烧结烟气NOx生成机理及减排方法分析
烧结烟气中氮氧化物脱除工艺分析
烧结烟气中氮氧化物脱除工艺分析所属行业: 大气治理关键词：烧结烟气氮氧化物脱除工艺烧结脱硝随着政府对污染物的排放要求越来越严格，烧结工序中NOx的减排是近年来钢铁行业污染治理的重要方向。
目前烧结工序中NOx的减排工艺以原料控制和过程控制为主，末端控制技术还不成熟，而末端控制技术是未来脱硝的关键。
因此，简单介绍了原料控制和过程控制的相关技术，重点介绍了末端控制技术，尤其是选择性催化还原技术在烧结烟气处理中存在的问题以及解决的方法。
氮氧化物危害极大，其排放可以导致光化学烟雾、酸雨、臭氧层损坏及雾霾等，并对人体健康和生态环境造成巨大危害[1]。
随着中国经济的持续发展，氮氧化物排放量持续增长，氮氧化物业已成为今后较长一段时间内国家优先控制的主要污染物之一。
钢铁行业是继火力发电、机动车及水泥工业后的第四大氮氧化物排放源。
据统计，钢铁企业排入大气中NOx的50%来自烧结工艺，烧结烟气是钢铁企业NOx的最大产生源[2-5]。
因此，控制烧结烟气中的氮氧化物已成为钢铁行业污染减排的重中之重。
国家环境保护部发布的中华人民共和国国家标准《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》规定，要求2015年1月1日后现有钢铁企业烧结机和球团焙烧设备排放的大气污染物中氮氧化物(以NO2计)限制为300mg/m3。
国家《钢铁工业“十二五”发展规划》要求：到“十二五”末，烧结机全部加装烟气脱硫和余热回收装置，鼓励开发烧结脱硝、脱二噁英等节能减排前沿技术。
目前对于烧结烟气中SO2的处理技术已经非常成熟[6-8]，而对于NOx的处理在中国烧结行业才刚刚起步。
因此，开发适合烧结烟气排放的脱硝技术迫在眉睫。
根据烧结工艺的特点，烧结过程产生的NOx可以从3个方面进行控制：原料控制、过程控制及末端控制。
原料控制可选用氮质量分数较低的焦粉或煤粉作为烧结燃料，过程控制可采用低NOx燃烧法等。
所属行业: 大气治理关键词：烧结烟气氮氧化物脱除工艺烧结脱硝 2过程控制烧结过程控制除了优化烧结点火控制、优化烧结废气温度上升点及提高料层厚度外[10]，更常用的技术就是低NOx燃烧技术。
NOx的产生机理及排放控制解析
• 高活性CATA.会使二氧化硫氧化成三氧化硫.
SCR喷氨法催化剂反应器置于空气预 热器与静电除尘器之间
空气
NH3+空气
NH3
锅炉
NH3储罐 蒸发器 空气预热器
空气
SCR反应器
静电除 尘器
湿法烟 气脱硫
系统
去烟囱
SCR喷氨法催化剂反应器布置在
• 3.4烟气再循环法
• 4．炉膛喷射脱硝
• 实质为向炉膛喷射某种物质，可在一定温 度条件下还原已生成的一氧化氮，以降低的排 放量。包括喷水法、二次燃烧法、喷氨法。
• 4.1 喷水法反应为： • 但一氧化氮氧化较困难，需喷入臭氧或高锰酸
钾，不现实。
• 4.2喷二次燃料： • 即前述燃料分级燃烧，但二次燃料不会仅选择
举例：固态除渣煤粉炉，当要求NOx排放值为650mg/m3时，所需的NOx降低率为36％。
120
NOx降低率(%)
100
循环床
80
链条炉
抛煤机炉
60
鼓泡床
40
固态除渣煤粉炉
20
液态除渣煤粉炉
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
NOx排放值(mg/m3)
• 喷入的氨与烟气良好混合是保证脱硝还原反应 充分进行、使用最少量氨达到最好效果的重要 条件。
• 若喷入的氨未充分反应，则泄漏的氨会到锅炉 炉尾部受热面，不仅使烟气飞灰容易沉积在受 热面，且烟气中氨遇到三氧化硫会生成硫酸氨 （粘性，易堵塞空气预热器，并有腐蚀危险）。
• 总之，SNCR喷氨法投资少，费用低，但适用范 围窄，要有良好的混合及反应空间、时间条件。 当要求较高的脱除率时，会造成氨泄漏过大。
烧结砖窑炉氮氧化物的产生及控制
烧结砖窑炉氮氧化物的产生及控制一、NOx（氮氧化物）中国是一个以煤炭为能源的国家，煤在一次能源中占75%，其中84%以上是通过燃烧方式利用的。
NOx是煤与空气在高温燃烧时产生的，是造成大气污染的主要污染源之一。
其主要危害有：对人体健康的直接危害，主要影响呼吸系统；对植物有损害；参与形成光化学烟雾，形成酸雨，污染环境；N2O（一氧化碳）是一种温室气体，会破坏环臭氧层。
二、NOX产生机理煤在燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，其生成量和排放量与燃烧方式、特别是烧成温度和空气过剩系数等密切相关。
NOX生成途径主要有燃料型、热力型和快速性三种方式。
其中快速型生成量很少，可以忽略不计。
1、热力型NOX指空气中的氮气和氧气在燃料燃烧时所形成的高温环境下生成的一氧化氮和二氧化氮总和。
其反应式为：N2+O2=2NO2NO+ O2=2NO2当燃烧区域温度低于1000℃时，一氧化氮的生成量较少，而温度在1300~1500℃时，一氧化氮的浓度为500~1000ppm，而且随温度的升高，NOX的生成速度按指数规律增加。
当温度足够时，热力型NOX可达20%。
因此温度对热力型NOX的生成具有绝对性作用，过量空气系数和烟气停留时间对热力型NOX的生成有很大影响。
根据热力型NOX的生成过程，要控制其生成，就需要降低溶炉的最高烧成温度，并免产生场部高区，以降低热力型N0的生成2、燃料型NOX燃料型NOx的生成是燃料中的氮化台物在燃烧过程中氧化反应而生成的，称为料型一般的炉察产生的0中大约%%是燃料型的NOx因此，燃料型O是察产生x的主要途径。
