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【摘 要】随着人们环保意识和企业责任意识的提高，发电站要积极的改造低氮技术，减少氮氧化物的排放量，减轻对环境的污染。本文就这一问题进行简述。
【关键词】燃煤电站；低氮；改造
0.前言
目前，我国的发电站以煤燃发电为主，且占我国的煤炭消耗量的比重很大。近几年，随着我国燃煤电厂排放的氮氧化物越来越多，对环境的污染越来越严重，迫切需要发电站改造低氮技术，保护环境。
1.背景
氮氧化物是大气中最主要污染物之一，包括N2O、NO2、NO、N2O3、N2O5、N2O4等多种形式，其中占比例最大的为一氧化氮和二氧化氮。造成NOx排放量高的因素有很多，其中可以自然的因素和人的因素。而人的因素是主要的影响。在人类发展进程中，特别是工业革命的发展历程中，大量的煤、石油、天然气的燃烧和其他化学工业所排出的废气。近年来，随着我国逐步与世界上先进国家接轨和国民环保意识的不断增强，我国将出台严格的NOX排放标准。目前，国内新建的大型电站燃煤锅炉的燃烧系统中普遍采用了低氮燃烧技术。
2.煤燃烧NOX的生成原理及生成方式
2.1 NOX的生成原理
NOX是NO和NO2的统称，燃煤电厂烟气中的NOX主要是通过煤燃烧产生的。燃烧生成的NOX通常是由超过90%的NO和小于10%的NO2组成。依据氮氧化物生成机理，可分为3类，分别是热力型、燃料型和快速型NOX。
2.2热力型NO
热力型NOX是指当炉膛温度达到1350℃以上时，空气中的氮气在高温下被氧化生成NOX，当温度足够高时，热力型NOX甚至可达20%。在影响空气中的氮分转化为NOX的量的各种因素中，温度的影响尤为显著。降低烟气温度、缩短烟气在高温区域的停留时间和降低高温区域局部氧气浓度可有效地降低热力型NOX。
2.3燃料型NO
燃料型NOX指的是燃料中有机氮化物在燃烧过程中生成的NOX，其生成量的多少主要取决于空气燃料的混合比。燃料型NOX约占NOX总生成量的75%～90%。燃料型NO是由燃料本身固有氮化合物在燃烧时转化而成。燃料氮是燃煤过程中NOX的主要来源，燃料型NO比热力型NO更易于形成。研究表明，燃料氮形成的NOX要占锅炉NOX排放总量的60%～80%。另外，燃料氮分布于挥发分和焦碳中。根据煤种的不同，挥发份氮生成的NOX占燃料氮总NOX的60%～80%，焦碳氮生成的占20%～40%。
2.4瞬发型NO
瞬发型NO生成机理为分子氮在火焰前沿的早期阶段，在碳氢化合物的参与影响下，通过中间产物转换为NO，其转换率取决于氧量和温度。实验证实，这一机理在富燃料的碳氢化合物火焰中较为重要。HCN可进一步氧化生成NO。随温度的升高，其重要性显著增大。研究表明瞬发型NO其排放量仅占NO总量的5%，一般不作详细研究。
3.煤燃烧中NOX的控制技术
3.1空气分级燃烧技术
该技术也是目前为止很多锅炉使用比较的一项技术。其主要原理是：在燃烧中，空气分两个区域进入。第一部分从主燃区进入炉膛，形成缺氧燃烧，同时使燃烧的速度减慢，生成大量的一氧化碳，同时煤粉中的氮被分解成 CN、HCN、NH2和 HN 等中间产物，它们相互之间会发生反应而复合，或将已生成的 NOX还原成 N2，从而抑制了燃料型 NOX的生成。第二部分从燃烧器的上方送进炉膛，即燃烬风，未完全燃烧的煤粉在燃烬风的助燃下进一步燃烬，虽然此时的燃烧过量空气系数远大于 1，但是由于燃烧温度较低，不会生成较多的 NOX。但也必须控制主燃区内的过量空气系数在合适范围内，不然会生成较多的 NH2、HCN 和焦炭氮，如果进入过量空气系数（α）大于 1 的燃尽区将会被氧化成 NOX。另外，主燃区过量空气系数过低也会带来负面影响，例如导致机械不完全燃烧和化学不完全燃烧热损失增加。因此，燃烧器区上部的燃烬风约占 10%-30%，主气流则占燃烧总空气量的 70%-90%。
