-N键与氮原子生成NO。煤燃烧时燃料型NOX约为 NOX生成总量的75~90%。 • 在一般燃烧条件下，煤中氮有机化合物先被分解成氰（HCN）、氨 （NH3）和CN等中间产物，作为挥发分而析出，称为挥发分N；而残留 在焦碳中的氮，称为焦碳N。挥发N要比其它挥发分析出要晚一些，一 般当挥发分析出10~15%时，挥发分N才开始析出。燃料N转化为挥发分 N的比例与煤种、析出时的温度及加热速度有关。在挥发分氮中，HCN 与NH3所占比例与多种因素有关：对于烟煤，HCN比例一般大与NH3， 劣质烟煤则以NH3为主，无烟煤挥发分N中HCN与NH3均较少；煤中燃料 N以芳香环结合时，挥发分N以HCN为主，燃料N以胺的形式存在时， NH3是主要的热解初始产物；挥发分N中HCN及NH3产率随温度增高而增 加，但温度超过1000~1100℃时，NH3含量达到饱和；随温度上升，燃 料N转化为HCN的比例大与转化为NH3的比例。
3．快速型NOX
• 快速型NOX是弗尼莫尔1971年发现的。碳氢化合物燃料燃 烧在燃料过浓时，在反应区附近会瞬间快速生成NOX。与 热力型及燃料型不同，快速型NOX是燃料燃烧时产生的烃 类等撞击空气分子中N2分子而生成CN、HCN等再被氧化成 NOX。 • 在碳氢化合物燃烧时，特别是富燃料燃烧时，会分析出大 量的CH、CH2、CH3、C2等，会破坏N2的分子链而生成HCN 及CN等，该组分反应活化能较低，故反应速度较快。HCN、 CN与O、OH反应生成NCO，NCO被进一步氧化后生成NO。有 一种观点认为90%的快速型NOX是通过HCN生成的。此外， 研究发现火焰中HCN达到最高值转入下降阶段时，存在大 量的氨化物，这些氨化物和氧原子等快速反应而生成NO。 由前述可见，快速型NOX来源于空气中的N2，类似于热力 型；但NO的生成机理却与燃料型相似，在HCN生成后与燃 料型NOX生成途径基本一致。
浙能温电.
浙能温州发电有限公司发电部徐少峰
电站锅炉NOX排放控制标准
• 限于成本的考虑，中国火力发电燃煤锅炉主要考 虑燃烧控制技术。根据不同燃煤燃烧时NOX排放控 制可以达到的技术水平，确定火电厂大气污染物 排放标准。 • 火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排 放浓度执行表1规定的限值。 • 为了满足火电厂大气污染物排放标准规定的NOX排 放要求，国产燃煤锅炉主要采用低NOX燃烧器和分 级燃烧技术，其经济性最好。
• 燃料型NOX的反应机理较热力型复杂的多，两种形态的氮 氧化物HCN及NH3以不同的反应途径生成NO，同时伴随NO还 原为N2的反应。HCN氧化为NCO后，可能有两条反应途径， 取决于反应条件。在氧化性气氛中，NCO会进一步氧化生 成NO；而在还原气氛中，NCO会反应生成NH。NH在氧化气 氛中会进一步氧化生成NO，成为NO的生成源，同时，又能 与已生成的NO进行还原反应，使NO还原为N2。 • NH3可能作为NO的生成源，也可作为NO的还原剂。NH3与OH、 O及H反应生成NH2，NH2再与OH及O、H反应生成NH。NH会被 氧化生成NO；而NH也可直接与NO反应还原为N2及OH或H2O； NH与OH及O反应还可以生成原子N，原子N与NO可反应还原 生成N2及O。
• 低NOX燃烧技术的要点是抑制NOX的生成，并创造 条什使已生成的NOX还原。对煤粉燃烧锅炉，燃烧 温度在1350℃以下，几乎没有热力型NOX生成，只 有当燃烧温度超过1600℃，热力型NOX可到25％ ~30％，而快速型NOX仅占5％，故对煤粉燃烧主要 是控制燃料型NOX图7．41为低NOX燃烧技术的原理 简图，其要点是对燃料型NOX生成各途径造成还原 性气氛，控制其生成，促进其还原，该图中用粗 黑箭头表示了以还原性气氛使燃料N转化为分子氮 (N2)的方向。