燃料型NOx的生成和破坏过程不仪与煤种性燃料中氮化合物受热分解后在发分和焦影中的例，成分和分布有关，而目其反应过程还和燃烧多件(如温度和氧)及各种成分的浓度密切相关，在接加燃料的坯体进入察炉被加热以后，燃料中的氮有机化台物首先被分解成(HCN)。
氢(NH4)和CN等中间产物，它们随挥发分一起从燃料中析出，被称为挥发分析出后仍残留在燃料中的氢化合物称为焦炭N。
NOx的产生机理及排放控制技术
• 低NOx排放主要技术措施
• 1 .改变燃烧条件：包括低过量空气燃烧法，空气 分级燃烧法，燃料分级燃烧法，烟气再循环法。 • 2 .炉膛喷射脱硝：包括喷氨及尿素，喷入水蒸汽， 喷入二次燃料。 • 3 烟气脱硝： • (1)干法脱硝。(烟气催化脱硝，电子束照射烟气 脱硝) • (2).湿法脱硝。
• 2.3 喷氨法（尿素等氨基还原剂） • 由于氨只和烟气中反应，而一般不和氧 反应，这种方法亦称选择性非催化剂吸 收（SNCR）法。但不用催化剂，氨还原 NO仅在950－1050这一狭窄范围内进行， 故喷氨点应选择在炉膛上部对应位置。 • 采用炉膛喷射脱硝，喷射点必须在950－ 1050摄氏度之间。 • 喷入的氨与烟气良好混合是保证脱硝还 原反应充分进行、使用最少量氨达到最 好效果的重要条件。
• 与SNCR一样,SCR也应注意喷氨量的控制。
• 硫化物,硝化物和粉尘联合控制工艺 • 近年来,美国巴布科克.威尔科克斯(B&W)公 司开发了一种SNRB技术.其特点是使用一种高 温布袋除尘器,将脱硫脱硝和除尘结合到一起. 其原理为:将钙基或钠基碱性吸收剂喷入烟气 中脱硫,将高温催化剂喷入耐高温陶瓷纤维袋 内并通过喷氨脱硝,高温脉冲喷射布袋除尘.
SCR喷氨法催化剂反应器(SCR反应 器) 置于空气预热器前的高尘烟气中
NH3+空气 NH3
SCR反应器 锅炉
NH3
NH3储罐蒸发器 空气预热器 去湿法烟气脱 硫系统
静电除尘器
空气
• 此时,烟气中含有飞灰,二氧化硫,故反应器在 “ • 不干净”的高尘烟气中.但此处温度在300到 500oC之间,适用于多数催化剂,但寿命受下列因 素影响: • 烟气飞灰中Na,K,Ca,Si,As会使催化剂中毒或 污染. • 飞灰对催化剂反应器的磨损和使催化剂反应器 蜂窝堵塞. • 如烟气温度升高,会使CATA.烧结或使之再结晶 失效. • 如烟气温度降低,氨会和三氧化硫生成硫酸氢 铵,堵塞烟道. • 高活性CATA.会使二氧化硫氧化成三氧化硫.
烧结过程中氮氧化物生成机理及控制
1.燃料型NOx指燃料中的氮在燃烧过程中经过一系列的氧化－还原反应而生成 NOx，它是 煤燃烧过程NOx生成的主要来源。反应机理：
2.燃料型NOx既受燃烧温度、过量空气系数、煤种、煤颗粒大小等影响同时 也受燃烧过程中燃料－空气混合条件的影响以及高温下的自由基。 3.控制方法（1）通过改变煤或其它化石燃料的燃烧条件，从而减少燃料型 NOx的生成量，即燃烧过程中NOx的脱除；（2）对燃烧后的含NOx的烟气 进行 烧结一般属于这种类型
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。
二级污染预防措施是指在NOx的生成后的控制措施，即对燃烧后产生的含NOx 的烟气(尾气)进行脱氮处理，又称为烟气脱硝（Flue gas deNOx）或废气脱硝
热力型NOx源于在燃烧过程中空气中的N2被氧化而成NO，它主要产生于温度高于1800K的高温区，其反应机理： N2＋O＝NO＋N N＋O2＝NO＋O N＋OH＝NO＋H 分子氮比较稳定，它被氧原子氧化为NO的过程需要较大的活化能，整个反应的速度决定于第一式的反应速度。 氧原子在反应中起活化链的作用，它来源于高温下O2的分解。 2. 热力型NOx的主要影响因素是温度和氧浓度。随温度和氧浓度的增加，热力型NOx的浓度增加。
2018年1月21日星期W
光化学反应使NO2分解为NO和O3，大气中臭氧对人体健康十分有害。 光化学烟雾中对植物有害的成分主要为臭氧和氮氧化合物：臭氧浓度超 过0.1ppm时便对植物产生危害。NO2浓度达1ppm时，某些植物便会受 害。 氮氧化物在大气的催化反应中可形成硝酸。
热力型 燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反 应。其生成机理可用捷里多维奇(Zeldovich)反应式表示。 随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T<1500oC时,NO的 生成量很少,而当T>1500oC时,T每增加100oC,反应速率增大6-7倍。 因烧结温度低于1500℃，一般不宜产生。
烧结过程中氮氧化物生成机理及控制
热力型 燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反 应。其生成机理可用捷里多维奇(Zeldovich)反应式表示。 随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T<1500oC时,NO的 生成量很少,而当T>1500oC时,T每增加100oC,反应速率增大6-7倍。 因烧结温度低于1500℃，一般不宜产生。
燃料本身所含的氮的有机物诸如喹啉(C5H5N)、吡啶(C9H7N)等，在高温下释放出氮和氧化 合生成的NOx，称作燃料型NOx。
2．温度型或热力型NOx 燃烧时空气中的Ｎ2在高温下氧化生成的NOx，称作温度型或热力型NOx。3．快速型（或速 度型）NOx 碳氢燃料在燃料过多时燃烧所产生的NOx，称作快速型（或速度型）NOx，对于大多数的矿 物燃料，这类NOx含量较小
