燃煤锅炉控制氮氧化物含量超标的有效途径浅谈

达银花 张立志

摘 要：在经济发展的带动下，我国社会对于电力的需求越来越大，而以火电为主的电力生产结构不仅要求更多的煤炭资源，同时也产生了非常严重的环境污染，影响着社会与经济的可持续发展。现有燃煤锅炉在运行过程中，热能损失较大，氮氧化物的排放严重超标，因此，如何对锅炉废气中氮氧化物的含量进行有效控制，是需要相关技术人员重点关注的问题。本文结合氮氧化物的危害，对控制氮氧化物的有效措施进行了分析和探讨。

关键词：燃煤锅炉氮氧化物含量控制有效措施

一、氮氧化物的环境污染

氮氧化物是氮元素与氧元素结合后产生的化合物，包括N2O、NO、NO2等，除二氧化氮之外，其余的氮氧化物都非常不稳定，在光热环境下會发生相互转化。氮氧化物或多或少都具备一定的毒性，不仅会危害人体健康，对于环境也有着非常严重的污染和影响。首先，氮氧化物会吸收大气层中的紫外光和可见光，与某些碳氢化合物反应后，生成臭氧、烷基以及硝基化合物等，这些生成物混合在一起，呈现出烟雾的形态，被称为光化学烟雾。这种烟雾会刺激人的眼睛，影响植物的正常生长，还会导致大气能见度的下降，给社会生产以及人们的日常生活带来不便。其次，氮氧化物会与空气中的水分发生反应，生成硝酸和亚硝酸，这是酸雨的主要成分，酸雨不仅会严重影响作物的生长，还会腐蚀建筑，威胁人们的身体健康。然后，氮氧化物会导致臭氧的减少，削弱其对于紫外线的防护作用，从而引发各种各样的环境问题。因此，对废气中氮氧化物的含量进行有效控制，是非常必要的[1]。

二、控制氮氧化物的技术分类

对于燃煤锅炉氮氧化物排放的控制技术，可以分为以下几种不同的类型：

1、燃烧后控制技术

燃烧后控制技术主要是对煤炭燃烧后产生的烟气进行处理，即烟气脱硝技术，或者也可以说是烟气氮氧化物净化技术，其基本原理是利用非燃烧的方法，将烟气中的氮氧化物还原为氮气，从而降低其排放量。根据反应介质的不同，燃烧后控制技术的类型是多种多样的，这里主要对微生物法进行讨论。考虑到氮氧化物属于一种不含碳源的无机物，可以利用脱氮菌，在具备外加碳源的情况下，将氮氧化物作为氮源，利用还原反应，将其还原为氮气，同时使得脱氮菌得到繁殖。在实际应用中，废气中的氮氧化物先是溶于水，然后被微生物还原，在这个过程中，可以加入有机物作为电子供体，通过氧化提供相应的能量。

2、燃烧中控制技术

燃烧中控制主要是指低氮氧化物燃烧技术，通过对锅炉燃烧措施的改进以及对燃烧要素的调整，减少氮氧化物的排放。该技术的特点是工艺相对成熟，而且成本投入低，维护费用低。现阶段，低氮氧化物燃烧技术主要是通过燃料的分级输送，将空气与燃料分级送入到锅炉中，在锅炉内形成三个不同的区域，分别为一次区、还原区以及燃尽区，与相应的技术手段结合，能够减少80%的氮氧化物排放。这里以全氧燃烧技术为例进行分析，该技术是以纯氧代替空气，由于没有了氮气的存在，能够减少氮氧化物的生成，烟气量大大减少，而且烟气带来的热能损失也可以得到显著降低，节能效果显著。而以纯氧代替空气之后，不需要设置空气供给系统，鼓风机、换热器以及热风管道等设备也不再需要，能够有效降低锅炉运行的成本[2]。

3、再燃技术

再燃技术主要是对燃煤锅炉进行改造，在炉膛内设置还原区段，实现对氮氧化物生成量的有效控制。改造后的锅炉炉膛可以分为主燃区、再燃区和燃尽区，通过二次燃烧的方式，不仅能够减少氮氧化物的排放，而且可以对热量进行充分利用，成本低廉，脱硝效果也较好，因此在燃煤锅炉氮氧化物控制中有着广泛的应用，并且得到了政府部门的支持。

