NOx生成及控制有效措施
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NOx生成及控制有效措施
NOx生成及控制措施
一 归纳
中国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤在一次能源中占 75％，
其中 84％以上是经过燃烧方法利用的。煤燃烧所释放出废气中的氮
氧化物 (NOx)，是造成大气污染的主要污染源之一。氮氧化物 (NOx)
引起的环境问题和人体健康的危害主要有以下几方面： 氮氧化物 (NOx)
的主要危害：
(1)NOx 对人体的致毒作用，危害最大的是 NO2，主要影响呼吸系统，可引起支气管炎和肺气肿等疾病； (2)NOx 对植物的损害； (3)NOx 是形成酸雨、酸雾的主要污染物； (4)NOx 与碳氢化合物可形成光化学
烟雾； (5)NOx 参加臭氧层的破坏。
(2) 不同样浓度的 NO2对人体健康的影响
浓度(ppm) 影 响
1.0 闻到臭味
5.0 闻到很强烈的臭味
10-15 眼、鼻、呼吸道碰到强烈刺激
50 1 分钟内人体呼吸异常，鼻碰到刺激
80 3－5 分钟内引起胸痛
100-150 人在 30－60 分钟就会因肺水肿死亡
200 以上 人刹时死亡
二、燃煤锅炉 NOx生成机理
氮氧化物 (NOx)是造成大气污染的主要污染源之一。平时所说的
NOx有多种不同样形式： N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和 N2O5，其中 NO
和 NO2是重要的大气污染物，别的还有少量 N2O。我国氮氧化物的排放量中 70％来自于煤炭的直接燃烧，电力工业又是我国的燃煤大户， NOx生成及控制有效措施
所以火力发电厂是 NOx排放的主要本源之一。
煤的燃烧过程中产生的氮氧化物（ NOx）主若是一氧化氮（ NO）和二氧化氮（ NO2），在煤燃烧过程中氮氧化物的生成量和排放量与煤的燃烧方式， 特别是燃烧温度和过分空气系数等亲近相关。 燃烧形成的
NOx生成路子主要由以下三个： 为燃料型、热力型和迅速型 3 种。其中迅速型 NOx生成量很少 , 能够忽略不计。
1. 热力型 NOx
指空气中的氮气 （N2）和氧 (O2) 燃料燃烧时所形成的高温环境
下生成的 NO和 NO2的总和，其总反响式为：
N 2 O 2 2NO
NO O 2 NO 2
当燃烧地域温度低于 1000℃时， NO 的生成量较少，而温度在
1300℃— 1500℃时， NO的浓度约为 500—1000ppm，而且随着温度的
高升， NOx的生成速度按指数规律增加，当温度足够高时热力型 NOx
可达 20%。所以，温度对热力型 NOx的生成拥有绝对性的作用，过分
空气系数和烟气停留时间对热力型 NOx的生成有很大影响。
依照热力型 NOX的生成过程，要控制其生成， 就需要降低锅炉炉
膛燃烧温度，并防范产生局部高温区，以降低热力型 NOX的生成。
2. 燃料型 NOx
燃料型 NOx 的生成是燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化反响
而生成的 NOx，称为燃料型 NOx。燃煤电厂锅炉中产生的 NOx中大体75%～90%是燃料型 NOx，所以燃料型 NOx是燃煤电厂锅炉产生 NOx的主要路子。研究燃料型 NOx的生成和破坏机理， 对于控制燃烧过程中 NOx生成及控制有效措施
NOx的生成和排放，拥有重要的意义。 在燃料燃烧生成 NOx的过程中，
如碰到烃（ CHm）或碳（ C）时， NO将会被还原成氮分子 N2, ，这一过程
中被称为 NO的再燃烧或燃料分级燃烧。依照这一原理，将进入锅炉
炉膛的煤粉分层分级引入燃烧，能够有效地控制 NOx的生成与排放。
燃料型 NOx的生成和破坏过程不但与煤种特点、 燃料中的氮化合物受热分解后在挥发分和焦炭中的比率、 成分和分布相关， 而且其反响过程还和燃烧条件（如温度和氧）及各种成分的浓度亲近相关。在燃料进入炉膛被加热后，燃料中的氮有机化合物第一被热分解成氰