1.燃料型NOx指燃料中的氮在燃烧过程中经过一系列的氧化－还原反应而生成NOx，它是 煤燃烧过程NOx生成的主要来源。反应机理：
2.燃料型NOx既受燃烧温度、过量空气系数、煤种、煤颗粒大小等影响同时 也受燃烧过程中燃料－空气混合条件的影响以及高温下的自由基。 3.控制方法（1）通过改变煤或其它化石燃料的燃烧条件，从而减少燃料型 NOx的生成量，即燃烧过程中NOx的脱除；（2）对燃烧后的含NOx的烟气 进行 烧结一般属于这种类型
3．快速型（或速度型）NOx 碳氢燃料在燃料过多时燃烧所产生的NOx，称作快速型（或 速度型）NOx，对于大多数的矿物燃料，这类NOx含量较小
NOx的控制方法分类
见诸于文献资料上有关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 — — 一级污染预防措施和二级污染预防措施。 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方式减少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。
新钢烧结生产NOx排放规律及减排措施
新钢烧结生产NOx排放规律及减排措施所属行业: 大气治理关键词：烧结烟气烟气脱硝烟气脱硫铁厂烧结工序是有害气体NOx的主要来源之一，减少烧结烟气中NOx的排放，对环境保护具有重要意义。
本文针对目前新钢烧结过程NOx排放浓度高的问题，结合新钢实际烧结过程中原燃料条件参数、工艺条件参数对烟气中NOx排放浓度的影响规律，提出了一些有效的烧结过程NOx减排控制方法，并在生产过程中采取从源头降低原燃料带入N、降低固体燃料配比、强化制粒改善料层透气性、提高料层厚度等措施抑制烧结过程中NOx的产生。
结果表明，文中采取的措施皆有利于减少烧结烟气中NOx的排放，排放浓度可以降低10%～20%。
1 前言烧结工序是钢铁企业主要的NOx排放源之一，约占排放总量的一半。
因此，控制和减少烧结工序NOx的产生与排放是整个钢铁行业NOx减排的关键环节，其已成为钢铁企业污染物治理的重点。
在烧结生产过程中，烟气中产生的大量有毒有害物质主要包括颗粒物、硫氧化物、NOx、二噁英等。
全国烧结过程排放的NOx总量每年有100万t左右，约占总排放量的6%。
NOx不仅容易形成光化学烟雾，危害人体健康，而且易形成酸雨，污染生态环境。
我国从上世纪90年代起，开始重视烧结过程烟气脱硫的问题，使得烧结烟气SO2的排放得到有效控制，但对于脱硝问题，与发达国家相比仍存在很大差距，日本烧结机90%进行烟气脱硝处理，而我国仅有几家烧结厂对烟气脱硝进行了处理。
随着环保要求日益严苛，烧结烟气中NOx的减排治理已经摆上钢铁企业环保治理日程。
本文阐述了烧结过程中NOx产生的原因，同时结合新钢生产实际，给出了一些生产中减少NOx产生的措施，以供同行借鉴与参考。
2 新钢烧结生产条件及NOx的排放现状分析新钢烧结原料配料情况如表1所示，主要的几种固体燃料如表2所示，新钢烧结生产主要的工艺参数如表3所示。
表1 新钢烧结原燃料配料情况(%)表2各品种固体燃料N含量(%)表3新钢烧结生产主要的工艺参数由表1可知，新钢烧结生产采用的熔剂有四种，其中生料熔剂有石灰石粉和白云石粉，熟料熔剂有钙石灰(钙质生石灰)和镁石灰(镁质生石灰);固体燃料为焦粉和无烟煤按一定比例混用。
烧结过程NOx控制措施的的探讨
烧结过程 NOx控制措施的的探讨摘要：通过对烧结烟气中NOx生成机理的研究，结合实际生产制定烧结过程治理措施，形成一套控制烧结烟气NOx含量方法，针对暂时未采取脱硝技术的烧结生产提出一些指导性的意见。
关键词：烧结烟气；NOx形成机理；控制措施1前言氮氧化物是大气主要污染物之一， 90％以上的氮氧化物源于煤、石油、天然气等燃料的燃烧，其中70％来自于煤的燃烧，随着燃煤在工业的广泛应用，用量显著增加，氮氧化物将会对大气环境造成严重危害。
因此研究烧结机氮氧化物有效控制措施，是企业生存的必须课题，同时也是关系着大气环境质量。
根据宝钢、鞍钢、首钢烧结烟气氮氧化物监测数据显示均能满足新排放标准300mg/m³的限值要求，其检测数据显示烧结机各风箱中氮氧化物的浓度分布呈两头低、中间高的趋势，浓度最高值位于7～12风箱，峰值接近600mg/m³。
2烧结过程NOx形成机理与生产实践分析烧结烟气中氮氧化物（NOx）来源主要有三个：一是热力型NOx，即空气中的氮气与氧气在高温下（大于1350℃）反应产生的氮氧化物；二是快速型NOx，主要来自高温火焰中CnHm与空气中N2快速反应，空气过剩系数较小，点火温度低，燃烧产物停留时间较短时形成；三是燃料型NOx，即燃料中的氮经燃烧分解产生的氮氧化物，烧结过程中燃料燃烧层温度基本在1350℃～1500℃，燃料中N元素化合物在燃烧过程中转化成NOx。
2.1热力型NOx烧结过程燃烧层温度基本控制于1200℃～1500℃，宽度为15mm～50mm，停留时间为300s，烧结矿FeO控制为7%～9%、燃料综合配比为3.8%，且采用全焦烧结，燃烧层温度为1200℃～1300℃，不能达到NOx快速生成高温温场基础1500℃；另外，燃烧层温度与烧结终点温度直接相关，通过对比发现，烧结终点温度控制为300℃～400℃与400℃～500℃时，烧结过程NOx无较明显变化。
综合分析认为在烧结基本平稳过程中，热力型NOx生成量生成较少。
燃气轮机NOx生成机理及降低措施
燃气轮机NO x生成机理及降低措施一燃烧过程中N Ox生成机理1.热力型NOx生成机理（泽尔道维奇机理）热力型NOx是指空气中的N2在高温条件下氧化生成的氮氧化物，其主要成分是NO。
