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【摘 要】氮氧化物是锅炉排放的主要污染物之一，本文对首先对于各种氮氧化物的形成机理进行了阐述，概述了氮氧化物治理的基本措施，分析了目前常见的燃烧技术对于减少氮氧化物排放方面做出的贡献，讨论了根据氮氧化物减排趋势，最后对氮氧化物防治技術在未来一段时间之内可能的发展趋势进行一定程度上的预测，为锅炉烟气氮氧化物防治提供借鉴。
【关键词】锅炉;氮氧化物（NOx）;防治
当前我国大气环境形势严峻，区域大气污染频发，严重影响了人民生活和经济发展，中国政府对此十分关注。氮氧化物（NOx）是大气中的重要污染物之一，也是当前环境保护法规所控制的重要污染物之一。NOx的排放会给自然环境和人类的生产活动带来严重危害，其对人体的毒性效应、对植物的损害、对自然环境的破坏等等问题越来越被国内外专家学者所重视。在石化企业中，加热炉、余热锅炉通过化石燃料提供热源，燃烧产生烟气是企业废气排放的主要来源之一。烟气中含有各种组成成分复杂，其中氮氧化物包括NO、NO2、N2O、N2O3和N2O4等，NO约占总量的90%。
1 锅炉烟气NOx的产生机理
化石燃料在炉膛中燃烧以释放化学能，NOx和烟气中在燃烧过程中与其他产物如H2O、CO2、SO2同时产生。目前科学界通过多年的研究，已经基本将NOx的产生过程总结两类，分别为热转换NOx、燃烧转化型NOx。形成方式分别为：大气中的自然存在的氧气以及氮气，通过锅炉进行反应的过程之中，在高温下生成NOx。在科学界一般称为热NOx或者是热转换NOx;二是将来源于燃料油或燃气中的氮化物在锅炉的加热环境中进行热解，然后与氧气发生化学反应生成NOx。以这种方式产生的 NOx 通常称为燃料转化型NOx。也称为燃料转化型 NOx。
2 锅炉烟气NOx控制措施
2.1 SCR烟气脱硝技术
SCR 烟气脱硝工艺是目前应用最多的成熟技术，利用选择性催化还原原理，通过利用金属催化剂作用下，将氨气喷入催化剂层与烟气混合，将烟气中的NO还原成N2和H2O，具有脱硝效率高、催化剂效率高、系统压降小等特点。
选择性是指在催化剂作用下，NH3先与NOx进行还原反应，生成N2和H2O。无催化剂条件下，该反应所需炉膛温度980℃左右，催化剂的存在，使该反应在300-400℃即可顺利进行，降低反应条件同时提高了可操作性。
SCR烟气脱硝反应的同时，烟气中的SO2在催化剂作用下氧化生成SO3，SO3与NH3反应生成 NH4HSO4，NH4HSO4呈粘性易结垢并附着在催化剂空隙以及在锅炉省煤器翅片管堆积，降低催化剂活性，锅炉热效率下降。日常操作通过控制SCR催化剂模块部位炉膛温度来减少NH4HSO4生成，以提高锅炉效率、延长检修周期。
2.2低氮氧化物燃烧器技术
目前控制锅炉烟气中NOx的另一种有效措施是采用低NOx燃烧器。燃烧器主要包括多种不同级别的燃烧器，通过在不同的工况以及燃烧燃料的情况下，选择不同的燃烧器，可以有效的降低燃烧过程中NOx的生成，目前常用的燃烧器通常是采用低氮多级燃烧技术。多级燃烧器用于将空气分解成两级或多级以帮助燃烧器燃烧。一次风从燃烧器的中心喷入，二次风从燃烧器外围火嘴喷入，燃烧器中心是以燃料为主的还原性环境，燃烧器外围是以空气、二氧化碳、水蒸气等燃烧产物为主的氧化性环境。
