空气中氮氧化物含量标准

如何控制烟气中氮氧化物含量　◆成胜军　【摘要】本文主要从锅炉燃烧调整方面进行试验，通过改进燃烧方　式减少ＮＯｘ的生成量，确保锅炉排放的烟气中氮氧化物含量控制　在规定范围内。　【关键词】控制；烟气；氮氧化物　燃烧过程中产生的ＮＯＸ其中燃料型ＮＯＸ占总生成量的　６０％一８Ｏ％，最高可达９０％，热力型ＮＯＸ在温度足够高时可达　２０％，快速型ＮＯＸ占的比例最小。燃料型ＮＯＸ是燃料中的含氮　化合物在燃烧过程中热分解后氧化而成的。由于煤中含氮有机化　合物的ｃ—Ｎ较空气中Ｎ－＝Ｎ的键能小得多，更易形成ＮＯ。燃料　中的有机氮首先被热分解成ＨＣＮ、ＮＨ　及ＣＮ等中间产物随挥发　分一起析出，即所谓挥发份Ｎ，然后再被氧化成Ｎ０。在通常的燃　烧温度１２００－－１３５０℃，燃料中７Ｏ％一９Ｏ％的氮成为挥发份Ｎ。由此　形成的ＮＯ占燃料型ＮＯ的６Ｏ％一８０％。热力型ＮＯＸ是由空气　中的氮气高温氧化而成。ＮＯＸ的生成与氧原子的存在成正比，反　应速度随温度的升高而加速，当煤粉炉中的温度升至１６００％时。　热力型ＮＯＸ可占到炉内ＮＯＸ总量的２５％一３０％．这就是液态排　渣炉的ＮＯＸ固态排渣炉高的原因。对固态排渣炉，应尽可能地缩　短烟气在高温区的停留时间．以抑制热力型ＮＯＸ的生成。　通过对本厂两台锅炉的现场长期观察及调整实践．现就引起　烟气中氮氧化物含量超标的原因进行分析如下：　１　煤质变化对烟气中氮氧化物的影响　煤中挥发份含量、氮含量、燃料比（固定碳／挥发分）及碳／氢比　等都对ＮＯｘ的生成量有影响。煤质变化是影响烟气中氮氧化物　含量的主要因素，燃料本身所含的氮的有机物在高温下释放出氮　和氧化合生成氮氧化物，煤质的不同，生成的氮氧化物含量也不　同，按煤种分，挥发份高的褐煤与烟煤燃烧不易生成氮氧化物，而　贫煤在燃烧中极易生成氮氧化物。我厂煤源较多．煤质变化较大．　在经过掺烧后，煤质波动加大，严重影响对氮氧化物的控制，造成　烟气中氮氧化物超标。　２燃尽风挡板开度对烟气中氮氧化物的影响　本厂锅炉炉膛分两级燃烧区，在第一级燃烧区．从主燃烧器供　入炉膛总燃烧空气量的７０％～７５％（相当于理论空气量的８０％左　右），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。在第一级燃烧区　内过量空气系数　＜１，从而降低了第一级燃烧区的燃烧速度和温　度水平。由于是缺氧的富燃料燃烧，不但延迟了燃烧过程．而且使　燃料在还原性气氛中燃烧，燃烧生成ＣＯ，燃料中的氮将分解生成　ＨＮ、ＨＣＨ、ＣＮ、ＮＨ　和ＮＨ，等，它们相互复合或将已有ＮＯｘ还原　分解，因而抑制了燃料ＮＯｘ的生成。同时由于降低了火焰的峰值　温度，从而也降低了热力ＮＯｘ的生成量。为了完成全部燃烧过　程，完全燃烧所需的其余空气则在燃尽风层送入，即第二级燃烧　区，使燃料进入空气过剩区域燃尽。虽然这时空气量多．但由于火　焰温度较低，所以在第二级燃烧区内也不利于ＮＯｘ的生成。我厂　两台炉氮氧化物超标大多都发生在机组负荷较低的工况下．由于　低负荷时锅炉的氧量较大，为降低机组氧量，确保锅炉燃烧稳定．　低负荷时的燃尽风挡板开度一般都控制的比较小．这样虽增加的　了燃烧器喷口处有足够的空气助燃，使燃烧器出口处燃烧稳定，磨　煤机煤火检稳定。