按照这一机理，空气中的N2氧化，是通过如下一组不分支的链式反应进行在高温下的，生成速率如下式所示：生成NO所需的活化能很大，通常氧原子与燃料中可燃成分之间的活化能较小，反应较快，因此，NO通常不在火焰面上生成，主要生成区域位于火焰下游高温区。
温度对热力型N Ox的影响是非常明显的，当温度低于1800K时，热力型NOx生成量很少，当温度高于 1800K时，反应逐渐明显，而且随着温度的升高，NOx生成量急剧升高。
从图中可以大致看出，温度在1800K左右时，温度每升高l00K，反应速度将增大6一7倍。
由于在实际燃烧过程中，燃烧室内温度分布通常是不均匀的，如果有局部的高温区域，则在这个区域会生成较多的NOx，它可能会对整个燃烧室内的NOx生成起到关键的作用。
因此，在实际的燃烧器设计过程中应尽量避免局部高温区的形成。
过量空气系数对热力型N O x的影响也是非常明显的，热力型NOx生成量与氧浓度的平方根成正比，即氧浓度增大，在较高的温度下会使氧分子分解的氧原子浓度增加，从而使热力型N Ox的生成量增加。
但在实际燃烧过程中情况会更复杂一些，因为过量空气系数的增加一方面增加了氧浓度，另一方面也降低了火焰温度，从总体趋势上来看，随着过量空气系数的增加，NOx生成量先增加，到达一个极值后下降。
气体在高温区域的停留时间对热力型NOx生成也有影响，主要是因为N o x生成反应速度较慢，没有达到化学平衡所致。
在其它条件不变的情况下，气体在高温区停留时间越长，NOx生成量就越大，直到达到化学平衡浓度。
煤燃烧中氮氧化物生成机理及控制氮氧化物排放技术
硕611
1
1.NOX的生成机理 2.低NOX燃烧技术 2.低
2
1、概述 、 煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一 氧化氮(NO)和二氧化物（NO2）这二者统 称为NOX。此外还有少量的氧化二氮（N2O） 产生。 在通常的燃烧温度下，煤燃烧生成的NOX 中，NO占90%以上，NO2占5~10%,而N2O 只占1%左右。 近年来随着燃煤流化床锅炉的发展，发 现流化床锅炉排出的N2O比煤粉炉排放的要 大得多，因此已引起人们对N2O问题的日益 3 重视。
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9
燃料分级燃烧时所使用的二次燃料可 以是和一次燃料相同的燃料，例如煤粉炉 可以利用煤粉作为二次燃料。但目前煤粉 炉采用更多的是碳氢类气体或液体燃料作 为二次燃料。这是因为和空气分级燃烧相 比，燃料分级燃烧在炉膛内需要有三级燃 烧区，这使得燃料和烟气在再燃区内的停 留时间相对较短，所以二次燃料宜于选用 容易着火和燃烧的气体或液体燃料。
15
西安 交通大学 和武汉锅 炉厂开发 的空气分 级低NOX 级低 旋流燃烧 器 Nhomakorabea16
水平浓淡燃烧
背火侧（淡）
向火侧（浓） 煤粉、空气 混合物
调节风
调节器
浓缩器
变异煤粉浓度水平浓淡燃烧方式炉膛内流场示踪图
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垂直浓淡燃烧
18
大速差低NOx燃烧器（清华）
19
百叶窗浓淡燃烧技术(华中科技大学 百叶窗浓淡燃烧技术 华中科技大学) 华中科技大学
为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的 其余空气则通过布置在主燃烧器上方的专 门空气喷口OFA(Over Fire Air)——称为 “燃尽风”喷口送入炉膛，与第一级燃烧 区在“贫氧燃烧”条件下所产成的烟气混 合，在α＞1的条件下完成全部燃烧过程。 由于整个燃烧过程所需空气是分二级供入 炉内，使整个燃烧过程分为二级进行，故 称之为空气分级燃烧法。 根据实际经验，采用将顶层燃烧器改成 “火上风”喷口的方法，可以降低NOX的 排放15%—30% 。
NOx生成及控制措施
NOx生成及控制措施NOx是一种由氮氧化物组成的污染物，包括氮一氧化物（NO）和二氧化氮（NO2）。
它们是空气污染问题的重要来源之一，并对人类健康和环境造成严重危害。
因此，减少NOx排放成为目前环境保护的重要任务之一。
本文将探讨NOx生成的原因以及一些常用的控制措施。
首先，让我们来了解NOx的生成机制。
NOx的主要生成途径是燃烧过程中的高温烟气氧化反应。
在高温下，空气中的氮气与氧气反应生成一氧化氮（NO），随后进一步氧化生成二氧化氮（NO2）。
这个过程通常发生在燃烧设备中，如锅炉、发动机和工业炉等。
此外，雷电、生物过程和土壤释放也可能产生一些NOx。
那么，如何有效地控制NOx的排放呢？下面是一些常用的措施：1. 调整燃烧参数：通过调整燃烧设备的设计和运行参数，可以降低燃烧温度，减少NOx的生成。
例如，使用低氮燃烧器可以减少燃烧过程中的氮氧化物生成。
2. 废气再循环（EGR）技术：EGR技术是一种将部分废气重新引入燃烧区域的方法。
引入的废气中含有较高浓度的氮气，可以稀释燃烧区域中的氧气浓度，从而抑制NOx的生成。
3. 先进的排放控制装置：使用先进的排放控制装置，如选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）系统等，可以在烟气中注入还原剂，将NOx转化为氮气和水。
4. 优化燃料配比：改变燃料的组成和配比，可以减少NOx的生成。
例如，添加还原剂或催化剂，可以促使反应发生在低温下，从而减少NOx的生成。
5. 燃烧过程优化：通过优化燃烧过程，如增加燃烧区域的湍流强度、改变燃烧器的形状和尺寸，可以提高燃料的完全燃烧程度，减少NOx的生成。
6. 供应链管理：优化供应链管理，选择低NOx燃料和原材料，减少NOx的生成。
