控制燃煤电厂NOX排放的技术措施

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简介：我厂1号机组为600MW超临界燃煤汽轮发电机组。东方锅炉厂首次引进国内超临界滑压直流锅炉。锅炉型号为DG1900/25.4-21型，单炉，中间再热，尾部为双烟道结构。固态排渣、全钢结构、全悬挂结构露天布置。锅炉设计采用晋南。晋东南地区贫煤。烟煤混合煤制粉系统为中速磨正压直吹系统，配备北京电力设备总厂生产的六台ZGM113N中速辊式磨煤机和两台轴流一次风机。燃烧器由东方锅炉厂制造。燃烧器类型为HT-NR3旋流燃烧器。采用前后墙对冲燃烧方式。燃烧系统设计采用分级燃烧和浓淡燃烧技术，可有效降低NOX排放，降低锅炉最低稳定燃烧负荷。燃烧器分为三层，排放在炉前和后墙上，共有12个喷嘴。

1.氮氧化物的危害：

1.1氮氧化物主要包括NO.NO2.N2O3.N2O4.N2O5等。在大气中，NOX主要以NO.NO2的形式存在。其中，NO是NO2的前体物质，是形成光化学烟雾的活性成分；NO2单个分子的温室效应是CO2的200倍，参与臭氧层的破坏。

1.2氮氧化物的主要危害表现在三个方面：

（1）对人类健康的影响。氮氧化物中的不会与血液中的血红蛋白结合，降低血液输氧能力，导致缺氧；不会致癌，对细胞分裂和遗传信息有不良影响。氮氧化物中的不会是棕红色的。一旦高度活跃的气体物质进入人体呼吸系统，就会损害呼吸道，导致肺部和支气管疾病，导致慢性咽炎。支气管哮喘的发病率增加了。

（2）对作物和植物的影响。氮氧化物中的NO2是硝酸和亚硝酸的前驱，会导致酸雨的产生。酸雨和光化学烟雾会导致作物和树木大面积死亡，酸雨还会腐蚀建筑物和设备。

（3）对气候变化的影响。进入大气后，NO2很容易氧化成NO2，这是影响大气环境质量的主要因素之一。在紫外线照射下，NO2会与大气中的碳氢化合物一起产生光化学烟雾和臭氧，这是形成区域超细颗粒（PM2.5）污染和烟雾的重要原因。

2.氮氧化物的生成方式：

燃料燃烧过程中NOX的形成机理比SO2复杂。一般认为燃料中NOX的生成方式有三种:一种是燃料中含氮有机化合物氧化产生的NOX，成为燃料型NOX(FuelNOX)；第二类是大气中的氮，主要产生于高温下原子氧和氮的化学反应，成为热NOX(ThermalNOX)；第三类是快速NOX。

这三种NOX的生成机制是不同的，但它们之间有一定的联系。燃料NOX将在600~800℃时生成，占生成总量的70%~90%；当温度高于1350℃时，热NOX开始形成。一般来说，煤粉炉热氮氧化物占10%~20%，快速NOX的生成量很小，可以忽略不计。NOX的生成机制对最终排放有很大影响。研究燃烧过程中NOX的生成机制对有效抑制其生成具有重要意义。

3.氮氧化物控制措施：

控制燃煤电厂NOX排放的技术措施可分为两类：

一是生成源控制，又称一次控制。其特点是通过各种技术手段控制燃烧过程中NOX的生成反应。主要措施是降低燃烧空气的预热温度。降低燃烧最高温度的区域范围。降低燃烧峰值温度。烟气循环燃烧。降低过度空气系数。控制燃料与空气的早期混合。提高局部燃烧浓度。利用中间产品的反应来减少NOX的产量。技术手段包括低NOX燃烧器、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气循环、水蒸气喷射等。

另一种是烟气脱硝技术，是指对烟气中生成的NOX进行处理。烟气NOX处理技术主要包括选择性催化还原法、选择性非催化还原法、脱硫脱硝一体化法、等离子体法、直接催化分解法、生物质活性炭吸附法等。

3.2根据产业规划，中国在十二五期间采取的技术路线是大力推广低NOX燃烧器技术，积极开发示范空气分段供应燃烧技术和超细煤粉再燃技术，推广各种烟气脱硝技术（SCR、SNCR、SNCR/SCR联合）。外部合作，实现烟气脱硝技术的定位。

低NOX燃烧技术的特点是技术成熟，投资和运营成本低，是控制NOX最经济的手段。在对NOX排放要求非常严格的国家，烟气脱硝前使用低NOX燃烧器减少一半以上，以降低脱硝设施入口的NOX浓度，降低投资和运营成本。