四、煤粉浓淡分离燃烧技术
• 将一次风输送的煤粉用离心分离法分为浓 度不同的浓、淡粉风流。在着火燃烧的初 期，空气燃料比低的浓粉对抑制氮氧化物 生成有利。但从整个锅炉燃烧过程来看， 煤粉空气混合越均匀，燃烧效果越好，将 煤粉浓淡分离就对炉内后期的煤粉与空气 混合不利，会使飞灰含碳量增加，效率降 低。此外，在煤种不同，负荷不同的条件 下，煤粉浓、淡程度难以控制
• 燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO和NO2，通常把这两 种氮的氧化物称为NOx。其中NO占90%以上。 • 由于氮的键能不同，以及与氮进行反应的介质成分不同， 因而NOx的生成有三种不同的机理：热力NOx，它是燃烧过 程中空气里的N2在高温下氧化而生成的氮氧化物，它占总 的氮氧化物的（20~50）%；快速NOx，它是燃料中的碳氢 化合物CHx与空气中的N2，在过量空气系数为（0.7~0.8） 时，由预混燃烧生成，其生成地点不是发生在火焰面的下 游，而是在燃烧初期的火焰面内部，而且反应时间极短， 在实际燃烧装置中，快速NOx量很少，就煤粉炉而言，小 于5%；燃料NOx，它是燃料中所含的氮化合物，在燃烧过 程中氧化而生成的氮氧化物，它占总的氮氧化物的75%左 右。
表1 火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最 高允许排放浓度
时段 第1 时段 第2 时段 第3 时段
Vdaf＜10%
1500
1300
1100
10%≤Vdaf ≤20%
650
燃煤锅炉 燃油锅炉
Vdaf ＞20%
1100 650
Байду номын сангаас
650 400
450 200 150 80
燃油 燃气轮机组 燃气
第一节 NOx生成机理
• 由于氧原子与N2反应的活化能比氧原子与火焰中可燃成分 反应的活化能高的多，而且氧原子在火焰中存在时间较短： 故火焰不会产生大量的NO，NO的生成反应系在燃料中可以 燃烧部分基本烧完之后的高温区进行。由于热力型NO生成 的活化能很高，在1500℃以下几乎观测不到NO的生成反应， 当温度超过1500℃时，温度每上升100℃，反应速度将增 加6~7倍。热力型NOx可占生成总量的25%~30%。 • NO生成反应速度与温度呈指数规律外，还与N2浓度成正比 及O2浓度的平方根成正比，并与停留时间有关。要控制热 力型NOx的生成，则必须降低燃烧温度；避免产生局部高 温区；缩短烟气在高温区停留时间以及降低烟气中氧的浓 度。
• 快速型NOX生成对温度不敏感，一般情况下，对不 含氮的碳氢燃料在较低温度燃烧时，才重点考虑 快速型NOX，如内燃机的燃烧过程，对煤粉燃烧， 快速型NOX生成量占总生成量的5%以下。 • 可以看出，NOX生成的最大特点就是与煤的燃烧方 式、燃烧工况有关系。NOX生成量强烈地依赖于燃 烧的温度水平，此外与风煤比，传热和煤种以及 煤、空气和燃烧产物的混合程度有关。正因为这 样，可以通过改善燃烧方式，改变锅炉运行条件 来降低NOX生成量。
二、空气分级燃烧技术