7. 环境监测和合规法规：建立有效的环境监测系统和合规法规，对NOx排放进行监管和管理，确保企业和个人能够遵守相关的排放限制。
综上所述，NOx的生成是由燃烧过程中的高温烟气氧化反应产生的。
NOx生成及控制措施
NOx生成及控制措施一、NOx生成机理氮氧化物（NOx）是指一类由氮气和氧气反应而生成的氮氧化合物，包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）以及氮氧化合物（N2O、N2O4等）。
在大气环境中，NOx的生成主要与燃烧过程和工业生产中的高温化学反应相关。
1. 燃烧过程中的NOx生成当有机物（如煤、原油、天然气）在高温条件下与氧气反应时，会生成NOx。
燃烧过程中的NOx生成主要分为两个步骤：燃料氮的氧化和燃料和空气中氮气的反应。
燃烧过程中的氮氧化合物种类和含量取决于燃料中氮的含量、燃烧温度和氧气浓度等因素。
2. 工业生产中的高温化学反应除了燃烧过程外，工业生产过程中的高温化学反应也会产生大量的NOx。
例如，一些化学反应、电弧炉、高温窑炉等工艺过程都会释放出大量的氮氧化物。
二、NOx控制措施由于NOx对环境和人体健康造成的危害，控制和减少NOx排放已成为工业生产和城市建设中的重要任务。
下面介绍几种常见的NOx控制措施：1. 燃烧控制技术通过改变燃料供给方式、优化燃烧设备设计和调整燃烧过程参数等方法，可以有效降低NOx的生成。
例如，采用低氮燃烧器、增加过量空气系数、控制燃烧温度等手段都能降低燃烧过程中的NOx产生量。
2. 尾气处理技术尾气处理技术是一种常见且有效的NOx控制手段。
其中最常用的技术是选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）技术。
这两种技术通过添加还原剂（如氨水或尿素）来将NOx还原为无害的氮气和水蒸气。
3. 排放监测和管理对NOx排放进行实时监测和合理管理对于控制和减少NOx污染具有重要意义。
建立健全的监测系统，加强排放标准的制定和执行，并进行定期监督和评估，能够有效地减少NOx排放。
4. 新技术研发随着科技的不断进步，一些新技术也被应用于NOx控制中。
例如，低温等离子体处理技术和吸附剂材料的研发都为NOx的控制和去除提供了新的思路和方法。
总结：针对NOx污染的严重性，我们需要采取有效的措施来降低NOx的生成和排放。
NOx生产机理及降低的办法
NOx生成机理在NOx中，一氧化氮约占90％以上，二氧化氮占5％~10％，产生机理一般分为如下3种：（1）热力型NOx，燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反应。
其生成机理可用捷里多维奇(ZELDOVICH)反应式表示，即O2+N→2O+N,O+N2→NO+N,N+O2→NO+O在高温下总生成式为N2+O2→2NO,NO+0.5O2→NO2随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。
当T<1500℃时,NO的生成量很少,而当T>1500℃时,T每增加100℃,反应速率增大6~7倍。
（2）快速型NOx，快速型NOx是1971年FENIMORE 通过实验发现的。
在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成NOx，由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOx，其形成时间只需要60ms，所生成的NOx与炉膛压力的0.5次方成正比,与温度的关系不大。
（3）燃料型NOx，指燃料中含氮化合物,在燃烧过程中进行热分解,继而进一步氧化而生成NOx。
由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度，在600~800℃时就会生成燃料型NOx。
在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N，CN，HCN等中间产物基团，然后再氧化成NOx。
由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型NOx的形成也由气相氮的氧化和焦炭中剩余氮的氧化两部分组成。
NOx生成特点在这3种途径中,快速型NOx所占的比例不到5%，在温度低于1300℃时,几乎没有热力型NOx。
对常规燃煤锅炉而言，NOx主要通过燃料型生成途径而产生。
由NOx的生成机理可以看出，NOx的生成及破坏与以下因素有关[3]：⑴煤的燃烧方式、燃烧工况,其生成量依赖于燃烧温度水平；⑵煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量等；⑶炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，氮气，NO和CHi的含量；⑷燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间。
NOx的产生机理及排放控制技术
快速型NOx的产生主要与燃烧温度和氧气浓 度有关，高温和高氧浓度条件下更易生成。
02
快速型NOx的生成量通常较低，但在某些特 定条件下，如富燃料燃烧时，其生成量可能
会增加。
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NOx的排放控制技 术
低氮燃烧技术：通过优化燃烧条件，降低燃烧过程中氮氧化物的生成。
燃料脱氮技术：对燃料进行预处理，降低燃料中的氮含量，从而减少氮氧化物的排 放。