燃烧器中心喷出一次燃料，与助燃性空气混合，用于扩散燃烧。燃烧区的燃烧速率和温度有所下降，同时生成少量 NOx。形成局部低氧燃烧状态，抑制本区域内低氧燃烧生成 NOx，燃烧产生CO，CO可作为还原剂与NO反应生成N2和CO2。达到有效降低NOx效果。
二次燃烧器采用特殊设计，使得燃烧更加充分，提高燃料的利用率并有效将燃料中的杂质进行燃烧分解，降低二次风的火焰温度和O2浓度，从而控制二次风区域热性NOx的产生。二次燃烧器的设计方案十分严格，需要精确的结构，确保二次燃烧充分。低氮氧化物燃烧技术与SCR等技术相比，投资低、运行成本低，锅炉出力降低。
2.3烟气再循环技术
通过增设FGR 风机或利用压差将锅炉烟道的烟气抽出来，引入鼓风机前混合等方式。将配风和燃料分级输送，稀释助燃区空气中O2浓度，降低燃烧速率、控制火焰温度，保持炉膛内温度均匀分布，达到降低 NOx生成量的目的。
使用烟气再循环技术，锅炉效率降低，同时再循环高温烟气产生凝结水，存在腐蚀风险。因此，在保证排放达标的前提下，须控制合理的烟气再循环循环速度，以提高锅炉效率并保护设备安全运行。
3锅炉NOx的防治今后发展方向
伴随着生态文明建设和人们对美好生态环境的需求，锅炉烟气污染物排放标准也将日益严格。烟气中的NOx防治压力日益增大，考虑到燃烧效率和锅炉操作灵活性等因素，单独使用低 NOx燃烧技术或SCR脱硝技术可靠地把烟气NOx降至未来标准难度较大。通过采取多技术并用，将低 NOx燃烧技术、SCR脱硝技术、烟气再循环技术综合运用，来保证锅炉烟气达标排放。
参考文献：
[1]石磊. 平焰锅炉内燃料枪插入深度对氮氧化物排放影响的试验研究[D]. 内蒙古科技大学，2008.
[2]王金龙. 理论配比燃烧控制方案在锅炉上的应用[C]// 中国化工学会;中国石化出版社. 中国化工学会;中国石化出版社，2016.
[3]陈洪超. 常减压装置锅炉氮氧化物排放的控制与研究[J]. 环球市场，2017（6）.
[4]程阳. 330MW机组氮氧化物排放降低方法与工程实践[D]. 江苏大学，2016.
【关键词】锅炉;氮氧化物（NOx）;防治
当前我国大气环境形势严峻，区域大气污染频发，严重影响了人民生活和经济发展，中国政府对此十分关注。氮氧化物（NOx）是大气中的重要污染物之一，也是当前环境保护法规所控制的重要污染物之一。NOx的排放会给自然环境和人类的生产活动带来严重危害，其对人体的毒性效应、对植物的损害、对自然环境的破坏等等问题越来越被国内外专家学者所重视。在石化企业中，加热炉、余热锅炉通过化石燃料提供热源，燃烧产生烟气是企业废气排放的主要来源之一。烟气中含有各种组成成分复杂，其中氮氧化物包括NO、NO2、N2O、N2O3和N2O4等，NO约占总量的90%。
1 锅炉烟气NOx的产生机理
化石燃料在炉膛中燃烧以释放化学能，NOx和烟气中在燃烧过程中与其他产物如H2O、CO2、SO2同时产生。目前科学界通过多年的研究，已经基本将NOx的产生过程总结两类，分别为热转换NOx、燃烧转化型NOx。形成方式分别为：大气中的自然存在的氧气以及氮气，通过锅炉进行反应的过程之中，在高温下生成NOx。在科学界一般称为热NOx或者是热转换NOx;二是将来源于燃料油或燃气中的氮化物在锅炉的加热环境中进行热解，然后与氧气发生化学反应生成NOx。以这种方式产生的 NOx 通常称为燃料转化型NOx。也称为燃料转化型 NOx。
2 锅炉烟气NOx控制措施
2.1 SCR烟气脱硝技术
