鍋爐煙氣NOX防治

林禮坤

【摘 要】氮氧化物是鍋爐排放的主要污染物之一，本文對首先對于各種氮氧化物的形成機理進行了闡述，概述了氮氧化物治理的基本措施，分析了目前常見的燃燒技術對于減少氮氧化物排放方面做出的貢獻，討論了根據氮氧化物減排趨勢，最后對氮氧化物防治技術在未來一段時間之內可能的發展趨勢進行一定程度上的預測，為鍋爐煙氣氮氧化物防治提供借鑒。

【關鍵詞】鍋爐;氮氧化物（NOx）;防治

當前我國大氣環境形勢嚴峻，區域大氣污染頻發，嚴重影響了人民生活和經濟發展，中國政府對此十分關注。氮氧化物（NOx）是大氣中的重要污染物之一，也是當前環境保護法規所控制的重要污染物之一。NOx的排放會給自然環境和人類的生產活動帶來嚴重危害，其對人體的毒性效應、對植物的損害、對自然環境的破壞等等問題越來越被國內外專家學者所重視。在石化企業中，加熱爐、余熱鍋爐通過化石燃料提供熱源，燃燒產生煙氣是企業廢氣排放的主要來源之一。煙氣中含有各種組成成分復雜，其中氮氧化物包括NO、NO2、N2O、N2O3和N2O4等，NO約占總量的90%。

1 鍋爐煙氣NOx的產生機理

化石燃料在爐膛中燃燒以釋放化學能，NOx和煙氣中在燃燒過程中與其他產物如H2O、CO2、SO2同時產生。目前科學界通過多年的研究，已經基本將NOx的產生過程總結兩類，分別為熱轉換NOx、燃燒轉化型NOx。形成方式分別為：大氣中的自然存在的氧氣以及氮氣，通過鍋爐進行反應的過程之中，在高溫下生成NOx。在科學界一般稱為熱NOx或者是熱轉換NOx;二是將來源于燃料油或燃氣中的氮化物在鍋爐的加熱環境中進行熱解，然后與氧氣發生化學反應生成NOx。以這種方式產生的 NOx 通常稱為燃料轉化型NOx。也稱為燃料轉化型 NOx。

2 鍋爐煙氣NOx控制措施

2.1 SCR煙氣脫硝技術

SCR 煙氣脫硝工藝是目前應用最多的成熟技術，利用選擇性催化還原原理，通過利用金屬催化劑作用下，將氨氣噴入催化劑層與煙氣混合，將煙氣中的NO還原成N2和H2O，具有脫硝效率高、催化劑效率高、系統壓降小等特點。

選擇性是指在催化劑作用下，NH3先與NOx進行還原反應，生成N2和H2O。無催化劑條件下，該反應所需爐膛溫度980℃左右，催化劑的存在，使該反應在300-400℃即可順利進行，降低反應條件同時提高了可操作性。

SCR煙氣脫硝反應的同時，煙氣中的SO2在催化劑作用下氧化生成SO3，SO3與NH3反應生成 NH4HSO4，NH4HSO4呈粘性易結垢并附著在催化劑空隙以及在鍋爐省煤器翅片管堆積，降低催化劑活性，鍋爐熱效率下降。日常操作通過控制SCR催化劑模塊部位爐膛溫度來減少NH4HSO4生成，以提高鍋爐效率、延長檢修周期。

2.2低氮氧化物燃燒器技術

目前控制鍋爐煙氣中NOx的另一種有效措施是采用低NOx燃燒器。燃燒器主要包括多種不同級別的燃燒器，通過在不同的工況以及燃燒燃料的情況下，選擇不同的燃燒器，可以有效的降低燃燒過程中NOx的生成，目前常用的燃燒器通常是采用低氮多級燃燒技術。多級燃燒器用于將空氣分解成兩級或多級以幫助燃燒器燃燒。一次風從燃燒器的中心噴入，二次風從燃燒器外圍火嘴噴入，燃燒器中心是以燃料為主的還原性環境，燃燒器外圍是以空氣、二氧化碳、水蒸氣等燃燒產物為主的氧化性環境。

燃燒器中心噴出一次燃料，與助燃性空氣混合，用于擴散燃燒。燃燒區的燃燒速率和溫度有所下降，同時生成少量 NOx。形成局部低氧燃燒狀態，抑制本區域內低氧燃燒生成 NOx，燃燒產生CO，CO可作為還原劑與NO反應生成N2和CO2。達到有效降低NOx效果。

二次燃燒器采用特殊設計，使得燃燒更加充分，提高燃料的利用率并有效將燃料中的雜質進行燃燒分解，降低二次風的火焰溫度和O2濃度，從而控制二次風區域熱性NOx的產生。二次燃燒器的設計方案十分嚴格，需要精確的結構，確保二次燃燒充分。低氮氧化物燃燒技術與SCR等技術相比，投資低、運行成本低，鍋爐出力降低。

2.3煙氣再循環技術

通過增設FGR 風機或利用壓差將鍋爐煙道的煙氣抽出來，引入鼓風機前混合等方式。將配風和燃料分級輸送，稀釋助燃區空氣中O2濃度，降低燃燒速率、控制火焰溫度，保持爐膛內溫度均勻分布，達到降低 NOx生成量的目的。

使用煙氣再循環技術，鍋爐效率降低，同時再循環高溫煙氣產生凝結水，存在腐蝕風險。因此，在保證排放達標的前提下，須控制合理的煙氣再循環循環速度，以提高鍋爐效率并保護設備安全運行。

3鍋爐NOx的防治今后發展方向

伴隨著生態文明建設和人們對美好生態環境的需求，鍋爐煙氣污染物排放標準也將日益嚴格。煙氣中的NOx防治壓力日益增大，考慮到燃燒效率和鍋爐操作靈活性等因素，單獨使用低 NOx燃燒技術或SCR脫硝技術可靠地把煙氣NOx降至未來標準難度較大。通過采取多技術并用，將低 NOx燃燒技術、SCR脫硝技術、煙氣再循環技術綜合運用，來保證鍋爐煙氣達標排放。

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