【技術指南】影響鍋爐煙氣中的氮氧化物濃度生成以及治理方法

一、氮氧化物的簡介

1.氮氧化物指的是只由氮、氧兩種元素組成的化合物。常見的氮氧化物有一氧化氮(NO，無色)、二氧化氮(NO2，紅棕色)、一氧化二氮(N2O)、五氧化二氮(N2O5)等，其中除五氧化二氮常態下呈固體外，其他氮氧化物常態下都呈氣態。作為空氣污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2。

2.氮氧化物(NOx)種類很多，包括一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮 (NO2)、三氧化二氮(N203)、四氧化二氮(N204)和五氧化二氮(N2O5)等多種化合物， 但主要是NO和NO2，它們是常見的大氣污染物。

3.N2O3和N2O5都是酸性氧化物，N2O3的對應酸是亞硝酸(HNO2)，N2O3亞硝酸的酸酐;N2O5的對應酸是硝酸，N2O5是硝酸的酸酐。NO、N2O、N2O4和NO2都不是酸性氧化物。

4.天然排放的NOx,主要來自土壤和海洋中有機物的分解，屬于自然界的氮循環過程。 人為活動排放的NO，大部分來自化石燃料的燃燒過程，如汽車、飛機、內燃機及工業窯爐的燃燒過程;也來自生產、使用硝酸的過程，如氮肥廠、有機中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠等。據80年代初估計，全世界每年由于人類活動向大氣排放的NOx約5300萬噸。NOx對環境的損害作用極大，它既是形成酸雨的主要物質之一，也是形成大氣中光化學煙霧的重要物質和消耗O3的一個重要因子。

5.在高溫燃燒條件下，NOx主要以NO的形式存在，最初排放的NOx中NO約占95%。 但是，NO在大氣中極易與空氣中的氧發生反應，生成NO2，故大氣中NOx普遍以NO2的形式存在。空氣中的NO和NO2通過光化學反應，相互轉化而達到平衡。在溫度較大或有云霧存在時，NO2進一步與水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分--硝酸(HNO3)。在有催化劑存在時，如加上合適的氣象條件，N02轉變成硝酸的速度加快。特別是當NO2與SO2同時存在時，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。

二、鍋爐煙氣中的氮氧化物主要由兩方面原因生成

1、燃料中含氮元素的物質與氧氣發生反應產生的，但一般燃料中氮元素的含量非常低，除非是垃圾廢棄物燃料含氮量比較高，所以一般不太考慮這方面因素。具體計算還要看含氮物質與氧氣發生反應的化學公式進行計算。

2、另一個主要產生原因是空氣中的氮氣與氧氣在高溫下發生反應生成氮氧化物，這是煙氣中氮氧化物產生的主要來源。氮氣與氧氣在高溫下發生反應的量主要取決于燃燒溫度、氮氣濃度與氧氣濃度。溫度越高、濃度越大，產生的氮氧化物就越多，但具體的計算方法據了解還沒有理論公式或者經驗公式，只能從趨勢上控制。

大多數鍋爐通過降低燃燒區火焰溫度，同時減少高溫區空氣量供應，使高溫區燃燒反應處于缺氧狀態，產生不完全燃燒，煙氣到低溫區再二次配風燃燒，使其他物質燃燒完全，達到降低氮氧化物排放的目的。

在煤粉燃燒過程中主要通過三種形式產生氮化物 瞬時反應型 熱反應型和燃料型 由于產生機理不一樣 控制方法法也各不相同。

1.   熱反應型：是由于空氣中的氮在燃燒過程中由于一定的連鎖反應 在溫度較高的區間內而發生反應導致產生氮化物的過程。并且最后生成的一氧化氮含量和溫度有很大關系，當溫度小于1500時含量很小 當溫度大于1500時含量隨溫度的增加而成指數增加 所以稱之為熱反應型。

2.瞬時反應型：是由于燃料中的揮發物中的碳氫化合物受熱分解成CH自由基，它在和空氣中的氮生成HCN和N，再進一步瞬時生成氮化物。它和溫度關系不大 但是和爐膛壓力有關。大約是爐膛壓力的0.5次方成正比。

3.燃料型：燃料型在幾個中份額較大。機理比較復雜就不詳述。生成氮化物的含量和過量空氣系數有關，其轉化率隨過量空氣系數的增加而增加，在過量空氣系數小于1時，含量顯著下降。

三、氮氧化物控制措施

由上面可以看出，要達到降低氮化物含量的目的可以從一下幾個方方面進行著手。

1.降低過量空氣系數，使煤粉在缺氧條件下燃燒。

2.降低燃燒溫度，防止產生局部高溫。

3.縮短煙氣在高溫區的停留時間

4.用低氮燃燒器。

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