制技术之一。
燃料添加剂： 通过在燃料中 添加特殊的添 加剂，降低烧技术： 通过降低燃烧过 程中的氧气含量， 减少NOx的生成。
燃料分级燃烧技 术：将燃料分成 多个阶段燃烧， 降低燃烧温度， 减少NOx的生成。
废气再循环技术： 将部分废气循环 回到燃烧室，降 低氧气浓度和燃 烧温度，减少 NOx的生成。
吸附法：利用吸附 剂吸附氮氧化物， 再进行脱附和回收 处理
液体吸收法：利用 吸收剂吸收氮氧化 物，再进行再生和 排放处理
NOx排放控制技术 的优缺点
优点：可以减少燃料的氮含 量，从而减少NOx的生成
缺点：技术难度较大，需要 精确控制燃料的成分和反应 条件
优点：燃烧中控制技术可以有效降低NOx的排放，减少对环境的污染。
烟气再循环技术： 将部分冷却的烟 气循环回燃烧区 域，降低燃烧温 度和氧气浓度， 从而减少NOx的
生成。
浓淡燃烧技术： 通过改变燃料和 空气的混合比， 使燃料在缺氧或 富氧条件下燃烧， 降低NOx的生成。
还原燃烧：通过降 低燃烧温度和减少 氧气浓度，减少氮 氧化物的生成
催化还原：利用催 化剂将氮氧化物还 原为氮气和水蒸气
NOx排放控制技术 的发展趋势
电子控制技术： 通过电子控制 系统精确控制 发动机的燃烧
浅谈NOx的生成机理和控制技术
浅谈NOx的生成机理和控制技术摘要：随着对环保要求的不断加强，对NOx的排放越来越严格。
NOx是重要的酸性污染气体，煤炭和石油的燃烧是人为产生NOx排放的最主要来源。
本文分析了煤炭在燃烧中生成NOx的机理和规律，以及各自的特点，介绍了控制和减少NOx生成的基本技术。
关键词：氮氧化物；机理；控制；分级一、氮氧化物生成机理热力NOx的生成量和燃烧温度关系很大，在温度足够高时，热力NOx的生成量可占到NOx总量的30%，随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。
当T<1300℃时，NOx的生成量不大，而当T>1300℃时，T每增加100℃，反应速率增大6～7倍。
T<1300℃时，NOx的生成量不大，而当T>1300℃时，T每增加100℃，反应速率增大6～7倍。
2 快速型NOx生成机理快速型NOx是在碳氢化合物燃料在燃料过浓时燃烧，燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成，其形成时间只需要60ms。
快速NOx在燃烧过程中的生成量很小。
影响快速NOx生成的主要因素有空气过量条件和燃烧温度。
3 燃料型NOx生成机理由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。
由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度，在600～800℃时就会生成燃料型NOx，它在煤粉燃烧NOx产物中60～80%。
在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N，CN，HCN和等中间产物基团，然后再氧化成NOx。
由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型NOx的形成也由气相氮的氧化（挥发分）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成，其中挥发份NOx占燃料型NOx大部分。
影响燃料型NOx生成的因素有燃料的含氮量、燃料的挥发分含量、燃烧过程温度、着火阶段氧浓度等。
燃料的挥发分增加NOx转换量就越大；火焰温度越高NOx转换量就越大；挥发分NOx转化率随氧浓度的平方增加。
烧结烟气中氮氧化物产生机理
烧结烟气中氮氧化物产生机理烧结烟气中的氮氧化物（NOx）是指由燃烧过程中氮和氧气相互作用而生成的一类化合物，主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。
这些氮氧化物对环境和人体健康都具有一定的危害性，因此对其产生机理的研究具有重要意义。
氮氧化物的生成主要与燃料中的氮含量、燃烧温度和燃烧条件有关。
一般来说，当燃料中的氮含量较高时，烧结烟气中的氮氧化物排放也会相应增加。
而燃烧温度越高，氮氧化物的生成也越多。
在燃烧过程中，氮氧化物的生成主要分为两个阶段：燃烧前期和燃烧后期。
在燃烧前期，燃料中的氮原子主要以分子氮（N2）的形式存在。
当燃料被加热到一定温度时，燃料中的分子氮开始发生裂解，生成自由氮原子。
这些自由氮原子与氧气发生反应，形成一氧化氮（NO）。
在燃烧后期，一氧化氮进一步氧化为二氧化氮（NO2）。
这一过程主要是通过一氧化氮与氧气的再次反应来完成的。
二氧化氮是一种深蓝色的气体，具有强烈的刺激性气味。
除了直接生成外，氮氧化物的生成还与燃料中的氮氧化物前体物质有关。
一些燃料中含有氮的有机化合物，如氨基酸、蛋白质等，也会在燃烧过程中释放出氮氧化物。
为了减少烧结烟气中氮氧化物的排放，可以采取一系列措施。
首先，优化燃烧过程，控制燃烧温度，减少氮氧化物的生成。
其次，使用低氮燃料，减少燃料中的氮含量，从根本上降低氮氧化物的排放。
此外，还可以通过燃烧后处理技术，如选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）等方法，对烟气中的氮氧化物进行捕集和转化，从而降低排放浓度。
烧结烟气中氮氧化物的生成是一个复杂的过程，与燃料中的氮含量、燃烧温度和燃烧条件有关。
了解其产生机理对于减少氮氧化物的排放具有重要的指导意义。
通过优化燃烧过程、使用低氮燃料和燃烧后处理技术等措施，可以有效地降低烧结烟气中氮氧化物的排放。