但由于燃烧区域氧浓度增加，燃烧的火焰温度　也较高，从而使热力型氮氧化物和燃料型氮氧化物的生成量增加，　因此总的氮氧化物排放量增加。　３机组负荷对烟气中氮氧化物的影响　我厂两台炉氮氧化物超标大都发生在机组负荷较低或降负荷　较快时的工况下，由于低负荷时的锅炉风煤比增大，氧量增大，也　使烟气的氮氧化物排放超标。机组降负荷较快时也易使锅炉短时　间内氧量增加过快，增加烟气中的氮氧化物含量　毽　ｌ　３１４　４锅炉氧量对烟气中氮氧化物的影响　使燃烧过程的过剩空气量尽可能地接近理论空气量，随着烟　气中过量氧的减少，可以抑制热力的生成，是一种最简单地降低　ＮＯｘ排放的方法。一般来说，采用低氧燃烧可以降低排放的１５％　～２０％。锅炉氧量增加，使炉内燃烧区域的供氧量加强，燃烧强度　加强，炉膛火焰温度升高，热力型氮氧化物的生成量增大。另外，　燃烧区域氧浓度增加，为燃料中的氮化合物燃烧时的热分解产物　进一步氧化成氮氧化物提供了条件，从而使燃料型氮氧化物的生　成量也增大。　５锅炉燃烧方式对烟气中氮氧化物的影响　合理的磨煤机运行方式对锅炉的燃烧影响较大，没有对冲燃　烧的磨煤机的煤粉进入炉膛后，由于对侧没有燃烧的煤粉助燃，使　进入锅炉的煤粉不能充分燃烧．相应增加了烟气中的氮氧化物含　量。　根据以上对影响烟气中氮氧化物含量因素的分析，煤质变化　对烟气中氮氧化物的影响较大，烟气中氮氧化物含量超标多发生　在低负荷时，通过优化燃烧方式和调节氧量均能控制氮氧化物，在　进行运行调节时加强对燃尽风的调整也可以明显降低烟气中的氮　氧化物　在对各类原因分析之后．集控专业针对各影响因素进行多次　分析讨论，对可控制与调节的项目制定对策如下。　表１　序号　项目　措施　目标　燃料　１、联系燃料加强配煤：　保证燃料配煤合理，煤质　１　因素　２．、加强人炉煤取样化验　稳定　机组负　保证两台机组烟气排放　２　协调两台机组间的负荷分配　荷因素　的氮氧化物不超标　燃烧方　根据煤质及磨煤机备用情况．　确保本机组安全运行下　３　选择合理的磨煤机运行台数　烟气排放的氮氧化物不　式因素　及方式。　超标　１、加强燃尽风挡板开度调整：　２、调节燃尽风与燃烧器二次风　燃尽风　挡板间的开度比例：　控制本机组烟气排放的氮　４　因素　３、调节前后墙燃烬风比例：　氧化物不超标　４、调节固定端与扩建端燃尽风　比例　不同负荷下调节送风量．查找　控制本机组烟气排放的　５　氧量　氮氧化物最低时的最佳氧量　氮氧化物不超标　６控制烟气排放的氮氧化物含量方法及氮氧化物超标时的调　节方法　（１）通过配煤，保证煤质的挥发份含量；　（２）采用合理的磨煤机运行方式，在３００ＭＷ左右时，尽量运　行Ａ、Ｆ、Ｂ、Ｄ磨煤机，并控制单台磨煤机的煤量在合理的范围内，　使进入锅炉的煤粉能充分燃烬：　（３）氮氧化物超标多发生在３００ＭＷ左右的低负荷时．在此工　况下燃尽风挡板开度对氮氧化物影响较大，当燃尽风挡板全关时　氮氧化物含量升高较快，保留燃尽风开度在３０％以上。烟气中氮　氧化物含量降低较明显。因此在低负荷时，应保留燃尽风挡板开　度至少在３０％以上：　（４）机组在３００ＭＷ左右时，锅炉氧量控制在５．０左右，此时的　氮氧化物含量较高，在通过降低送风量使锅炉氧量降至４．５左右　时，氮氧化物含量降低较明显，通过就地取不同氧量时的飞灰比　较，目测飞灰含碳量没有明显变化，因此在低负荷时，可适当下调　锅炉氧量０．５左右。

