大气中氮氧化物NOx的产生、危害及控制
NOx是影响大气环境质量的重要污染因子，国内外已对NOx的危害、燃煤发电燃烧过程中NOx的生成机理和降低NOx技术进行了较为充分的研究。NOx气体反应会形成臭氧，是烟雾、酸雨的主要成分，也是形成细小颗粒物的主要组成部分，所有这些都对人类健康有不利影响。
一、NOx的产生
1 自然界的NOx
NOx是在地球上以多种形式和不同浓度自然存在的物质。生物或自然产生的NOx来源主要包括闪电、森林火灾、草原火灾、树木、灌木、草地和酵母。氮的化合物在地球的大气-生物圈系统中发挥着重要作用。
大气中的NOx（NO、NO2、N2O等）和其他氮基化合物（HNO2、HNO3等）参与了很多重要的光化反应，对于大气中的臭氧量具有控制性影响。
2 人为产生的NOx
人类活动产生的NOx主要来自于燃料燃烧和其他高温设备。考虑到不同的燃烧源，NOx的生成有三种方式：
热力型NOx——高于1300℃的燃烧形成浓度较高的热力型NOx。
燃料型NOx——含氮燃料（如煤）通过氮的氧化生成燃料型NOx。
瞬时型NOx——瞬时NOx是空气氮和燃料在“富燃料”条件下结合形成的，这一现象在所有的燃烧中都存在。
通常认为，工业生产是污染的首要来源。但有研究发现在工业地区由交通运输产生的NOx污染已超过工业生产。尽管如此，控制工业生产NOx排放的重要性依然不容忽视。
二、NOx危害
NOx指的是7种氮氧化物的总浓度。其中，最有毒害的两种化合物是NO和NO2。
当NOx和挥发性有机化合物（VOCs）在有阳光时发生反应，形成光化烟雾，这是大气污染的重要形式。
NOx排放过多会影响饮用水源，使其营养过剩（湖泊或其他水体中营养过度），造成全球变暖，平流层臭氧损耗，对人类的毒害甚至威胁到地球上的生命。
孩子、有哮喘等肺部疾病的成人以及在户外工作或锻炼的人们容易受到烟雾的不利影响，伤及肺部和降低肺功能。
与NOx相关的污染还有红潮、PM2.5、酸雨等。
NOx生成及控制措施
一概述
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 %以上是通过燃烧方法利用的。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参与臭氧层的破坏。
(2) 不同浓度的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、呼吸道受到强烈刺激
50 1分钟内人体呼吸异常，鼻受到刺激
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 人瞬间死亡
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。通常所说的
NOx 有多种不同形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4 禾口 N2O5 , 其中NO和NO2是重要的大气污染物，另外还有少量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，因此火力发电厂是NOx排放的主要来源之一。
煤的燃烧过程中产生的氮氧化物（NOx ）主要是一氧化氮（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量空气系数等密切相尖。 燃烧
形成的NOx生成途径主要由以下三个：为燃料型、热力型和快速型3 种。其中快速型NOx生成量很少，可以忽略不计。
1. 热力型NOx
指空气中的氮气（N2 ）和氧（02）燃料燃烧时所形成的高温环
境下生成的NO和NO2的总和，其总反应式为：
燃气轮机NOx生成机理及降低措施
一 燃烧过程中NOx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在高温下氧化，是通过如下一组不分支的链式反应进行的，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NOx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NOx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NOx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Nox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。
2.快速型NOx生成机理
有关快速型NOx的生成机理到目前为止尚有争议，其基本现象是碳氢燃料在过量空气系数小于1的情况下，在火焰面内急剧生成大量的NOx，而CO, H2等非碳氢燃料在空气中燃烧却没有发生这种现象。对于这种现象Fenimore等人认为不能用扩大的泽尔道维奇机理来说明，并提出快速型NOx(P一NOx)的生成机理且，HCN是P-NOx生成的重要中间产物。
- 1 - 焦炉烟气氮氧化物生成机理及控制
1. 焦炉烟气氮氧化物生成机理及控制
一、焦炉烟气氮氧化物生成机理
1. 烟气中的氮氧化物的生成及影响因素
焦炉烟气中的氮氧化物（NOx）是由焦炉燃烧过程中产生的一种有害物质，其主要成分包括NO和NO2。氮氧化物的生成主要依赖于燃烧过程中温度和氮气浓度等，且受到发电机组参数、燃料品质和燃烧器的设计有关。
（1）燃烧温度
氮氧化物的生成主要受到燃烧温度的控制，温度上升会导致其生成分解反应的反应速率加快，应避免燃烧温度过高。
（2）氮气浓度
烟气中含有一定量的氮气，氮气的浓度增加会导致氮氧化物的生成量增加，因此应当采用控制吸入空气中的氮气浓度的方法来控制其氮氧化物的生成量。
（3）发电机组参数
发电机组参数也会影响氮氧化物的生成量，如排放量、排放速率等。这些参数可以通过控制和调节发电机组的参数来控制烟气中的氮氧化物含量。
（4）燃料品质
燃料品质也会影响氮氧化物的生成量。烟道燃料的中碳含量越高，烟道燃料中NOx的生成量就越大。另外，烟道燃料中的氧含量也会影 - 2 - 响NOx的生成量，如果烟道燃料含氧量太低，NOx的生成量也会增加。
（5）燃烧器的设计
燃烧器的设计也会影响氮氧化物的生成量，如长度、断面尺寸等都会影响氮氧化物的生成量。烟道内的混合度会影响烟气中的氧气分布，同时也会影响NOx的生成量。
二、焦炉烟气氮氧化物控制技术
1. 氮氧化物控制设备
（1）NOx捕捉与脱硝装置
NOx捕捉与脱硝装置是一种常用的控制氮氧化物排放的设备，它可以捕捉烟气中的NOx，并将其以氧化物的形式转化为无害的产物。一般而言，NOx的捕捉可以通过加入富氧化剂（如硫酸锌、硝酸钾等）和吸收剂（如碳酸钠）来实现。
（2）燃烧器优化
