火电厂氮氧化物的危害及其控制技术

北极星环保网讯:摘要：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。

关键词：火电厂;氮氧化物;低NOX燃烧;烟气脱硝

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。2014年我国NOX排放总量达到2078万吨[1]，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2014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。

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[2]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[3-5]。

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，避免局部高温

（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

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有着完全相同的反应途径。

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。

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

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