3.2燃料分级燃烧技术
又叫燃料再燃技术，其原理如下：由于已生成的NO遇到烃根CHX和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时，会发生NO还原反应。其主要原理是利用NO破坏来降低排放的。燃料分级送入炉膛，建立一个富燃料区，在燃烧区火焰的上方区域喷入另外的碳氢燃料，使生成的NOx转化为HCN，并最终得到无害的N2。目前业内比较流行的结构是，将80%左右的一次燃料送入第一级燃烧区，在过量空气系数大于1的条件下燃烧生成NOx；其余15%左右的二次燃料则在主燃烧器的上部区域送人二级燃烧区，在过量空气系数小于1的条件下形成很强的还原性气体，在主燃烧区生成的NO，通过以上反应被还原成氮分子。再燃区中不仅能使已生成的NOx得到了还原，同时还抑制新的NOx生成，可使NOx的排放浓度在进一部降低外。
3.3低氧燃烧技术
该技术是在保持各燃烧器喷口合适的风粉比条件下，通过降低进入炉膛内的总空气量，使煤粉尽量在接近理论空气量的条件下进行燃烧。低氧燃烧技术可以降低 NOX排放浓度 15%-20%左右，但炉内过量空气系数的降低也会使锅炉的经济性降低，例如导致未完全燃烧损失 q4和化学未完全燃烧损失 q3增大。另外因过量空气系数降低，炉内壁面附近还会形成还原性气氛，导致高温腐蚀和炉壁结渣。因此确定最佳过量空气系数时还应考虑锅炉的效率、防结渣、防腐蚀及 NOX的排放量等因素。
4.煤燃烧后脱硝的方法
4.1液体吸收法
主要原理：NOX在经过液体介质时的溶解度很高，容易被溶解吸收。这种方法简单方便，投资少，收到很多企业的欢迎。
4.2气相反应法
气相反应法主要有SCR法。SCR 是指在一定的条件下，用还原剂 NH3将烟气中的 NO 还原为 N2和水的工艺。SCR 脱硝技术是指在催化剂和氧气存在的条件下，在较低的温度范围（280～420℃）内，还原剂（如 NH3、尿素和氨水等）“有选择性”地与烟气中的 NOX反应并生成无毒无污染的 N2和 H2O 来减少 NOX排放的技术。
4.3脱硫脱硝技术
近年来，由于环保要求的提高，燃煤锅炉要求同时控制SO2和NOX的排放。同时脱硝脱硫技术是指用一种反应剂将烟气中的SO2和NOX在一个过程内同时脱除，如钙基同时脱硫脱硝技术、活性炭脱硫脱硝技术、电晕放电法和电子束法等技术。
4.4微生物法
近年来活跃在国际上比较前沿的高科技脱硝技术。微生物法的主要理是通过脱氮菌的生命活动来减少氮氧化物。在化学反应中，氮氧化物通过反硝化细菌的同化反硝化还原成有机氮化物反应生成有机氮化物，并与菌体结合在一起，通过反硝化，最后反应生成N2。不过，该技术目前还在研发试验阶段，如何更好的应用于实际的工业化是当前最重要的工作。
5.结语
发电厂要承担起自己的社会责任，对环境负责，对社会负责，要不断的寻求方法，不断的改造技术，提高对环境的保护能力。
【参考文献】
[1]R.T.Watson，et al.Climate change 1992：The Supplementary Report to The IPCC Scientific Assessment.Cambridge University，1992.
[2]金瑞奔.負载型Mn-Ce系列低温SCR脱硝催化剂制备、反应机理及抗硫性能研究[D].浙江大学，2010.