• 将助燃空气分成多股，使其逐渐与煤粉混合燃烧，这样就 可降低见局部区域的空气燃料比，煤在热分解和着火阶段， 由于缺氧，因而氮氧化物的生成受到抑制。空气分级可以 在燃烧器内实现，也可在锅炉内完成。将完全燃烧所需的 85%空气量引入主燃烧器，使主燃烧器区域的燃烧在氧气 不足、燃料富集的工况下进行。由于氧气量不足，火焰温 度较低，氮氧化物的生成量就较少，燃料氮生成的中间产 物（如NCH，NH3等）也会因此而无法氧化成为NOX。同时， 已经生成的NOX还可能在还原性气氛中还原成分子氮 （N2），其结果就减少了NOX的排放量。上部设置二层顶 部燃尽风（OFA）喷口，通过它将其余的约15%的空气送入 炉膛，避开了高温火焰区，还可以使未燃尽的炭粒燃尽， 完成整个燃烧过程。
一、低氧燃烧
一、低氧燃烧
• 低氧燃烧是控制NOX排放量最简单的方法。对燃烧器及燃 烧系统不需作任何改动，仅在运行中控制入炉风量，使煤 粉燃烧过程尽可能接近理论燃烧空气量下进行。采用低氧 燃烧方案可使NOX排放量降低20％～30％。 • 该方案实际应用时受条件限制。炉内氧量过低，将使飞灰 含碳量增加，对难燃及较难燃的煤种更为明显；另外，还 会使排烟CO浓度增加，这都会使锅炉效率降低。还有一个 问题是，对某些锅炉，低氧燃烧时导致主蒸汽或再热蒸汽 温度偏低。具体实施时要根据燃刚煤种，锅炉效率降低幅 度及汽温等性能确定适宜的炉膛出口(或省煤器处)烟气氧 量控制值。
1．热力型NOx
• 热力型NOx系燃烧过程中空气中的氮和氧在高温 中生成的NO及NO2总和，其总反应方程为： N2+O2=2NO NO+1/2O2=NO2 影响热力氧化氮生成的主要因素是温度、氧浓度 以及在高温区的停留时间。其中温度对热力NOx生 成速率的影响最大，热力NOx的生成速率与温度几 乎呈指数的关系。氧浓度增大和在高温区停留时 间的延长，都会使热力NOx生成量增加。在典型的 煤粉火焰中，热力NOx占总NOx排放量的20%左右。 对实际煤粉锅炉，燃烧温度的降低，以及温度分 布均匀化，都能有效地降低热力NOx的生成。
三、烟气再循环燃烧技术
• 将锅炉尾部烟气抽出，掺混到一次风中， 一次风因烟气掺混后其氧浓度降低，同时 低温烟气还会使火焰温度降低，也能使氮 氧化物的生成受到抑制。但这一方法会引 起煤粉燃烧不稳定，甚至灭火。最近有的 在燃烧器中采用高温烟气再循环，这样既 能抑制氮氧化物的生成，又能提高煤粉燃 烧的稳定性。
六、低NOX煤粉燃烧器
• Babcock双调风燃烧器。该燃烧器的特点是，通过控制煤 粉与空气的混合，使燃烧从燃烧器的出口开始，将完全燃 烧区调长。这种延时燃烧的方法可降低火焰温度峰值来减 少NOX排放量。根据我国南通电厂使用该燃烧器的情况看， 在燃用收到基挥发分为22.8%的晋北煤时，锅炉效率为 93.6%, 满负荷是NOX排放量为600 mg/m3。 • WR型浓淡偏差燃烧器。直流燃烧器四角布置。切圆燃烧是 ABB-GE公司的传统燃烧方式，这种燃烧器因气流在炉膛内 形成一个较强烈旋转的整体火焰，对燃烧稳定，强化后期 混合，保证燃料完全燃烧十分有利。此外，四角燃烧时， 炉内火焰充满情况较好，水冷壁传热均匀，燃烧中心的火 焰峰值温度和最大热流密度较低，有利于减少NOX的排放。
五、燃料分级（或再燃）燃烧法
• 向炉内燃烬区再送入一股燃料流，使煤粉在氧量不足的条 件下热分解，所生成的中间产物可将NOX还原为N2，也可 在燃烧器出口的热分解区、着火区，使已生成的NOX回流， 并与热分解产生的中间产物反应使NOX还原。但这种方法 往往会使分级送入燃烬区的煤粉难以燃烬，从而影响燃烧 效率。 • 再燃烧法的特点是，将燃烧分成三个区域：一次燃烧区是 氧化性或稍还原性气氛（α≥1）；在第二燃烧区，将二 次燃料送入还原性气氛（α≤1），因而生成碳氢化合物 基团，这些基团与一次燃烧区内生成的NO反应，最终生成 N2，这个区域通常称为再燃烧区。二次燃料称为再燃燃料； 最后再送入二次风（α≥），使燃料完全燃烧，称为燃尽 区。