这对于改善大气环境质量和保护人体健康具有重要意义。
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烧结烟气NOx 生成机理及减排方法分析李东升，周峰，向小平，刘武杨，丘远秋（柳州钢铁股份有限公司烧结厂，广西柳州505001）摘要：烧结生产过程中产生的NO X 是我国NO X 排放的主要来源之一，对人体健康和生态环境危害极大，已成为各大钢铁企业亟待解决的难题。
文章主要阐述烧结过程中NO X 的生成机理和主要减排手段，并针对柳钢目前烧结生产现状，建议可以从烧结燃料角度出发，对烧结燃料进行预处理，再结合SCR 脱硝末端烟气治理工艺来治理烧结生产过程中产生的NO X ，达到双重脱硝的目的，满足环保新要求。
关键词：铁矿烧结；氮氧化物；减排措施Metallurgy and materials作者简介：李东升（1992-），男，黑龙江大庆人，硕士，主要从事烧结、球团工艺技术方面工作。
NOx 是常见的大气污染物，是造成酸雨、臭氧层空洞和光化学烟雾等污染的根由物质之一，严重危害生态环境和人体健康，已被列入我国大气污染物的重点防治对象。
近年来，钢铁工业发展迅速，巨大的钢铁产量带来了严重的环境污染问题，已成为我国大气污染物的主要来源之一。
烧结工序作为钢铁生产的重要组成部分，烟气中的污染物成分复杂、种类繁多，主要污染物有二噁氧化硫、氮氧化物、二英、微细颗粒物等，其中氮氧化物的排放量占钢铁工序总排放量的一半以上。
目前，烧结烟中的二氧化硫和粉尘等污染物已得到了有效的治理，但是对NOx 的治理才刚刚起步，在环保政策逐渐加码的背景下，在烧结生产过程中有效实施NOx 减排至关重要。
图1钢铁工序主要生产工序NOx 排放比例11.8014.2914.914.3554.667060504030201001烧结烟气NOx 的生成机理烧结烟气中的NOx 主要是烧结燃料和含铁原料中的N 与空气中的O 在高温反应时产生的。
按照生成途径的不同，主要包括热力型NOx 、快速型NOx 和燃料型NOx 三类。
1.1热力型NOx热力型NOx 是在高温状况下，空气中的N 2与O 2发生反应生成的NOx ，该类型NOx 的生成速率与温度成正比例关系，即反应的温度越高，NOx 的生成速率越大。
当温度在1500℃以下时，NOx 的生成量极少，当温度高于1500℃时，NOX 的生成量急剧增加。
但是，目前我国大型钢铁企业主要采用低温烧结技术，烧结温度一般都控制在1300℃以下。
因此，该类型NOx 的生成量可以忽略不计。
1.2快速型NOx快速型NOx 主要是在低温富氧的条件下，尤其是过量空气系数小时，由碳氢化合物与N 2反应，易于生成快速型NOx ，其生成量远小于热力型NOx 。
1.3燃料型NOX燃料型NOX 是指烧结燃料燃烧过程中，燃料中的N 与O 2反应生成的NOX 。
烧结过程产生的NOX 主要是燃料型NOX 。
燃料中的含N 有机物的N-C 和N-H 键能比空气中N 2的N ≡N 键能小的多，从NOX 生成角度看，氧容易先破坏N-C 和N-H 键而与其中氮原子生成NOX 。
在烧结生产过程中生成的NOx 主要为燃料型NOx ，其他两种类型NOx 的生成量很少，基本可以忽略不记，同时生成的NOx 主要以NO 为主，NO 2仅有5%左右。
2烧结烟气NOx 减排研究根据烧结工艺特点，烧结烟气氮氧化物可以从以下3个方面控制：原料控制、过程控制及末端控制。
2.1原料控制从源头出发控制NOx 的排放量，一方面要减少原料带入的N ，原料中N 的含量越高，烧结烟气中NOx 的含量就越多，但这也提高了对原料品质的要求，氮含第5期（下转第27页）量低的原料供给量低且价格高于普通原料，会大大增加采购难度和烧结成本。
另一方面通过调节烧结燃料结构来减少烟气中NOX 的含量。
分别以CeO 2和CaO 作为改性剂原料对焦粉进行改性处理，利用改性后的焦粉作为烧结杯燃料，NOX 减排效率可分别达到18.8%和13.5%，其中生石灰（主要成分为：CaO ）作为烧结原料之一，无需外加改性剂，经济易行。
CaO 与燃料N 发生反应的反应方程式如下：CaO+N →CaCxNy+CO （1）CaCxNy+O 2→CaO+CO+N 2（2）通过研究发现在有铁酸钙存在的条件下，NOX 的脱除率大大提升，对于烧结系统而言，铁酸钙是高碱度烧结矿中的主要成分之一，该物质可明显提升CO 还原NOX 的能力，充分发挥铁酸钙的催化作用可以切实有效的达到减少NOX 排放的目的。
具体反应式为：CO+NO铁酸钙催化剂CO 2+12N 2此外，通过降低燃料和水分的加入量、提高烧结矿的碱度和料层厚度等措施，都能够在一定程度上减少NOX 的排放量。
2.2过程控制烧结过程控制主要是通过控制烧结过程中的工艺条件来达到减少NOx 排放的目的。
如通过优化点火控制、提高料层厚度和优化烧结废气温度上升点都能够在一定程度上减少NOx 的排放。
也有学者提出低氧燃烧法、两段燃烧法和炉内喷射脱硝等低NOx 燃烧技术，具有30%~50%的脱硝效率。
烟气循环烧结工艺在烧结烟气脱硝过程中应用较为广泛，主要是将烧结过程中产生的部分烟气返回到烧结台车上部的密封罩内循环使用的一种工艺，具有降低燃料消耗、提高烧结产量和减少污染物排放等有优点。
目前已在许多发达国家工业化使用，典型的烟气循环烧结工艺有：EOS 工艺、LEEP 工艺、EPOSINT 工艺和区域性烟气循环工艺等。
从表1典型烧结烟气循环工艺效果比较来看，三种工艺的NOx 减排效率可达25%~50%。