[3]宋闯，王刚，李涛，郭猛.燃煤烟气脱硝技术研究进展[J].环境保护与循环经济，2010，1：63-65.
【关键词】燃煤电站；低氮；改造
0.前言
目前，我国的发电站以煤燃发电为主，且占我国的煤炭消耗量的比重很大。近几年，随着我国燃煤电厂排放的氮氧化物越来越多，对环境的污染越来越严重，迫切需要发电站改造低氮技术，保护环境。
1.背景
氮氧化物是大气中最主要污染物之一，包括N2O、NO2、NO、N2O3、N2O5、N2O4等多种形式，其中占比例最大的为一氧化氮和二氧化氮。造成NOx排放量高的因素有很多，其中可以自然的因素和人的因素。而人的因素是主要的影响。在人类发展进程中，特别是工业革命的发展历程中，大量的煤、石油、天然气的燃烧和其他化学工业所排出的废气。近年来，随着我国逐步与世界上先进国家接轨和国民环保意识的不断增强，我国将出台严格的NOX排放标准。目前，国内新建的大型电站燃煤锅炉的燃烧系统中普遍采用了低氮燃烧技术。
2.煤燃烧NOX的生成原理及生成方式
2.1 NOX的生成原理
NOX是NO和NO2的统称，燃煤电厂烟气中的NOX主要是通过煤燃烧产生的。燃烧生成的NOX通常是由超过90%的NO和小于10%的NO2组成。依据氮氧化物生成机理，可分为3类，分别是热力型、燃料型和快速型NOX。
2.2热力型NO
热力型NOX是指当炉膛温度达到1350℃以上时，空气中的氮气在高温下被氧化生成NOX，当温度足够高时，热力型NOX甚至可达20%。在影响空气中的氮分转化为NOX的量的各种因素中，温度的影响尤为显著。降低烟气温度、缩短烟气在高温区域的停留时间和降低高温区域局部氧气浓度可有效地降低热力型NOX。
2.3燃料型NO
燃料型NOX指的是燃料中有机氮化物在燃烧过程中生成的NOX，其生成量的多少主要取决于空气燃料的混合比。燃料型NOX约占NOX总生成量的75%～90%。燃料型NO是由燃料本身固有氮化合物在燃烧时转化而成。燃料氮是燃煤过程中NOX的主要来源，燃料型NO比热力型NO更易于形成。研究表明，燃料氮形成的NOX要占锅炉NOX排放总量的60%～80%。另外，燃料氮分布于挥发分和焦碳中。根据煤种的不同，挥发份氮生成的NOX占燃料氮总NOX的60%～80%，焦碳氮生成的占20%～40%。
2.4瞬发型NO
瞬发型NO生成机理为分子氮在火焰前沿的早期阶段，在碳氢化合物的参与影响下，通过中间产物转换为NO，其转换率取决于氧量和温度。实验证实，这一机理在富燃料的碳氢化合物火焰中较为重要。HCN可进一步氧化生成NO。随温度的升高，其重要性显著增大。研究表明瞬发型NO其排放量仅占NO总量的5%，一般不作详细研究。
3.煤燃烧中NOX的控制技术
3.1空气分级燃烧技术
该技术也是目前为止很多锅炉使用比较的一项技术。其主要原理是：在燃烧中，空气分两个区域进入。第一部分从主燃区进入炉膛，形成缺氧燃烧，同时使燃烧的速度减慢，生成大量的一氧化碳，同时煤粉中的氮被分解成 CN、HCN、NH2和 HN 等中间产物，它们相互之间会发生反应而复合，或将已生成的 NOX还原成 N2，从而抑制了燃料型 NOX的生成。第二部分从燃烧器的上方送进炉膛，即燃烬风，未完全燃烧的煤粉在燃烬风的助燃下进一步燃烬，虽然此时的燃烧过量空气系数远大于 1，但是由于燃烧温度较低，不会生成较多的 NOX。但也必须控制主燃区内的过量空气系数在合适范围内，不然会生成较多的 NH2、HCN 和焦炭氮，如果进入过量空气系数（α）大于 1 的燃尽区将会被氧化成 NOX。另外，主燃区过量空气系数过低也会带来负面影响，例如导致机械不完全燃烧和化学不完全燃烧热损失增加。因此，燃烧器区上部的燃烬风约占 10%-30%，主气流则占燃烧总空气量的 70%-90%。