SCR 烟气脱硝工艺是目前应用最多的成熟技术，利用选择性催化还原原理，通过利用金属催化剂作用下，将氨气喷入催化剂层与烟气混合，将烟气中的NO还原成N2和H2O，具有脱硝效率高、催化剂效率高、系统压降小等特点。
选择性是指在催化剂作用下，NH3先与NOx进行还原反应，生成N2和H2O。无催化剂条件下，该反应所需炉膛温度980℃左右，催化剂的存在，使该反应在300-400℃即可顺利进行，降低反应条件同时提高了可操作性。
SCR烟气脱硝反应的同时，烟气中的SO2在催化剂作用下氧化生成SO3，SO3与NH3反应生成 NH4HSO4，NH4HSO4呈粘性易结垢并附着在催化剂空隙以及在锅炉省煤器翅片管堆积，降低催化剂活性，锅炉热效率下降。日常操作通过控制SCR催化剂模块部位炉膛温度来减少NH4HSO4生成，以提高锅炉效率、延长检修周期。
2.2低氮氧化物燃烧器技术
目前控制锅炉烟气中NOx的另一种有效措施是采用低NOx燃烧器。燃烧器主要包括多种不同级别的燃烧器，通过在不同的工况以及燃烧燃料的情况下，选择不同的燃烧器，可以有效的降低燃烧过程中NOx的生成，目前常用的燃烧器通常是采用低氮多级燃烧技术。多级燃烧器用于将空气分解成两级或多级以帮助燃烧器燃烧。一次风从燃烧器的中心喷入，二次风从燃烧器外围火嘴喷入，燃烧器中心是以燃料为主的还原性环境，燃烧器外围是以空气、二氧化碳、水蒸气等燃烧产物为主的氧化性环境。
燃烧器中心喷出一次燃料，与助燃性空气混合，用于扩散燃烧。燃烧区的燃烧速率和温度有所下降，同时生成少量 NOx。形成局部低氧燃烧状态，抑制本区域内低氧燃烧生成 NOx，燃烧产生CO，CO可作为还原剂与NO反应生成N2和CO2。达到有效降低NOx效果。
二次燃烧器采用特殊设计，使得燃烧更加充分，提高燃料的利用率并有效将燃料中的杂质进行燃烧分解，降低二次风的火焰温度和O2浓度，从而控制二次风区域热性NOx的产生。二次燃烧器的设计方案十分严格，需要精确的结构，确保二次燃烧充分。低氮氧化物燃烧技术与SCR等技术相比，投资低、运行成本低，锅炉出力降低。
2.3烟气再循环技术
通过增设FGR 风机或利用压差将锅炉烟道的烟气抽出来，引入鼓风机前混合等方式。将配风和燃料分级输送，稀释助燃区空气中O2浓度，降低燃烧速率、控制火焰温度，保持炉膛内温度均匀分布，达到降低 NOx生成量的目的。
使用烟气再循环技术，锅炉效率降低，同时再循环高温烟气产生凝结水，存在腐蚀风险。因此，在保证排放达标的前提下，须控制合理的烟气再循环循环速度，以提高锅炉效率并保护设备安全运行。
3锅炉NOx的防治今后发展方向
伴随着生态文明建设和人们对美好生态环境的需求，锅炉烟气污染物排放标准也将日益严格。烟气中的NOx防治压力日益增大，考虑到燃烧效率和锅炉操作灵活性等因素，单独使用低 NOx燃烧技术或SCR脱硝技术可靠地把烟气NOx降至未来标准难度较大。通过采取多技术并用，将低 NOx燃烧技术、SCR脱硝技术、烟气再循环技术综合运用，来保证锅炉烟气达标排放。
参考文献：
[1]石磊. 平焰锅炉内燃料枪插入深度对氮氧化物排放影响的试验研究[D]. 内蒙古科技大学，2008.
[2]王金龙. 理论配比燃烧控制方案在锅炉上的应用[C]// 中国化工学会;中国石化出版社. 中国化工学会;中国石化出版社，2016.
[3]陈洪超. 常减压装置锅炉氮氧化物排放的控制与研究[J]. 环球市场，2017（6）.
[4]程阳. 330MW机组氮氧化物排放降低方法与工程实践[D]. 江苏大学，2016.