（ HCN），氨（ NH4）和 CN等中间产物，它们随挥发份一起从燃料中析出，被称为挥发分 N。挥发分 N析出后仍残留在燃料中的氮化合物，称为焦炭 N。
在一般情况下，燃料型 NOx 的主要本源是挥发 N，其占总量的60%～80%，其余为焦炭 N所形成。在氧化性环境中生成的 NOx，碰到还原性气氛时，会还原成 N2。所以锅炉燃烧最初形成的 NOx，其实不等于其排放浓度，而随着锅炉燃烧条件的改变， 生成的 NOx可能被还原，或被破坏。煤中的 N 在燃烧过程中转变成 NOx的量与煤的挥发份及燃烧过分空气系数相关， 在过分空气系数大于 1 的氧化性气氛中， 煤的挥发分越高， NOx的生成量就越多，节余空气系数小于 1，高挥发份燃煤的 NOx生成量较低，其主要原因是高挥发份的燃料迅速燃烧， 使燃烧地域氧量降低，不利于 NOx的生成。
综合的说，燃料型 NOx指燃料中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解，既而进一步氧化而生成 NOx。其生成量主要取决于空气燃料的 NOx生成及控制有效措施
混杂比。燃料型 NOx约占 NOx总生成量的 75%～90%。过分空气系数
越高 , NOx 的生成和转变率也越高。
3. 迅速型 NOx，指燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如 CH
等反响生成 NOx。主若是指燃料中碳氢化合物在燃料浓度较高的地域
燃烧时所产生的烃 , 与燃烧空气中的 N2 发生反响，形成的 CN和 HCN
连续氧化而生成的 NOx。在燃煤锅炉中，其生成量很小，一般在燃用
不含氮的碳氢燃料时才予以考虑。
在这三种形式中，迅速型 NOx 所占比率不到 5％；在温度低于
1300℃时，几乎没有热力型 NOx。对老例燃煤锅炉而言， NOx主要通
过燃料型生成路子而产生。 控制 NOx排放的技术指标可分为一次措施
和二次措施两类，一次措施是经过各种技术手段降低燃烧过程中的
NOx生成量；二次措施是将已经生成的 NOx经过技术手段从烟气中脱
除。
三、燃煤锅炉 NOx生成因素
1. 炉温对 NOX生成的影响 : 炉温主要影响热力 NOX的生成量进而影响总的 NOX生成量。炉温越高 , 所占比率越大。
2. 节余空气系数对 NOX生成的影响：节余空气系数对燃料 NOX、热力 NOX及迅速 NOX均有影响，但影响的趋势不同样，当α开始增加时，热力 NOX和燃料 NOX都增加，当高出 1.1 时热力 NOX减少，燃料
NOX
连续增加，总的 NOX随α的增加而增加。
3. 预热空气温度对 NOX生成的影响：若是提高预热空气温度，则煤粉着火提前，这样可提高炉内温度水平，使热力 NOX增加，同时燃 NOx生成及控制有效措施
烧初始区的温度水平， 使挥发分大量析出，所以挥发分 NOX大量增加。
所以预热空气温度越高， NOX生成量越多。
4. 煤质对 NOX生成的影响：
（ 1）挥发分的影响：当挥发分增加时，着火提前，温度峰值和平均温度均会有所提高，热力 NOX增加；同时挥发分含量增加，使得燃料型
NOX也会提高；
（ 2）水分的影响：水分增加，着火延缓，则燃料与空气之间的混杂优异，即着火区氧浓度增加，燃料中的氮在着火阶段停留时间增加，反响充分，故燃料型 NOX增加。别的，水分增加，发热量降低，温度水平降低，热力型 NOX降低，但总 NOX的生成量增加。
（ 3）含氮量的影响：随含氮量的增加， NOX增加。
5. 煤粉细度对 NOX生成的影响：在不考虑低氮燃烧时，煤粉细度越细，则燃烧越快，温度越高，热力 NOX越多；同时，煤粉加热快，温度峰值高，则析出的挥发分多。而且此时与空气混杂程度高，燃料
NOX多。
6. 负荷对 NOX的影响：随着负荷的降低，炉膛温度降低，热力型
NOX生产量降低，但负荷降低，过分空气系数增加，总的燃烧区过分
空襟怀增加，燃料型 NOX增加，所以，在负荷降低过程中， NOX含量
先降低后高升。
四、降低燃料型 NOx排放的主要技术措施
低 NOx燃烧技术： NOx的形成起决定作用的是燃烧地域的温度和过分空气系数，所以，经过控制燃烧地域的温度和空襟怀，已达到阻