• 在通常燃烧温度下，煤粉燃烧时由挥发分生成的NOX占燃 料型NOX的60~80%。而由焦碳生成的NOX则占20~40%。焦碳 N生成NOX的情况较复杂，与氮在焦碳中N—C、N—H之间的 结合状态有关。有人认为焦碳N是通过焦碳表面多相反应 而生成NOX；也有人认为焦碳N与挥发分N一样，是首先以 HCN及CN的状态析出后氧化生成NOX的。但研究表明，在氧 化性气氛中，随着过量空气的增加，挥发分NOX增长迅速， 明显超过焦碳NOX的增长。这可能由两方面原因所致：焦 碳N生成NOX的活化能较碳氧反应的活化能大，故焦碳NOX 是在火焰尾部生成，其所处烟气的氧浓度较低，再加上因 温度较高，可能焦碳中的灰熔融而使焦碳反应表面减少， 致使焦碳NOX生成量减少；另一方面，焦碳表面具有还原 作用，在碳及煤灰中CaO的催化作用下，可促进焦碳NOX还 原。
第二节 低NOx排放燃烧技术
• 控制NOX方案来源于对其机理的研究。控制 措施分为一次及二次措施，一次措施指在 燃烧过程中采用的措施，系在炉膛内实现， 为低NOX的燃烧技术；二次措施为净化烟气 的脱硝技术，系在燃烧后对烟气中加入还 原剂及催化剂吸收已生成的NOX。一般一次 措施最多只能降低NOX排放值的50%，当环 保要求降低到40%以下时，则应加二次措施， 二次措施与一次措施一般同时采用。
2．燃料型NOx
• 煤中的氮原子与各种碳氢化合物结合成氮的环状或链状化合物，如
C5H5N、C6H5NH2等。煤中氮有机化合物的C-N结合键能较空气中氮分 子的N三N键能小得多，在燃烧时容易分解。从氮氧化物生成的角度看， 氧更容易首先破坏C-N键与氮原子生成NO。煤燃烧时燃料型NOX约为 NOX生成总量的75~90%。 • 在一般燃烧条件下，煤中氮有机化合物先被分解成氰（HCN）、氨 （NH3）和CN等中间产物，作为挥发分而析出，称为挥发分N；而残留 在焦碳中的氮，称为焦碳N。挥发N要比其它挥发分析出要晚一些，一 般当挥发分析出10~15%时，挥发分N才开始析出。燃料N转化为挥发分 N的比例与煤种、析出时的温度及加热速度有关。在挥发分氮中，HCN 与NH3所占比例与多种因素有关：对于烟煤，HCN比例一般大与NH3， 劣质烟煤则以NH3为主，无烟煤挥发分N中HCN与NH3均较少；煤中燃料 N以芳香环结合时，挥发分N以HCN为主，燃料N以胺的形式存在时， NH3是主要的热解初始产物；挥发分N中HCN及NH3产率随温度增高而增 加，但温度超过1000~1100℃时，NH3含量达到饱和；随温度上升，燃 料N转化为HCN的比例大与转化为NH3的比例。
3．快速型NOX
• 快速型NOX是弗尼莫尔1971年发现的。碳氢化合物燃料燃 烧在燃料过浓时，在反应区附近会瞬间快速生成NOX。与 热力型及燃料型不同，快速型NOX是燃料燃烧时产生的烃 类等撞击空气分子中N2分子而生成CN、HCN等再被氧化成 NOX。 • 在碳氢化合物燃烧时，特别是富燃料燃烧时，会分析出大 量的CH、CH2、CH3、C2等，会破坏N2的分子链而生成HCN 及CN等，该组分反应活化能较低，故反应速度较快。HCN、 CN与O、OH反应生成NCO，NCO被进一步氧化后生成NO。有 一种观点认为90%的快速型NOX是通过HCN生成的。此外， 研究发现火焰中HCN达到最高值转入下降阶段时，存在大 量的氨化物，这些氨化物和氧原子等快速反应而生成NO。 由前述可见，快速型NOX来源于空气中的N2，类似于热力 型；但NO的生成机理却与燃料型相似，在HCN生成后与燃 料型NOX生成途径基本一致。