3.2燃料分级燃烧技术
又叫燃料再燃技术，其原理如下：由于已生成的NO遇到烃根CHX和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时，会发生NO还原反应。其主要原理是利用NO破坏来降低排放的。燃料分级送入炉膛，建立一个富燃料区，在燃烧区火焰的上方区域喷入另外的碳氢燃料，使生成的NOx转化为HCN，并最终得到无害的N2。目前业内比较流行的结构是，将80%左右的一次燃料送入第一级燃烧区，在过量空气系数大于1的条件下燃烧生成NOx；其余15%左右的二次燃料则在主燃烧器的上部区域送人二级燃烧区，在过量空气系数小于1的条件下形成很强的还原性气体，在主燃烧区生成的NO，通过以上反应被还原成氮分子。再燃区中不仅能使已生成的NOx得到了还原，同时还抑制新的NOx生成，可使NOx的排放浓度在进一部降低外。
3.3低氧燃烧技术
该技术是在保持各燃烧器喷口合适的风粉比条件下，通过降低进入炉膛内的总空气量，使煤粉尽量在接近理论空气量的条件下进行燃烧。低氧燃烧技术可以降低 NOX排放浓度 15%-20%左右，但炉内过量空气系数的降低也会使锅炉的经济性降低，例如导致未完全燃烧损失 q4和化学未完全燃烧损失 q3增大。另外因过量空气系数降低，炉内壁面附近还会形成还原性气氛，导致高温腐蚀和炉壁结渣。因此确定最佳过量空气系数时还应考虑锅炉的效率、防结渣、防腐蚀及 NOX的排放量等因素。
4.煤燃烧后脱硝的方法
4.1液体吸收法
主要原理：NOX在经过液体介质时的溶解度很高，容易被溶解吸收。这种方法简单方便，投资少，收到很多企业的欢迎。
4.2气相反应法
气相反应法主要有SCR法。SCR 是指在一定的条件下，用还原剂 NH3将烟气中的 NO 还原为 N2和水的工艺。SCR 脱硝技术是指在催化剂和氧气存在的条件下，在较低的温度范围（280～420℃）内，还原剂（如 NH3、尿素和氨水等）“有选择性”地与烟气中的 NOX反应并生成无毒无污染的 N2和 H2O 来减少 NOX排放的技术。
4.3脱硫脱硝技术
近年来，由于环保要求的提高，燃煤锅炉要求同时控制SO2和NOX的排放。同时脱硝脱硫技术是指用一种反应剂将烟气中的SO2和NOX在一个过程内同时脱除，如钙基同时脱硫脱硝技术、活性炭脱硫脱硝技术、电晕放电法和电子束法等技术。
4.4微生物法
近年来活跃在国际上比较前沿的高科技脱硝技术。微生物法的主要理是通过脱氮菌的生命活动来减少氮氧化物。在化学反应中，氮氧化物通过反硝化细菌的同化反硝化还原成有机氮化物反应生成有机氮化物，并与菌体结合在一起，通过反硝化，最后反应生成N2。不过，该技术目前还在研发试验阶段，如何更好的应用于实际的工业化是当前最重要的工作。
5.结语
发电厂要承担起自己的社会责任，对环境负责，对社会负责，要不断的寻求方法，不断的改造技术，提高对环境的保护能力。
【参考文献】
[1]R.T.Watson，et al.Climate change 1992：The Supplementary Report to The IPCC Scientific Assessment.Cambridge University，1992.
[2]金瑞奔.負载型Mn-Ce系列低温SCR脱硝催化剂制备、反应机理及抗硫性能研究[D].浙江大学，2010.
[3]宋闯，王刚，李涛，郭猛.燃煤烟气脱硝技术研究进展[J].环境保护与循环经济，2010，1：63-65.