氮氧化物：

氮氧化物，包括多种化合物，如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮

(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮 (N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等。除一氧化二氮及二氧化氮以外，其他氮氧化物均不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变为二氧化氮。因此，职业环境中接触的是几种气体混合物常称为硝烟 （气），主要为一氧化氮和二氧化氮，并以二氧化氮为主。氮氧化物都具有不同程度的毒性。

大气污染物排放标准：

《大气污染物排放标准》是为了控制污染物的排放量制定的标准。

释文：大气污染物排放标准是为了控制污染物的排放量，使空气质量达到环境质量标准，对排入大气中的污染物数量或浓度所规定的限制标准。经有关部门审批和颁布，具有法律约束力。除国家颁布的标准外，各地、各部门还可根据当地的大气环境容量、污染源的分布和地区特点，在一定经济水平下实现排放标准的可行性，制订适用于本地区、本部门的排放标准。从1974年开始，中国实行的《工业“三废”排放试行标准》中规定了二氧化硫、一氧化碳、硫化氢等13种有害物质的排放标准。

排放标准：

汽车是一个流动的污染源，排放的主要污染物有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）等，都是污染环境的物质，需要加以控制。汽车污染物的排放源来自排气管、曲轴箱和燃油系。

制定法规

随着汽车尾气污染的日益严重，汽车尾气排放立法势在必行，世界各国早在六、七十年代就对汽车尾气排放建立了相应的法规制度，通过严格的法规推动了汽车排放控制技术的进步，而随着汽车排放控制技术的不断提高，又使更高标准的制订成为可能。

原理

汽车排放是指从废气中排出的CO（一氧化碳）、HC+NOx（碳氢化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳烟）等有害气体。它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。这些有害气体产生的原因各异，CO是燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的CO增加。HC是燃料中未燃烧的物质，由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。NOx是燃料（汽油）在燃烧过程中产生的一种物质。PM也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质，其中以柴油机最明显。因为柴油机采用压燃方式，柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。

苏州科技学院

环境保护概论实验报告

空气质量及氮氧化物的测定

一、 实验目的：

学习和掌握测定空气质量及氮氧化物的方法。掌握空气中各种物质成分的检验手段的基本技术及采样方法，熟悉各种试剂的配比与空气中化合物的作用原理。

二、 实验原理：

氮氧化物经过氧化管后，以二氧化氮的形式吸收在溶液中形成的亚硝酸，与对氨基苯磺酸起重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰色偶氮化合物，根据颜色深浅，比色定量。

三、 实验试剂：

除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的分析试剂和不含亚硝酸根的蒸馏水或同等纯度的水。

水纯度的检验方法：吸收液的吸光度不得超过0.005。

1、 吸收液：取4份吸收原液（2.1）和1份水相混合且均匀之，即为吸收液。采样前配置。

2、氧化物：筛取20~40g的石英砂或普通砂，用（1+2）盐酸溶液浸泡一夜，用水洗至中性，烘干。把三氧化铬和石英砂重量比1:20混合，加少量水调匀，在105℃烘干，烘干过程中应搅拌几次。做好的三氧化铬-石英砂应是松散的，若是粘在一起，说明三氧化铬比例太大，可适当增加一些石英砂，重新制备（将三氧化铬-石英砂装入双球玻璃管，两端用少量脱脂棉塞好，即制成氧化管。用乳胶管将其两端连接封紧，保存待用）。 3、亚硝酸钠标准贮备液：称取0.1500g亚硝酸钠溶于水，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含100umgNO-2，贮于棕色瓶中，在冰箱中可保存3个月。

4、亚硝酸钠标准溶液：吸取5.00ml亚硝酸钠标准贮备液（2.4）于100ml容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含5ugNO2（临时现配）。

四、 实验仪器：

1、多孔玻板吸收管。

2、大气采样器，流量范围0-1L/min。

3、双球玻璃管。

《环境监测》电子教材

氮氧化物的测定

一、空气中氮氧化物的现状来源及危害

1、空气中氮氧化物的来源

氮氧化物是氮和氧的多种化合物的总称，包括一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮、五氧化二氮等多种形式，空气中氮氧化物主要以一氧化氮、二氧化氮形式存在。主要来源于石化燃料高温燃烧和硝酸、化肥等生产排放的废气，以及汽车尾气。

2、空气中氮氧化物的危害

一氧化氮是无色、无臭、微溶于水的气体，在大气中易被氧化为二氧化氮。二氧化氮为红棕色，有强烈刺激性臭味的气体，具有腐蚀性和较强的氧化性，毒性比一氧化氮高4倍，是引起支气管炎、肺损害等等呼吸道疾病的有害气体。同时，二氧化氮在低温时形成四氧化二氮，二氧化氮和四氧化二氮易于水作用，因此在潮湿空气中除氮氧化物外，尚有硝酸和亚硝酸的存在，易于形成酸雨，危害环境。

3、我国空气中氮氧化物污染现状

4、空气环境标准中氮氧化物的浓度限值及空气环境质量评价

4.1 空气环境标准中氮氧化物的浓度限值

GB3095-2012中规定空气环境标准中氮氧化物的浓度限值见下表。

表1 氮氧化物浓度限值

序号 污染项目 平均时间 浓度限值 单位

一级 二级

1 二氧化氮

（N02） 年平均 40 40

µg/m3 24小时平均 80 80

1小时平均 200 200

2 氮氧化物

（N0x） 年平均 50 50

µg/m3 24小时平均 100 100

1小时平均 250 250

4.2 空气环境质量评价 例:在同一工业区采样测定二氧化氮的浓度，在中午采样测得结果是0.25mg/m3，在傍晚采样测得结果为0.25ppm(10-6).试问日变化中何时的二氧化氮污染严重，是否超标？

解：M（NO2）=46，则3460.250.51(/)22.4Amgm

根据GB3095-2012中规定空气环境标准中二氧化氮的浓度限值可知，均超标。

二、氮氧化物分析测定方法

依据HJ479-2009《环境空气 氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的测定 盐酸萘乙二胺分光光度计》进行分析测定。