4、烟气循环

烟气再循环同样是降低氮氧化物含量的重要技术措施，其基本原理，是在锅炉空气预热器前，抽取一部分低温烟气，直接送入到锅炉内，或者与一次风、二次风混合后送入到锅炉内，降低燃烧温度和氧气浓度，从而起到降低氮氧化物含量的效果。不过，烟气循环技术需要对现有的锅炉设备进行改造，成本相对较高，而且需要在进行安全性与经济性的比较后，才能够决定是否实施[3]。

5、停用燃烧器

可以将现有的燃烧器更换为低氮燃烧器。氮氧化物的生成与温度有密切的关系，一般火焰温度越高，氮氧化物的生成越多，反之亦然，这也是流化床炉绿色环保的原因之一。低氮燃烧器一般把一次风分成浓淡两股，浓相在内，更靠近火焰中心；淡相在外，贴近水冷壁。浓相在内着火时，火焰温度相对较高，但是氧气比相对较少，故生成的氮氧化物的几率相对减少；淡相在外，氧气比相对较大，但由于距火焰高温区域较远，温度相对较低，故氮氧化物的生成也不会很多。

三、综合控制技术

对于燃煤锅炉废气中氮氧化物的综合治理与控制，是当前污染治理工作研究的重点和热点问题，例如，脱硫脱氮一体化技术，能够同时进行烟气的脱硫脱氮处理，具有非常显著的优点，一是可以同时对烟气中的二氧化硫和氮氧化物进行处理，能够缩短工艺流程；二是工艺简单，操作方便，成本投入少，运行费用低，而且不需要占用更多的空间；三是处理后产生的副产品可以回收利用，不会产生二次污染；四是能够有效满足当前严苛的污染排放要求。

这里主要对比较常见的催化氯化法进行分析。这种方法是利用相应的催化剂，结合烟气中存在的氧气，对二氧化硫和氮氧化物进行氧化吸收。在国外，德国的多家公司联合开发了DeSONOx工艺，利用催化剂同时注氨，可以有选择地脱除氮氧化物，而由于催化剂氯化作用，可以将二氧化硫转化为三氧化硫，经回收处理后得到硫酸。在反应装置中，存在两种不同类型的催化剂，上部为新型分子筛催化剂，主要用于脱氮，下部则为二氧化氮氧化腥化剂，在氧气含氧的条件下，能够实现二氧化硫向三氧化硫的转化，多余的氨可以被氧化为一氧化氮。实践证明，上述工艺能够同时除去烟气中90%的二氧化硫和氮氧化物，而且不会产生尘碴和氨污染。除上述方法外，还有诸如等离子体法、吸附法、电化学膜法等综合处理技术，不过受技术条件的限制，很多技术目前尚处于试验阶段，并没有得到普及和应用[4]。

四、结束语

总而言之，在当前可持续发展理念不断深化的背景下，做好燃煤锅炉烟气中氮氧化物含量的有效控制，在降低大气污染，保护生态环境等方面有着非常积极的作用，应该得到相关技术人员的重视。氮氧化物处理标准应满足《锅炉厂大气污染物排放标准》（GB13271-2014）并达到以下排放指标要求：NOx浓度<200 mg/Nm3。在现有的技术条件下，技术人员应该立足燃煤锅炉的实际情况，在成本允许的前提下，通过燃烧中控制、燃烧后控制、再燃技术、烟气循环等技术措施，实现对于锅炉废气中氮氧化物含量的有效控制，满足国家相关污染物排放指标，减少燃煤锅炉生产中产生的废气污染，进而推动经济的持续健康发展。

参考文献

[1] 吴凤玲，刘民，江辉.浅谈低氮燃烧技术及其改造方法[J].科技创新与应用，2014，（23）：11-12.

[2] 马照民.燃煤电站锅炉技改中控制氮氧化物的效果[J].工业安全与环保，2005，31（9）：21-22.

[3] 吴兵.燃煤电站锅炉运行中氮氧化物排放的控制[J].电力设备，2008，9（8）：25-27.

[4] 李萍，曾令可，王慧，程小苏.氮氧化物排放控制技术分类[J].中国陶瓷工业，2015，22（2）：25-33.