火电厂氮氧化物的危害及其控制技术
数学皇冠上的明珠
火电厂运行产生的NOX是大气污染物的主要来源之一，本文从NOX的生成机理出发，分析了影响NOX形成的主要因素以及NOX的危害，并介绍了降低NOX排放的低NOX燃烧技术和烟气SCR脱硝技术。 氮氧化物(NOX)作为造成大气污染、光化学烟雾、酸雨以及温室效应的主要根源之一，其治理已经成为人们关注和研究的焦点。20**年我国NOX排放总量到达2078万吨，其中70%来自于煤炭的燃烧，而火电厂的燃煤又占全国总燃煤的70%以上，因此火电厂是NOX排放的主要来源之一。根据最新的《火电厂大气污染物排放标准》，从20**年7月起，火电厂的现役燃煤锅炉NOX的排放量必须降至100mg/m3以下，所以发展火电厂的脱硝技术已经势在必行。
经纬度地图 1、NOX的形成机理及其影响因素
1.1NOX的形成机理
氮氧化物是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等的总称，其中NO占90%，NO2占5%-10%，N2O仅占1%左右。因此NO和NO2是造成大气污染的主要来源，减少大气污染的
主要措施就是降低NO和NO2的生成。根据煤的燃烧机理，氮氧化物的生成途径主要有三种:热力型、燃料型及快速型3种，其中燃料型占NOX总生成量的60%-80%，热力型最高占20%，快速型占NOX排放总量通常在5%以下。
1.1.1热力型
热力型NOX是由空气中的氮气高温氧化而成，与温度的关系很大。当T1300℃时，T每增加100℃，反应速率增加6-7倍。当锅炉中温度升至1600℃时，热力型NOX可占炉内NOX总量的25%-30%。 热力型NOX是由空气中的N2与反应产物中的O和OH以及分子O2反应生成的，是一种缓慢的反应过程。所以降低热力型NOX的主要措施如下：
（1）降低主燃烧区的温度，防止局部高温
（2）降低主燃烧区的氧浓度
（3）减少烟气在高温区域的停留时间
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1.1.2快速型
快速型NOX是煤燃烧产生的碳氢化合物CHi与空气中的N2反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成的反应。事实上，当N2与CHi反应生成HCN后，快速型NOX和燃料型NOX有着完全一样的反应途径。
所谓的快速型NOX是与燃料型NOX的缓慢反应速度而言的，其生成量受温度的影响不大，而受压力影响比较显著且成0.5次方的比例关系。快速型NOX一般产生于CHi原子团较多、氧浓度相对较低的富燃料燃烧情况。因此，影响快速型NOX生成的主要因素是过量空气系数和燃烧温度。
血浆纤维蛋白原 1.1.3燃料型
燃料型NOX是由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成，燃料型NOX的形成通常包括挥发性NO与焦氮性NO两种途径。由于燃料中氮的热分解的温度低于煤粉燃烧温度，在600-800℃时，燃料中的有机氮首先就被分解成HCN、NH3及CN等中间产物，然后再被氧化成NO，这时就有燃料型NOX的形成。
通常炉膛的温度在1200℃以上，所以温度对燃料型NOX的影响较小。一般燃料的含氮量、燃料的挥发分含量、着火阶段氧浓度等对燃料型NOX的影响较大。根据其影响因素，控制燃料型NOX的主要措施是：
（1）主燃烧区的氧浓度
（2）煤种中的含氮量
（3）燃料与空气的混合程度
1.2影响NOX生成的因素
从NOX的生成来看，NOX生成的主要来源于煤中的氮，在高温下与空气中的O2反应而成，所以影响NOX生成的主要因素包括煤种的特性、燃烧温度、过量空气系数等因素相关。 代理记帐管理办法
1.2.1煤种的特性
由于NOX是由煤种的氮转化而来的，总的来说，煤的含氮量越高，NOX的排放量越大。
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研究发现:随着煤粉中挥发分含量的逐渐升高，NOX排放量有逐渐降低的趋势。此外，煤中挥发分的各种元素比也会影响NOX的生成量。煤中O/N的比值越大，NOX的排放量就越高。由于S与N在燃烧过程中存在着竞争的关系，因此，S/N的比值也影响着NOX的排放，一般情况下SO2的排放较高，则NOX的排放就较低。
1.2.2温度的影响
温度对NOX的影响与主燃区的氧化复原气氛相关，也与主燃区的过量空气系数有关。温度对燃料型NOX的排放影响较小，对热力型NOX的排放影响较大。在未控制燃烧的情况下，NOX的排放会随着温度的升高而逐渐增大。但是，在空气分级燃烧的情况下，随着主燃烧区氧量的减少，如果增加反应温度，根据NOX生产的反应公式，反应会向着NOX减少的方向发生，此时温度的升高是有助于NOX的减少的，主要是因为在主燃烧区形成了高温强复原性气氛。
1.2.3过量空气的影响
主燃烧区NOX的排放量与过量空气系数是成正比的，随着过量空气系数的增大而增大，
主要是因为随着过量空气系数的增大，主燃烧区的氧量增加，就会使煤炭得到充分燃烧反应，生成大量的NOX。当降低主燃烧区的过量空气系数时，主燃烧区的氧量就会减少，这时煤炭就会发生不完全燃烧反应，会生成CO等复原性气体，而这些复原性气体会与NOX发生氧化复原反应，从而降低NOX的排放。
2氮氧化物的危害
首先，NOX会与空气中的水分、NH3发生反应生成硝酸盐，同时，硝酸盐可以在大气中漂流到几千里地以外的地方，受地球引力的作用沉积到地面。它的直接后果是会造成土壤板结，阻止了土壤的透气性和渗水性，会造成农作物的大量减产。
其次，当NOX与碳氢化合物共存于大气中时，在紫外线的照射下发生光化学反应，产生所谓的光化学烟雾。光化学烟雾能使植物组织机能衰退，生长受阻，落叶落果，造成作物产量下降。同时，也会破坏大气环境，严重危害人类安康，恶化人类赖以生存的环境。
3降低NOX排放的控制技术
目前在我国被广泛应用于各大燃煤电厂降低NOX排放的技术主要有低氧燃烧，烟气再循
环，低NOX燃烧器，空气分级燃烧和SCR烟气脱硝这五种技术。
3.1低氧燃烧
低氧燃烧技术一般是在尽可能接近理论空气量的前提下，降低输入锅炉的空气量。一般情况下可降低NOX排放15%-20%。但如果炉内的氧量过低（一般在3%）以下，煤粉就会不完全燃烧，CO浓度和飞灰含碳量急剧增加，增大化学不完全和机械不完全损失，降低了锅炉效率。同时，炉内产生的复原性气氛，会降低水冷壁附近灰的融点，引起水冷壁面结渣和高温腐蚀。
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