燃煤锅炉降低NOx燃烧和排放控制技术研究

周秀雷

摘 要：近几年，我国工业技术不断的在发生着变化和改革。虽然节能环保一直是我国乃至全球多年一直强调的问题，但是由于技术的限制，污染物还无法完全消除。例如：氮氧化合物。氮氧混合物是燃煤锅炉在工作的过程中排放的主要污染物之一，由于现在国家的工业水平有限，这些氮氧化合物還是不能完全解决。所以，本文通过研究燃煤锅炉的工作过程以及工作原理原理来致力于寻找降低NOx燃烧和排放控制的技术，从而使燃煤锅炉排放的NOx混合物大大减少，保护环境，努力建设环境友好型社会。

关键词：燃煤锅炉；NOx；污染物；技术；研究

氮氧化合物是一种有毒的污染物，它不仅会危害人体健康还会破坏大气环境。煤炭燃烧生成的氮氧化合物主要包含了：NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等等，这些都叫氮氧化合物。其中NO是主要产物，它是导致环境污染以及产生酸雨的主要物质，光化学反应使NO2分解为NO和O3，它们对人体健康十分有害。2000年，我国氮氧化物排放量约63%来自于燃煤燃烧[ 1 ]。之后每年我国氮氧化物排放量都在增加。所以 ，近年来人们越来越关注氮氧化物，对氮氧化合物可能会对人体造成的伤害也更加重视。因此，控制氮氧化合物的排放，如何降低燃煤锅炉产生的NOx混合物的排放技术也十分重要。

一、NOx在我国的现状

经过几千年的发展，我国创造了伟大的历史但同时现在正面临着难以解决的困难。资源的枯竭，环境的恶化，严重的污染等等，这些都是急需解决的。我国是世界上拥有煤炭资源最多的国家，但同时也是氮氧化合物污染最严重的国家之一。我国从2006年开始统计氮氧化合物的排放量，从2006年到2011年我国的氮氧化合物排放量始终只增不减，所以控制氮氧化物排放的问题已经不容延缓。

二、NOx的定义以及产生的原因

氮氧化物的最主要的成分就是NO，我们将NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等等这些氮氧化合物统称为NOx。它们具有很大的毒性，其中以NO为例。NO为无色气体，容易与氧气氧化生成NO2。二氧化氮进入呼吸道深处时会对肺部造成严重的刺激以及腐蚀作用。当NO2与水融合后会生成酸性物质，进而导致形成酸雨[ 2 ]。NO2经过了与碳氢化合物的接触之后，还会发生反应，从而生成浅蓝色并且有毒的光化学烟雾，这种烟雾能够对人的眼睛、鼻子、心、肝以及肺等产生强烈的刺激和损害。NOx是指用空气中N2的在高温下氧化而生成的氮氧化物，其生成机理是由原苏联科学家Zeldovich提出来的，其一系列的反应如下：

N2 +O?NO+N；

N+O2?NO+O；

N+OH?NO+H

由燃料生成的NOx主要是由于燃烧了燃料中得焦炭产生的，其中焦炭的氮向NO的转化速度比挥发分氮的氧化速度慢得多。燃料氮与碳氢化合物分解的中间生成物快速反应生成HCN，NH2的一部分转化为HCN，HCN的分解按HCN→NCO→NH 的路线进行。如果在着火阶段供氧不足，则燃料中的氮大部分在燃料过浓区域分解，生成HCN和NH等中间生成物，然后进一步转换为N2和NOx。

三、影响NOx排放的主要因素

（一）锅炉的设计对NOx排放的影响

由于锅炉的设计是固定的，所以锅炉对NOx排放的影响主要包括锅炉的构造，燃烧方式，锅炉容量以及蒸发量等等。

（二）风率对NOx排放的影响

在煤炭的燃烧过程中风率对NOx排放数量以及类别都有着极大的影响。尤其是初始风率对NOx排放更有着巨大的作用，它主要是用于前期煤炭的燃烧，对煤炭的物质的发挥有重要的作用。如果第一次风率太小会造成煤粉堵塞导管或者煤粉过早地燃烧，这样就会造成安全危险。那么在第二次通风的时候就会造成燃烧温度降低，煤炭不能完全燃烧，进而生成过多的残渣。如果第一次风率太大，那么在第二次通风的时候就会造成气流循环减弱，燃烧状况变差，对锅炉的保护作用变弱，对锅炉的会造成较大的伤害。如果风率选择的合适不仅对锅炉本身会起到较好的保护作用，还会减少NOx的排放，形成良好的动力结构[ 3 ]。

（三）燃料对NOx排放的影响

燃煤锅炉中NOx的排放有很大一部分决定于燃料的质量以及燃料中的氮，燃料中含氮的量决定了NOx的排放数量，燃料中含氮数量多，相应的NOx生成量也就大。并且不同类别的含氮物质所对应生成的氮氧化物也不相同。

四、如何抑制NOx的产生

（一）烟气脱销技术

烟气脱销技术实际上就是把已经生成的氮氧化合物经过再加工，通过别的方式将它们加工成相对较为稳定的氮气，由于氮气稳定并且不易与别的化学物质发生反应，通过这种方式来减少氮氧化物的排放量以此来减少氮氧化物对空气的污染。烟气脱销技术一般目前在我国主要都是通过选择性催化还原技术来将生成的氮氧化合物加工成未定的氮气，从而减少氮氧化合物的排放，还有一种使用较少的是选择性非催化还原技术。选择性催化还原技术主要是通过严格的温度控制，再经过催化剂的催化作用将氮氧化合物转化为稳定的氮气。

（二）再燃烧技术降低氮氧化合物的生成

再燃烧技术主要是通过将整个锅炉分为三个区域：主燃区、再燃区以及燃尽区。使用这一技术投资低并且可以降低氮氧化物排放15%～30%左右，在接近于空气量的情况下维持锅炉燃烧，可以减少热量的损失。燃尽区将燃料的80%～85%在主燃区内经过空气系数大于等于1的条件下燃烧 ，将剩下的15%～20%的燃料放在再燃区经过空气系数小于1的条件下燃烧，最后将氮氧化合物转化为未定的氮气，燃尽区会通过少量的空气保证燃料燃尽，增加燃料的使用率。

五、结语

环境污染已经对人的身体健康造成了巨大的伤害，环保问题已经越来越被大家所重视。在整个环境污染中工业污染占据了很大一部分。而燃煤锅炉在工作的过程中排放的污染物在整个工业污染物中占据了很大的空间，不仅会危害人体健康还会破坏大气环境。所以，治理燃煤锅炉在工作的过程中排放的污染物已经是刻不容缓。

本文研究的烟气脱销技术以及再燃烧技术对降低氮氧化合物的生成，将氮氧化合物转化为稳定的氮气以及减少污染气体的排放都有十分重要的意义。

参考文献：

[1] 徐程宏，温智勇.燃煤锅炉进行空气分级低NO_x燃烧改造的有关问题探讨[J].广东电力，2010，8（6）：87-88.