表1典型烧结烟气循环工艺效果比较烟气循环率/%45504030NOx 减排/%30~4525~5025~3030~35循环工艺EOS LEEPEPOSINT区域性烟气循环工艺2.3末端控制末端治理是目前最有效的NOx 减排方法，是控制NOx 排放的最终保障。
目前，虽然有多种烟气脱硝技术，但由于烧结烟气的复杂性，许多脱硝工艺尚不能大规模应用，目前已取得大规模工业应用的技术主要有：选择性催化还原法（SCR ）、活性炭吸附法两种。
（1）选择性催化还原法（SCR ）选择性催化还原法（SCR ）是美国在20世纪50年代首先提出来的，并迅速在美国、欧洲和日本等部分发达国家和地区得到实际应用。
目前已成为最广泛应用工的一种烟气脱硝工艺。
SCR 脱硝工艺主要是将液氨、尿素和氨水等常用的还原剂喷入高温烟气（250~350℃）脱硝装置中，快速吸附在催化剂的表面上，将烟气中的NOx 还原成N 2和H 2O 。
其反应公式主要为：4NO+4NH 3+O 2→4N 2+6H 2O （3）NO+NO 2+2NH 3→2N 2+3H 2O （4）催化剂是SCR 脱硝工艺的核心，在诸多催化剂中，应用最多的是以TiO 2和Al 2O 3等金氧化物作为载体负载V 2O 5、MnO 、Fe 2O 3和WO 3等活性物质的催化剂，其中以负载在TiO 2上的V 2O 5和WO 3作为催化剂已在SCR脱硝工艺中得到了实际应用。
台湾中钢以V 2O 5-WO 3/TiO 2作为SCR 催化剂，脱硝效率可达80%以上[15]。
（2）活性炭吸附法采用活性炭吸附法脱除烧结烟气中的NOx 属于典型的变温吸附，烧结烟气在100~150℃时NOx 被活性炭吸附，并与喷入的NH 3发生反应生成N 2和H 2O ，吸附饱和的活性炭经高温处理后可继续循环使用。
该脱硝工艺已在日本的新日铁、韩国的浦项钢铁、澳大利亚的博思格钢铁等国外钢铁企业中得到应用，国内的太原钢铁也引进了活性炭烟气净化工艺，脱硝效率可达50%以上。
该工艺具有操作简单、维护方便以及能够脱除多种污染物等优点，但是使用活性炭作为催化剂，价格比较昂贵，运行成本较高。
3可行性建议烧结过程中产生的NOx 主要为燃料型NOx ，如何降低燃料燃烧过程中NOx 的排放是烧结烟气NOx 减排的关键。
目前，国内大型烧结机基本都采用提高烧结原料中生石灰的配入量的方法来提升烧结矿的碱度，保证烧结矿中有足够的铁酸钙粘结相。
从前人研究来看，生石灰和铁酸钙都可以促进NOx 的脱除。
因此，可预先将部分烧结矿或铺底料（含有铁酸钙）破碎研磨成细小颗粒，然后将生石灰和研磨细小颗粒的烧结矿或铺底料与烧结燃料充分混合，使其填充到燃料的细小孔洞中，在提高生石灰和铁酸钙与燃料的接触面积的同时，还能保证烧结过程中燃料周围有足够的铁酸钙生成，进而提高NOx 的脱除率，从而在在一定程度上缓解SCR 设备脱硝压力。
将SCR 脱硝装置布置在烟气氨法脱硫装置之后，布置流程图如图2所示。
烟气经过两李东升等：烧结烟气NOx 生成机理及减排方法分析第5期（上接第25页）套装置过滤洗涤后，尤其是氨法脱硫工艺在脱除SO 2的同时，还具备30%左右的脱硝能力，使得进入SCR 脱硝装置中的粉尘和有害气体含量大大降低，能够减少SCR 装置中催化剂装入量，降低设备的运行费用，达到脱硫、脱硝协同减排的目的。
图2烧结烟气脱硫脱硝工艺布置流程图参考文献［1］兰涛，张晓瑜，武征.钢铁企业氮氧化物减排途径和措施研究［J ］.安全与环境工程，2014，21（3）：51-54.［2］任山，赵齐，胡广，等.钢铁企业烧结烟气中SO 2和NOx 一体化脱除技术分析［C ］//SO 2、NOX 、Pm2.5、Hg 污染控制技术研讨会.2016.［3］朱廷钰，刘青，李玉然，等.钢铁烧结烟气多污染物的排放特征及控制技术［J ］.科技导报，2014，32（33）：51-56.［4］张典波，周茂军，王跃飞.宝钢烧结烟气NOx 过程减排技术［J ］.炼铁，2015（6）：47-51.［5］岑可法，姚强，骆仲泱，等.燃烧［M ］.杭州：浙江大学出版社，2002.［6］苏亚欣，毛玉茹，徐璋.燃煤氮氧化物排放控制技术［M ］北京：化学工业出版社，2005.［7］郭兴明，郝吉明，田贺忠，等.固定源氮氧化物排放及控制技术应用［J ］.环境工程学报，2006，7（12）：116-121.［8］刘瑞鹏.铁矿石烧结过程中的氮氧化物排放规律及其影响因素试验研究［D ］.杭州：浙江大学，2015.［9］陈彦广，王志，郭占成.焦粉改性降低烧结过程NOx 排放的模拟［J ］.钢铁研究学报，2009，（5）：8-11.［10］潘建.铁矿烧结烟气减量排放基础理论与工艺研究［D ］.长沙：中南大学，2007.［11］王凡，刘宇，卢长柱，等.层燃锅炉低氮燃烧技术研究［J ］.环境工程，2014，32（1）：140-143.［12］吕薇.铁矿烧结过程NOx 生成行为及其减排技术［D ］.长沙：中南大学，2014.［13］朱廷钰.烧结烟气净化技术［M ］.北京：化学工业出版社，2008.［14］赵华，丁经纬，毛继亮.选择性催化还原法烟气脱氮技术现状［J ］.中国电力，2004，37（12）：74-76.［15］刘炜，张俊丰，童志权.选择性催化还原法（SCR ）脱硝研究进展［J ］.工业安全与环保，2005，31（1）：25-28.［16］宋艳杰.选择性催化还原法降低NOX 排放的研究［J ］.内蒙古石油化工，2011，（20）：7-9.［17］刘大钧，魏有权，杨丽琴.我国钢铁生产企业氮氧化物减排形势研究［J ］.环境工程，2012，30（5）：118-123.［18］龙红明，肖俊军，李家新，等.烧结过程氮氧化物的生成机理与减排方法［C ］//中国钢铁年会.2013.对信号进一步处理就能够获取到轴承故障的特征频率，进而能够加以解决故障轴承。